單相橋式可控整流電路

1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計說明書單相橋式可控整流電路設(shè)計 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 何鵬輝 指導(dǎo)教師： 肖文英 職稱 教授 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣本1304班 完成時間： 2016年 6月4日 學(xué) 號 ： 1330140437 摘要單相橋式可控整流電路是一種能將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其轉(zhuǎn)換效率高，原理及結(jié)構(gòu)簡單，因此它在單相整流電路中有著很廣泛的應(yīng)用。設(shè)計一個單相橋式可控控整流電路，我首先先確定設(shè)計總體方案，比較了單相橋式半控整流電路和單相橋式全控整流電路的優(yōu)劣之后，因此最終選擇了單相橋式全控整流電路。單相橋式全控整流電路由一個變壓器，4個可控晶閘管，和一個

2、阻感負載組成。然后根據(jù)總體方案分別設(shè)計了各個單元電路，如觸發(fā)電路、保護電路等；還根據(jù)要求計算了參數(shù)，包括觸發(fā)角的選擇，輸出平均電壓，輸出平均電流，輸出有功功率計算，輸出波形分析，器件額定參數(shù)確定等；完成這些后，將各個單元電路銜接起來就完成了主電路的設(shè)計；然后再用MATLAB軟件仿真調(diào)試。設(shè)計完成后，用MATLAB軟件進行仿真調(diào)試，調(diào)試結(jié)果滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：單相橋式可控整流電路；觸發(fā)電路；保護電路；MATLAB軟件仿真目錄1設(shè)計方案選擇及論證21.1設(shè)計任務(wù)和要求21_ 2總體方案的選擇和確定21.3整流電路方案的確定32.雜總體設(shè)計42. 1系統(tǒng)原理方框圖42. 2主電路設(shè)計53_驅(qū)動電路

3、和保護電路的設(shè)計73. 1觸發(fā)fe路73. 2保護電路的設(shè)計94元器件和電路參數(shù)計算114-1元件選取晶閘管（SCR) 114. 2晶閘管的選型154. 3整流變壓器額定參數(shù)計算15個4設(shè)計結(jié)果分析165 ,系統(tǒng)調(diào)試3仿真166設(shè)計總結(jié)22參考文獻1.設(shè)計方案選擇及論證1.1設(shè)計任務(wù)和要求 1.1.1設(shè)計任務(wù) 本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個單相橋式全控整流電路。確定設(shè)計總體方案，通過總體方案來設(shè)計各個單元電路，如觸發(fā)電路、保護電路等；根據(jù)要求計算參數(shù)，包括觸發(fā)角的選擇，輸出平均電壓，輸出平均電流，輸出有功功率計算；輸出波形分析，器件額定參數(shù)確定等；完成這些后，將各個單元電路銜接起來就完成主電路的設(shè)計

4、；然后再用MATLAB軟件仿真調(diào)試。1.1.2設(shè)計要求 單相橋式全控整流電路的設(shè)計要求為：（1）電網(wǎng)供電電壓為單相220V；（2）變壓器二次側(cè)電壓為220V；（3）輸出電壓連續(xù)可調(diào)，為0198V； （4）帶阻感性負載：L=1000mH, R=1001.2總體方案的選擇與確定單相橋式帶阻感負載可控整流電路可分為單相橋式帶阻感負載相控整流電路和單相橋式帶阻感負載半控整流電路，它們所帶的負載性質(zhì)不同就會有不同的特點。下面分析兩種單相橋式可控整流電路在帶阻感性負載的工作情況。單相半控整流電路的優(yōu)點是：線路簡單、調(diào)整方便。缺點是：輸出電壓脈動大，負載電流脈動大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中存在

5、直流分量，使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題, 變壓器利用率高。單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路2倍，在相同的負載下流過晶閘管的平均電流減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。單相半波相控整流電路因其性能較差，實際中很少采用，在中小功率場合采用更多的是單相全控橋式整流電路。根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載是阻感式負載）1.3整流電路方案的確定單相整流器的電路形式是各種各樣的，整流的結(jié)構(gòu)也是比較多的。因此在做設(shè)計之前主要考慮了以下幾種方案：方案1：單相橋式半控整

6、流電路如圖1所示圖1 單相橋式半控整流電路圖對每個導(dǎo)電回路進行控制，每一個導(dǎo)電回路有兩個晶閘管，只要一個晶閘管就可以控制了，另一個晶閘管用二極管代替，從而簡化了電路。在實際應(yīng)用中還要加續(xù)流二極管，如果不加續(xù)流二極管，當(dāng)突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時，由于電感儲能不經(jīng)變壓器二次繞組釋放，只是消耗在負載電阻上，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使Ud成為正弦半波，即半周期Ud為正弦，另外半周期Ud為零，其平均值保持穩(wěn)定，相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時的波形，即為失控。所以必須加續(xù)流二極管，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。方案二：單相橋式全控整流電路如圖2所示。圖2單相橋式全控整流電路電路圖

7、此電路對每個導(dǎo)電回路進行控制，無須用續(xù)流二極管，也不會失控現(xiàn)象，負載形式多樣，整流效果好，波形平穩(wěn)，應(yīng)用廣泛。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。方案三：單相全波可控整流電路如圖3所示 圖3 單相全波可控整流電路圖此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只要用2個可控器件，單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，因此少了一個管壓降，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少2個，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。不存在直流磁化的問題，適用于輸出低壓的場合作電流脈沖大（電阻性負載時），且整流變壓器二次繞組中

8、存在直流分量，使鐵心磁化，變壓器不能充分利用。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈動小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。相同的負載下流過 晶閘管的平單相全控式整流電路其輸出平均電壓是半波整流電路2倍，在均電流 減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載為阻感性負載）。綜上所述，針對他們的優(yōu)缺點，我們采用方案二，即單相橋式全控整 流電路。2 單相橋式全控整流電路的設(shè)計2.1 系統(tǒng)原理方框圖系統(tǒng)原理方框圖如4所示：整流電路主要由晶閘管觸發(fā)電路、保護電路和整流主電路組成。根據(jù)設(shè)計任務(wù),在此設(shè)計中采

9、用單相橋式全控整流電路接阻感性負載。 保護電路負載電路單相橋式全控整流電路單相電源輸入晶閘管觸發(fā)電路圖4 系統(tǒng)原理方框圖2.2主電路設(shè)計2.2.1工作原理負載中電感量的大小不同，整流電路的工作情況及輸出Ud、id的波形具有不同的特點。當(dāng)負載電感量L較小（即負載阻抗角)，控制角時，負 載上的電流不連續(xù)；當(dāng)電感L增大時，負載上的電流不連續(xù)的可能性就會減?。?當(dāng)電感L很大，且WLd Rd時，這種負載稱為大電感負載。此時大電感阻止負載中電流的變化，負載電流連續(xù)，可看作一條水平直線。在電源電壓U2正半周期間，晶閘管、T2承受正向電壓，若在WT=時 觸發(fā)，T1、T2導(dǎo)通，電流經(jīng)T1、負載、T2和TR二次形

10、成回路，但由于大電感的存在，U2過零變負時，電感上的感應(yīng)電動勢使T1、T2繼續(xù)導(dǎo)通，直到T3、T4被觸發(fā)時，T1、T2承受反向電壓而截止。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負值部分。在電源電壓U2負半周期間，晶閘管T3、T4承受正向電壓，在WT=+180時觸發(fā), T3、T4導(dǎo)通，T1、T2反向截止，負載電流從T1、T2中換流至T3、T4中。在WT=360時，電壓U2過零，T3、T4因電感中的感應(yīng)電動勢一直導(dǎo)通，直到下個周期 T1、T2導(dǎo)通時，T3、T4因加反向電壓才截止，值得注意的是，只有當(dāng)=90時，負載電流才連續(xù)，當(dāng)90時，負載電流不連續(xù)，而且輸出電壓的平均值均接近于零，因此這種電路控制角的移相范圍是 0

11、902.2.2單相全控橋式整流電路在生產(chǎn)實踐中，除了電阻性負載外，最常見的負載還有電感性負載，如電動機的勵磁繞組，整流電路中串入的濾波電抗器等。為了便于分析和計算，在電路圖中將電阻和電感分開表示。當(dāng)整流電路帶阻感性負載時，整流工作的物理過程和電壓、電流波形都與帶電阻性負載時不同。因為電感對電流的變化有阻礙作用。單相橋式可控整流電路帶阻感負載時波形如下圖所示 圖2.3單相全控橋式整流電路阻感性負載及其波形 (a)電路；（b)電源電壓；（c).觸發(fā)脈沖；（d)輸出電壓；（e)輸出電流；(f)晶閘管V1,V4上的電流；（g)晶閘管V2,V3上的電流；（h)變壓器副邊電流； (i)晶閘管V1,V4l的

12、電壓當(dāng)電流變化時電感要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢而阻礙其變化，所以，電路 電流的變化總是滯后于電壓的變化。 負載電流連續(xù)時，整流電壓平均值可按上式計算：輸出電流波形因電感很大，平波效果很好而呈一條水平線。兩組晶閘管輪流導(dǎo)電，一個周期中各導(dǎo)電180 ,且與無關(guān)，變壓器二次繞組中電流i2的波形是對稱的正、負方波。負載電流的平均值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1。 在這種情況下： 當(dāng)=0時，Ud=0.9U2 當(dāng)=90時，Ud=0其移相范圍為90晶閘管承受的最大正、反向電壓都是2，流過每個晶閘管的電流平均值和有效值分別為3.驅(qū)動電路和保護電路的設(shè)計3.1觸發(fā)電路設(shè)計晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制

13、觸發(fā)等。觸發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求：（1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。（2）觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流)。（3）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。（4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。3.1.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路具有簡單、可靠、抗干擾能力強、溫度補償性 能好，脈沖前沿徒等優(yōu)點，在容量小的晶閘管裝置中得到了廣泛應(yīng)用。他由自激 震蕩、同步電源、移相、脈沖形成等部分組成，電路圖如3-1所示。3.1.2單結(jié)晶體管自激震蕩電路利用單結(jié)晶體管的負阻

14、特性與RC電路的充放電可組成自激振蕩電路，產(chǎn)生頻率可變的脈沖。從圖3-1可知，經(jīng)DHV整流后的直流電源UZ路R2、 R加在單結(jié)晶體管兩個基極h、b2之間，另一路通過Re對電容C充電，發(fā)射極 電壓U=U。按指數(shù)規(guī)律上升。Uc剛沖點到大于峰點轉(zhuǎn)折電壓Up的瞬間，管子e-h 間的電阻突然變小，開始導(dǎo)通。電容C開始通過管子e-h迅速向私放電，由于 放電回路電阻很小，故放電時間很短。隨著電容C放電，電壓U。小于一定值管 子BT又由導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止，然后電源又重新對電容C充電，上述過程不斷重復(fù)在 電容上形成鋸齒波震蕩電壓，在仏上得到一系列前沿很陡的觸發(fā)尖脈沖Us，如 圖3. 1.2.2 (b)所示，其震蕩頻率

15、為式中=0.30.9是單結(jié)晶體管的分壓比。即調(diào)節(jié)Ro,可調(diào)節(jié)振蕩頻率。3.1.3同步電源 同步電壓由變壓器TB獲得，而同步變壓器與主電路接至同一電源，故同步電壓于主電壓同相位、同頻率。同步電壓經(jīng)橋式整流、穩(wěn)壓管Dz削波為梯形波UDZ，而削波后的最大值Uz既是同步信號，又是觸發(fā)電路電源.當(dāng)Udz過零時，電容C 經(jīng)e-b1、R1迅速放電到零電壓.這就是說，每半周開始，電容C都從零開始充電， 進而保證每周期觸發(fā)電路出第一個脈沖距離過零的時刻(即控制角 )致，實現(xiàn)同步。3.1.4移相控制當(dāng)Re增大時，單結(jié)晶體管發(fā)射極充電到峰點電壓Up的時間增大，第一個脈沖出現(xiàn)的時刻推遲，即控制角增大，實現(xiàn)了移相。3.

16、1.5脈沖輸出觸發(fā)脈沖Ug由R1直接取出，這種方法簡單、經(jīng)濟，但觸發(fā)電路與主電路有直接的電聯(lián)系，不安全。對于晶閘管串聯(lián)接法的全控橋電路無法工作。所以一般采用脈沖變壓器輸出。3.2保護電路的設(shè)計電力電子系統(tǒng)在發(fā)生故障時可能會發(fā)生過流、過壓，造成開關(guān)器件的永久性損壞。過流、 過壓保護包括器件保護和系統(tǒng)保護兩個方面。檢測開關(guān)器件的電流、電壓，保護主電路中的開關(guān)器件，防止過流、過壓損壞開關(guān)器件。檢測系統(tǒng)電源輸入、輸出及負載的電流、電壓，實時保護系統(tǒng)，防止系統(tǒng)崩潰而造成事故。例如，R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。另一種則是采用電子保護電路，檢測設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出

17、電壓或輸入電流超過允許值時，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過電壓或過電流。3.2.1過電流保護當(dāng)電力電子變流裝置內(nèi)部某些器件被擊穿或短路；驅(qū)動、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障；外部出現(xiàn)負載過載；直流側(cè)短路；可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生逆變失??；以及交流電源電壓過高或過低；均能引起裝置或其他元件的電流超過正常工作電流，即出現(xiàn)過電流。因此，必須對電力電子裝置進行適當(dāng)?shù)倪^電流保護。采用快速熔斷器作過電流保護，熔斷器是最簡單的過電流保護元件，但最普通的熔斷器由于熔斷特性不合適，很可能在晶閘管燒壞后熔斷器還沒有熔斷，然而快速熔斷器有較好的快速熔斷特性，一旦發(fā)生過電流可及時熔斷起到保護

18、作用。最好的辦法是晶閘管元件上直接串快速保護。過電流保護如下圖所示。 3.2.2過電壓保護設(shè)備在運行過程中，會受到由交流供電電網(wǎng)進入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲。同時，設(shè)備自身運行中以及非正常運行中也有過電壓出現(xiàn)。過電壓保護的第一種方法是并接R-C阻容吸收回路，以及用壓敏電阻或硒堆等非線性元件加以抑制。 阻容三角抑制過電壓 壓敏電阻抑制過電壓4 元器件和電路參數(shù)計算4.1元件選取晶閘管（SCR)4.1.1晶閘管的基本特性靜態(tài)特性又稱伏安特性，指的是器件端電壓與電流的關(guān)系。這里介紹陽極伏安特性和門極伏安特性。(1) 陽極伏安特性晶閘管的陽極伏安特性表示晶閘管陽極與陰極之間的電壓Uak與陽極電流

19、Ia之間的關(guān)系曲線,如圖所示。圖4.1 晶閘管陽極伏安特性正向阻斷高阻區(qū)；負阻區(qū)；正向?qū)ǖ妥鑵^(qū)；反向阻斷高阻區(qū)陽極伏安特性可以劃分為兩個區(qū)域：第I象限為正向特性區(qū)，第m象限為反 向特性區(qū)。第I象限的正向特性又可分為正向阻斷狀態(tài)及正向?qū)顟B(tài)。(2) 門極伏安特性晶閘管的門極與陰極間存在著一個PN結(jié)J3，門極伏安特性就是指這個PN結(jié) 上正向門極電壓ft與門極電流間的關(guān)系。由于這個結(jié)的伏安特性很分散，無 法找到一條典型的代表曲線，只能用一條極限高阻門極特性和一條極限低阻門極 特性之間的一片區(qū)域來代表所有元件的門極伏安特性，陰影區(qū)域所示。1. 動態(tài)特性晶閘管常應(yīng)用于低頻的相控電力電子電路時，有時也

20、在高頻電力電子電路中 得到應(yīng)用，如逆變器等。在高頻電路應(yīng)用時，需要嚴格地考慮晶閘管的開關(guān)特性， 即開通特性和關(guān)斷特性。(1) 開通特性晶閘管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通的過程為開通過程。圖4. 3給出了晶閘管的開關(guān)特 性。在晶閘管處在正向阻斷的條件下突加門極觸發(fā)電流，由于晶閘管內(nèi)部正反饋 過程及外電路電感的影響，陽極電流的增長需要一定的時間。從突加門極電流時 刻到陽極電流上升到穩(wěn)定值的10%所需的時間稱為延遲時間而陽極電流從 10%厶上升到90%7；所需的時間稱為上升時間。延遲時間與上升時間之和為晶閘 管的開通時間fgt=(d+k普通晶閘管的延遲時間為0.51.5Ms,上升時間為0. 53p s。延遲時間隨

21、門極電流的增大而減少，延遲時間和上升時間隨陽極電 壓上升而下降。通常采用外加反壓的方法將己導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷。反壓可利用電源、負載和 輔助換流電路來提供。要關(guān)斷已導(dǎo)通的晶閘管，通常給晶閘管加反向陽極電壓。晶閘管的關(guān)斷，就 是要使各層區(qū)內(nèi)載流子消失，使元件對正向陽極電壓恢復(fù)阻斷能力。突加反向陽 極電壓后，由于外電路電感的存在，晶閘管陽極電流的下降會有一個過程，當(dāng)陽 極電流過零，也會出現(xiàn)反向恢復(fù)電流，反向電流達最大值/km后，再朝反方向快 速衰減接近于零，此時晶閘管恢復(fù)對反向電壓的阻斷能力。4.1.2晶閘管的主要參數(shù)要正確使用一個晶閘管，除了了解晶閘管的靜態(tài)、動態(tài)特性外，還必須定量 地掌握晶閘管的一

22、些主要參數(shù)。現(xiàn)對經(jīng)常使用的幾個晶閘管的參數(shù)作一介紹。1. 電壓參數(shù) (1 )斷態(tài)重復(fù)峰值電壓門極開路，元件額定結(jié)溫時，從晶閘管陽極伏安特性正向阻斷高阻區(qū)漏電流 急劇增長的拐彎處所決定的電壓稱斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓&，“不重復(fù)”表明這 個電壓不可長期重復(fù)施加。取斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓的90%定義為斷態(tài)重復(fù)峰值電壓“重復(fù)”表示這個電壓可以以每秒50次，每次持續(xù)時間不大于10ms 的重復(fù)方式施加于元件上。(2) 反向重復(fù)峰值電壓&M門極開路，元件額定結(jié)溫時，從晶閘管陽極伏安特性反向阻斷高阻區(qū)反向漏 電流急劇增長的拐彎處所決定的的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓&M，這個電壓 是不能長期重復(fù)施加的。取反向不重復(fù)峰值

23、電壓的90%定義為反向重復(fù)峰值電 壓這個電壓允許重復(fù)施加。(3) 晶閘管的額定電壓仏取&M和中較小的一個，并整化至等于或小于該值的規(guī)定電壓等級上。電 壓等級不是任意決定的，額定電壓在1000 V以下是每100 V個電壓等級，1000 V至3000V則是每200V 個電壓等級。由于晶閘管工作中可能會遭受到一些意想不到的瞬時過電壓，為了確保管子 安全運行，在選用晶閘管時應(yīng)使其額定電壓為正常工作電壓峰值仏的23倍，以作安全余量。4. 1(4) 通態(tài)平均電壓tt(V)指在晶閘管通過單相工頻正弦半波電流，額定結(jié)溫、額定平均電流下，晶閘 管陽極與陰極間電壓的平均值，也稱之為管壓降。在晶閘管型號中，常按通態(tài)

24、平 均電壓的數(shù)值進行分組，以大寫英文字母I表示。通態(tài)平均電壓影響元件的 損耗與發(fā)熱，應(yīng)該選用管壓降小的元件來使用。2. 電流參數(shù)(1) 通態(tài)平均電流/n,T =2ttsin cotd(cot) = x /m4.2在環(huán)境溫度為+40C、規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管元件在電阻性負載的單相、 工頻、正弦半波、導(dǎo)通角不小于170的電路中，當(dāng)結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125C時 所允許的通態(tài)時的最大平均電流稱為額定通態(tài)平均電流石_。選用晶閘管時應(yīng) 根據(jù)有效電流相等的原則來確定晶閘管的額定電流。由于晶閘管的過載能力小， 為保證安全可靠工作，所選用晶閘管的額定電流Trn應(yīng)使其對應(yīng)有效值電流為 實際流過電流有效值的1.52

25、倍。按晶閘管額定電流的定義，一個額定電流為 100的晶閘管，其允許通過的電流有效值為157。晶閘管額定電流的選擇可按 下式計算。(2) 維持電流/H維持電流是指晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流，一般為幾十到幾百毫安。維持電流與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，維持電流越小，晶閘管越難關(guān)斷。(3) 掣住電流晶閘管剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)并撤除門極觸發(fā)信號，此時要維持元件 導(dǎo)通所需的最小陽極電流稱為掣住電流。一般掣住電流比維持電流大（24)倍。3. 晶閘管的型號 普通型晶閘管型號可表示如下 KP電流等級一電壓等級/100通態(tài)平均電壓組別其中其中K代表閘流特性，P為普通型。如KP50015型號的晶閘管表示其 通態(tài)

26、平均電流（額定電流）為500,正反向重復(fù)峰值電壓（額定電壓） 為1500V,通態(tài)平均電壓組別以英文字母標(biāo)出，小容量的元件可不標(biāo)。4. 2晶閘管的選型該電路為大電感負載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。Ud=100V時，不計控制角余量按=0計算 由 Ud=0. 9U2 得U2=-=111V取 150V0.9U紀=(23)以=(23)心2=(23)x150V=7351102 V 取U紀為1000V當(dāng)Id=l時，晶閘管額定電流IMF)=1.57 1*57考慮2倍裕量：取1.284.3整流變壓器額定參數(shù)計算在很多情況下晶閘管整流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)往往不能一致， 同時又為了減少電網(wǎng)與整流裝置的相

27、互干擾，使整流主電路與電網(wǎng)隔離，為此需 要配置整流變壓器。整流變壓器根據(jù)主電路的型式、負載額定電壓和額定電流， 算出整流變壓器二次相電壓U2、一次與二次額定電流以及容量。由于整流變壓器二次與一次電流都不是正弦波，因而存在著一定的諧波電 流，引起漏抗增大，外特性變軟以及損耗增大，所以在設(shè)計或選用整流變壓器時, 應(yīng)考慮這些因素。 4. 3. 1 次與二次額定電流及容量計算如果不計變壓器的勵磁電流，根據(jù)變壓器磁動勢平衡原理可得一次和二次電 流關(guān)系式為：I1N1=I2N24.3K_N1_ t/1 N2 U2式中N2變壓器一次和二次繞組的匝數(shù)；K變壓器的匝數(shù)比。由于整流變壓器流過的電流通常都是非正弦波，

28、所以其電流、容量計算與線 路型式有關(guān)。單相橋式可控整流電路計算如下：大電感負載時變壓器二次電流的有效值為I2=Id=I=lU2=110V由一次側(cè)和二次側(cè)電壓得：U2 N2 110=0.5 故 I尸0.5 12 N1變壓器二次側(cè)容量為S2=U2I2 = 110Fxl=110KV*4.4設(shè)計結(jié)果分析該電路為大電感負載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。(1)輸出電壓平均值M和輸出電流平均值/d(7d = f 42U2 sin (tdcot) = (cos) = 0.9C/2 (cos)7T71=0.9x110x(cos6) = 49.5F/d = - = 49.5 -100 = 0.495R(2)晶閘管

29、的電流平均值/dvT和有效值T /vT4/d=0.35dV2IdvJ=-Id=.2415(3) 輸出電流有效值/和變壓器二次電流有效值“I = I2=Id =0.495(4) 晶閘管所承受的最大正向電壓和反向電壓V2C/2 =155.542. 系統(tǒng)調(diào)試與仿真打開新建模型窗口，將所需元件模塊從模塊庫中拖入新建模型窗口并改名， 設(shè)定有關(guān)參數(shù)后將各模塊庫連接組成仿真模型，如下圖5-1所示，設(shè)置好各模塊 參數(shù)，點擊下拉菜單仿真（SimUltion)按鈕，仿真參數(shù)(SimUltion Prmeters) 命令設(shè)定有關(guān)仿真參數(shù)，仿真算法選擇可變步長(Vrible-step)積分算法函數(shù)， L=1000mH

30、，R=100歐姆，其他參數(shù)用默認值。然后點擊啟動仿真按鈕，則開始仿 真，雙擊顯示模塊（scope)就能顯示其波形圖5.1單相橋式全控整流系統(tǒng)模型圖圖5. 2觸發(fā)角為0時的仿真波形 =0時，阻感負載仿真結(jié)果如圖5. 2所示 參數(shù)設(shè)置如下：PlUse genertor1mplitUde=lPeriod(secs) =0. 02PUlse Width(% of period)=5Phse dely (secs)=0 PlUse genertor2mplitUde=lPeriod(secs)=0. 02PUlse Width(% of period)=5Phse dely (secs)=0. 01圖5. 3觸發(fā)角為30時的仿真波形 =30時，阻感負載仿真結(jié)果如圖5. 3所示 參數(shù)設(shè)置如下：PlUse genertor1mplitUde=lPeriod(secs) =0. 02PUlse Width(% of period)=5Phse dely(secs)=0.02/12 PlUse genertor2mplitUde=lPeriod(secs)=0.