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1、电力电子技术课程设计报告 USB接口插板的设计课程设计指导教师评定成绩表项目分值优秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(xE时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。导通之后，ud=u2， 直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E 。晶闸管承受反向电压的计算： 导通后：导通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，id即降至0使得 晶闸管关断，此后ud=E 。 截止后：向负载输出的瞬时电流值为：因为每个电流周期，每两个晶闸管只有半个周期有电流流过，所以流过晶闸管的电流瞬时值：流过晶闸管的电流有效值：晶闸管的额定电流为：2.4平波电抗器
2、电感值的计算与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电， 称为停止导电角，当忽略主电路各部分的电感时，只有在u2瞬时值的绝对值大于反电动势时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角2：（2-16）所以 在一个周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续。当 d时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当wt=d时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为d。为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的
3、时间。有了电感，当u2小于E是甚至u2值变为负时，晶闸管仍可导通。只要电感量足够大就能使电流连续，晶闸管每次导通180度，这时整流电压ud的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连续时的波形相同，ud的计算公式也一样。为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：此时晶闸管承受的反向电压：3 保护电路的设计 相对于电机和继电器，接触器等控制器而言，电力电子器件承受过电流和过电压的能力较差，短时间的过电流和过电压就会把器件烧坏。但又不能完全根据装置运行时可能出现的暂时过电流和过电压的数值来确定器件参数，必须充分发挥器件应有的过载能力。因此，保护就成为提高电力电子装置运行可靠性必不可少的重要环节。 电
4、力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压 外因过电压：主要来自雷击和系统操作过程等外因 雷击过电压：由雷击所产生的大气干扰引起 作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 所谓过电压保护，即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压。过电压保护电路图：图二 主电路电压保护电路图3.1 主电路的过电压保护 对雷击产生的过电压，需在变压器的初级侧接上避雷器，以保护变压器本身的安全；而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压，一般发生在交流侧、直流侧和器件上，因而，有两种单相全控整流主电路的过电压保护方法。 3.1.1交流侧过电压保护 过电压产生过程3：
5、电源变压器初级侧突然拉闸，使变压器的励磁电流突然切断，铁心中的磁通在短时间内变化很大，因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。保护方法：阻容保护3.1.2 直流侧过电压保护 过电压产生过程：当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因负载使快速熔断器熔断时，由于直流驻电流电感中储存能量的释放，会在电路的输出端产生过电压。保护方法：阻容保护3.2 晶闸管的保护电路 3.2.1 晶闸管过电压保护过电流保护 第一种是采用电子保护电路，检查设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。第二种是在适当的地方安装保
6、护器件。如限流电感、快速熔断器或硒堆等。晶闸管变流装置运行不正常或发生故障时，可能会发生过电流，过电流分过载和短路两种情况，由于晶闸管的热容量较小，所以一旦过电流，结温上升很快，特别在瞬时短路电流通过时，内部热量来不及传导，结温上升更快，晶闸管受过载或短路电流的能力主要受结温的限制。可用作过电流保护电路的快速熔断器，我选用快速熔断器进行过电流保护。图三 过电流保护电路图 4 触发电路的设计4.1 触发电路的基本组成环节 1 触发电路有三个基本环节组成：锯齿波形成和同步移相控制环节，脉冲形成、整形放大和输出环节，强触发和双脉冲输出环节。触发电路的作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要
7、的时刻由阻断转为导通。晶闸管相控装置对触发电路的要求4（1）触发脉冲必须有足够的功率，保证在允许的整个工作温度范围内，对所有合格的元件都能可靠触发。（2）触发脉冲应有足够的宽度，以保证晶闸管可靠导通。（3）触发脉冲的前沿应尽量陡些。 （4）触发脉冲的相位应能够根据控制信号的要 求在规定的范围内移动。（5）触发脉冲与晶闸管主回路电源电压必须同步。 （6）触发电路与晶闸管主回路之间有必要的电气隔离。 一种比较典型的分立式触发电路 同步信号为锯齿波的触发电 图四 触发电路原理图4.2 触发电路组成锯齿波同步触发电路5，该电路由以下五个基本环节组成：同步环节。锯齿波形成及脉冲移相环节。脉冲形成、放大和
8、输出环节。双脉冲形成环节。强触发环节。4.2.1锯齿波形成和同步移相控制环节锯齿波同步移相的原理是利用受正弦同步信号电压控制的锯齿波电压作为同步电压，再与直流控制电压与直流偏移电压组成并联控制，进行电流叠加，去控制晶体管的截止与饱和导通来实现的。在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。要使触发脉冲与主电路电源同步，使开关的频率与主电路电源频率同步就可达到。同步变压器TS二次电压经二极管间接加在的基极上。当二次电压波形在负半周的下降段时，导通，电容被迅速充电。因O点接地为零电位，R点为负电位，Q点电位与R点相近，故在这一阶段基极为
9、反向偏置，截止。在负半周的上升段，+电源通过给电容反向充电,为电容反向充电波形，其上升速度比波形慢，故截止，当Q点电位达1.4V时，导通，Q点电位被钳位在1.4V.直到TS二次电压的下一个负半周到来时，重新导通，迅速放电后又被充电，截止。如此周而复始。在一个正弦波周期内，包括截止和导通两个状态，对应锯齿波波形恰好是一个周期,与主电路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。可以看出，Q点电位从同步电压负半周上升段开始时刻到达1.4V的时间越长，截止时间就越长，锯齿波就越宽。可知锯齿波的宽度是由充电时间常数决定的。主电路原理框图：保护电路单相电源输出负载电路整流电路驱动电路 整个电路电路设计框图：
10、5设计总结通过单相全控桥式整流电路的设计，使我加深了对整流电路的理解，让我对电力电子该课程产生了浓烈的兴趣。整流电路的设计方法多种多样，且根据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。其中单相全控桥式整流电路其负载我们用的多的主要是电阻型、带大电感型，接反电动势型。它们各自有自己的优点。对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。在这次课程设计过程中，碰到的难题就是保护电路的设计。因为保护电路的种类较多，因此要选择一个适合本课题的保护电路就比较难。后来
11、经过查阅大量资料，终于确定了本次所选的保护电路。这次的课程设计是我收获最大的一次，虽然中途遇到了不少困难，但还是被我逐步解决了。通过课程设计，我对所学的电力电子相关器件及一些基本的技术有了更好的了解，因为它不单是要求你单纯地完成一个题目，而是要求你对所学的知识都要弄懂，并且能将其贯穿起来，是综合性比较强的，尽管如此，我还是迎难而上了，首先把设计任务搞清，不能盲目地去做，你连任务都不清楚从何做起呢，接下来就是找相关资料，同时还要阅读一些学术性的论文，我每天除了上图书馆就是在网上找资料，然后对资料进行整理，找资料说起来好像很简单，但真正做起来是需要耐心的，不是你所找的就一定是有用的，所以这个过程中
12、要花费一些时间做看似无用功的事，其实不尽然，这其中也拓展了你的知识面。通过这次课程设计我对于文档的编排格式有了一定的掌握，同时，通过老师介绍的两款（visio画图软件，mathtype数学公式编辑软件），一些题目中遇到的原理图还有计算公式的问题就迎刃而解了。这对于以后的毕业设计及工作需要都有很大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子这门课程，同时也拓宽了视野。把以前一些没弄懂的问题这次弄明白了一部分，当然没有全部。参考文献1 王兆安.黄俊. 电力电子技术（第四版）. 机械工业出版社.1994年2 于洪森.电化学整流装置中中晶问管触发电路抗干扰及保护技术3 李浩光.张加胜.孙浩玉.丁
13、佚成.黄健.一种可输出宽窄脉冲列的晶闸管触发电路的分析4 刘蜀宁.张代润.黄念慈.晶闸管换流过程产生的暂态电压及其保护5 王维.晶闸管整流供电回路保护电路设计6 陆坤，奚大顺电子设计技术成都：电子科技大学出版社，19977 晶闸管触发电路设计.8 单相全控桥式整流电路的设计.556.html 附 录主电路和控制电路所用元器件的明细表序号元件符号元件名称数值与型号数目1R电阻10K42C电容5500pf43SCR晶闸管21V44快速熔断器0.76A11 单相桥式全控整流电路工作原理. 电力电子技术. P46p472 称为停止导电角. 电力电子技术. P493 过电压产生过程. 4 晶闸管相控装置对触发电路的要求.电力电子技术.p34p355 锯齿波同步触发电路.电力电子技术.p90p91
