單相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)課題任務(wù)及總體方案介紹1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù)課題：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐吩O(shè)計(jì)（阻感性負(fù)載）任務(wù)：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐返脑O(shè)計(jì)要求為：1電網(wǎng)供電電壓為單相交流220V/50；Hz2變壓器二次側(cè)電壓為100V；3輸出電壓連續(xù)可調(diào)，為0～100V；4移相范圍：0o~90o；圖1圖單相半控整流電路的優(yōu)點(diǎn)是：線路簡(jiǎn)單、調(diào)整方便。弱點(diǎn)是：輸出電壓脈沖器利用率高的優(yōu)點(diǎn)。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(fù)載下流過(guò)晶閘管的平均電流減小一半；且功率因數(shù)提高了一半。（負(fù)載為阻感性負(fù)載）。22主電路及控制電路的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)原理方框圖如圖2.1所示：保護(hù)電路整流電路單相電源輸驅(qū)動(dòng)電路出負(fù)載電路圖如圖2.1所示，電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。2.2系統(tǒng)主體電路原理主電路原理圖如下圖2.2所示：圖假設(shè)LR，工作于穩(wěn)定狀態(tài)，負(fù)載電流連續(xù)，近似為一平直的直線。工作原理：在電源電壓承受正向電壓，若在t時(shí)u2導(dǎo)通，電流經(jīng)和T二次側(cè)形成回路，但由于大電感的存在，過(guò)零變負(fù)時(shí)，電感上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使繼續(xù)導(dǎo)通，直到u232tVT1、VT2中換流至VT3、VT4中在時(shí)，電壓過(guò)零，VT3、VT4因電感中的感tu截止。值得注意的是，只有當(dāng)/2時(shí)，負(fù)載電流i才連續(xù)，當(dāng)/2時(shí)，d4三個(gè)基本環(huán)節(jié)圖5圖圖63元器件的選取和參數(shù)計(jì)算該電路為大電感負(fù)載，電流波形可看作連續(xù)且平直的。2由UUcos，不計(jì)控制角余量按0計(jì)算od2UUcos90Vd222UUV2U(2~3)U339~509VNTM晶閘管的額定電流為II/1.573.18Ad考慮1.5~2倍裕量I(1.5~2)I(4.77~6.36)A73.2快速熔斷器的選擇快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，快熔的額定電流Ikr是用有效值來(lái)表示的，一般可按下式選取：1.57Iα≥Ikr≥IkTIk是晶閘管的實(shí)際工作電流有效值；Iα是晶閘管的額定電流。T1.57Iα=1.57×300=471TIk=2×0.577×30.5=7.55可選用RSF-1500/10型號(hào)的。其額定電壓500V，額定電流10A。3.3并聯(lián)于晶閘管兩端的電阻、電容電容Cp=1μ,Rp=5Ω電容Cp的耐壓值≥（1.1～1.5）U=377～514V1MA電阻Rp的功率為10W3.4變壓器的選取由設(shè)計(jì)要求：1電網(wǎng)供電電壓為單相交流220V/50；Hz2變壓器二次側(cè)電壓為100V；3輸出功率：500W。根據(jù)參數(shù)計(jì)算可知:變壓器應(yīng)選變比為K=U1/U2=220/100=2.2，故選擇輸入為交流220V，輸出為100V，額定功率為500W的變壓器。84MATLAB系統(tǒng)仿真4.1MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB的名稱源自Matrix，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門(mén)以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì)MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。Simulink是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來(lái)對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對(duì)任何能夠用數(shù)學(xué)來(lái)描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等等，其中包括連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動(dòng)，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等等。Simulink提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且Simulink還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用Simulink幾乎可以做到不書(shū)寫(xiě)一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。在MATLAB產(chǎn)品族中，自動(dòng)化的代碼生成工具主要有Real-TimeWorkshop（RTW）和StateflowCoder，這兩種代碼生成工具可以直接將Simulink的模型框圖和StateflowRTW生成的代碼RTW支持生成標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言代碼，并且具備了生成其MathWorks公司針對(duì)不同可以完成快速控制原型（RapidControl）開(kāi)發(fā)、硬件在回路的實(shí)時(shí)仿真（Hardware-in-Loop）、產(chǎn)品代碼生成等工作。另外，MATLAB開(kāi)放性的可擴(kuò)充體系允許用戶開(kāi)發(fā)自定義的嵌入式系統(tǒng)目標(biāo)，利用Real-TimeWorkshopEmbeddedCoder能夠直接將Simulink的模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級(jí)代碼。代碼不僅可以是浮點(diǎn)的，還可以是定點(diǎn)的。9這里的仿真主要是運(yùn)用MATLAB軟件中的simulink工具。先從simulink的1當(dāng)觸發(fā)角0時(shí)的仿真波形如下圖所示oo1Usintdt0.9Ucos090Vod22090UI0.9AdR100d測(cè)量值：I0.87（最后一個(gè)通道為負(fù)載電流波形圖）測(cè)100%3.3%測(cè)dId2當(dāng)觸發(fā)角時(shí)的仿真波形如下圖所示ooUsintdt0.9Ucos3077.94V誤差分析：理論值：Uod2277.94100U0.78AdRd測(cè)量值：I0.75A測(cè)100%3.8%I測(cè)dId2當(dāng)觸發(fā)角60時(shí)的仿真波形如下圖所示oUsintdt0.9Ucos6045Vod2245U0.45Ad測(cè)量值：I0.43A測(cè)II100%4.4%I測(cè)dId4當(dāng)觸發(fā)角時(shí)的仿真波形如下圖所示oUsintdt0.9Ucos900V誤差分析：理論值：Uod22UdRd是標(biāo)準(zhǔn)的30,60,90所致，但都還在誤差允許范圍之內(nèi)，故仿真結(jié)果符合要求。ooo設(shè)計(jì)總結(jié)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電力電子技術(shù)課程理論教學(xué)之后的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)這次課程設(shè)計(jì)做了很多幫助。理解的基礎(chǔ)上，才能做好課程設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)出性能良好的電路。整流電路中，的重要性以及整流電路設(shè)計(jì)方法的多樣性。恒心，有信心，動(dòng)腦子去想，就一定有所收獲。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我比較熟練的掌握了MATLAB和AutoCAD這兩個(gè)軟件的使用。指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。15參考文獻(xiàn)[1]王兆安、黃俊.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[2]王維平.現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社