单相桥式全控整流电路课程设计

xx大学论文设计第页单相桥式全控整流电路的设计摘要：本文以单相桥式全控整流电路为研究对象，介绍了单相桥式全控整流电路的工作原理，并且应用了matlab/simulink对其进行了仿真设计，并且实现了仿真设计，而且对仿真结果进行了分析。关键词：单相桥式全控整流电路simulink仿真设计波形1原理方框图系统原理方框图如1-1所示：2主电路的设计主电路原理图如下图1-2所示：主电路原理说明触发电路驱动电路整流主电路负载保护电路xx大学论文设计第页在电源电压u2正半周期间，VT1、VT4承受正向电压，若在触发角α处给VT1、VT4加触发脉冲，VT1、VT4导通，电流从电源a端经VT1、负载、VT4流回电源b端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在电源电压u2负半周期间，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经过VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环的工作下去。该电路的移向范围是0―π。另外，由于该整流电路带的是反电动势负载，因而不是正半轴的任意时刻都能开通晶闸管的，要开通晶闸管必须在交流电瞬时值大于E的时候去触发。提前触发的话，晶闸管会在E的作用下承受反向电压，无法导通。3.元器件的选取（1）晶闸管晶闸管的主要参数如下：①额定电压UTn通常取DRMU和RRMU中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压RRMDRMTnUUU,minUTn=（2～3）UTM（2-7）UTM:工作电路中加在管子上的最大瞬时电压②额定电流IT(AV)IT(AV)又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。xx大学论文设计第页在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值不大于额定电流的有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。将变压器副边电压有效值U2定为200V，则停止导电角δ=8.15°此时可达到的最大输出电压为0.9U2*cos8.15°=178V90V，满足要求。晶闸管承受最大反向电压为：221002282.8UV考虑到安全裕量，故晶闸管额定电压为：2~3282.8565.6~848.4VTnUV由式2-6知，流过晶闸管电流有效值最大为：晶闸管额定电流为：通过以上计算得知，可以取晶闸管额定电压为800V，额定电流为30A。(2).变压器变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电流转换为另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。单相桥式全控整流电路带反电动势负载，变压器二次电流有效值I2与输出电流有效值I相等。由式2-4可知，二次侧电流最大为50A，故变压器容量至少为10000V·A。4.建立仿真模型这里的仿真主要是运用MATLAB软件中的simulink。从simulink的元件库中找到需要用的元件，然后搭建相应的主电路，设置好参数后即可进行仿真。(1)首先建立主电路的仿真模型。在simpowersystems的“ElectricalSources”库中选择交流电压源模块，在对话框中将其幅值设为220V频率设为50HZ，然后，在powerElectronics库中选择detailedthyristor模块4个，在Elements库中选择串联RLC支路模块。将各模块按照前述主电路相连，便完成了仿真模型的主电路部分。(2)其次构造控制部分。在Simulink的Sources库中选择2个pulsegeneratot模块，其设置分别为幅值设为1，周期设为0.02s，即频率为max2VT200I28.28252UARmaxTAVI1.5~227~36A1.57VTIxx大学论文设计第页50HZ，占空比设为10%。触发角分别为0,0.02/12,0.02/6,0.02/4,和0.01,0.02/12+0.01,0.02/6+0.01,0.02/4+0.01，也就是0,30,60,90度。(3)然后添加Scope，CurrentMeasurement，VoltageMeasurement，Display等需要的元器件，并分别设置参数。分别对元器件连线，最终完成的仿真模型图如下所示：仿真电路中，用虚拟的示波器监控整流电路输出电压与输出电流的波形，触发信号波形。由于是要触发晶闸管，故把触发面冲宽度设置为3%。这里是首先指定电源为200V的工频交流电。根据题目要求反电动势负载为40V，负载电阻1欧，负载电感20mH。设定好元器件的参数之后,还需要设置仿真算法和仿真时间。5.仿真结果xx大学论文设计第页当触发角为0度时的波形如下：当触发角为30度时的波形如下：当触发角为60度的波形如下：xx大学论文设计第页当触发角为90度的波形如下：如图所示，当触发角为0度时，进闸管始终处于断开状态，同时ＶＤ也是阻断的。负载电流为０。但由于是反电动势负载故还会有４０Ｖ的电压。当触发角为６０°时，Ud=0.9U2*cos60°=90V。xx大学论文设计第页另外当触发角为77.16°时，Ud=0.9U2*cos60°=40V=E,此时两边电动势抵消，负载电流为0，也就是电流断续的临界点。综合上述仿真与理论分析可知，触发角在77.16°到60°变化时，可以保障整流输出的连续可调。6.总结通过这次对单相桥式全控整流电路的课程设计，让我对整流电路有了更加清晰的认识，同时我也学会了用一些基本元部件进行建模的基本方法，加深了对课本知识的进一步理解。这次课程设计应用到MATLAB软件的SIMULINK仿真，让我们进一步熟悉了MATLAB语言及其应用。总之，这次课程设计不仅增加了我的知识积累，让我有机会将课堂上所学的知识运用到实际中，了解了这些知识在电源上丰富而强大的用途，为将来的毕业设计打下了基础，还让我懂得自主学习的重要性。