單相半橋無(wú)源逆變電路地設(shè)計(jì)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 基于MOSFET勺單相半橋無(wú)源逆變電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的：1掌握單相橋式全控橋整流電路和單相半橋無(wú)源逆變電路的工作原 理，進(jìn)行結(jié)合完成交-直-交電路的設(shè)計(jì)； 2 熟悉兩種電路的拓?fù)?，控制方法?3 掌握兩種電路的主電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，元器 件參數(shù)的計(jì)算方法； 4 培養(yǎng)一定的電力電子的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試能力； 5 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力與實(shí)際動(dòng)手能力； 2 加深理解電力電子技術(shù)課程的基本理論； 設(shè)計(jì)指標(biāo)：MOSFE電壓型單相半橋無(wú)源逆變電路設(shè)計(jì)(純電阻負(fù)載) (1) 輸入直流電壓：Ui=200V (2) 輸出功率：500W (3) 輸出電壓波形：1KHz方波

2、 總體目標(biāo)及任務(wù)：選擇整流電路，計(jì)算整流變壓器額定參數(shù)，選擇全控器件的 額定電壓電流， 計(jì)算平波電抗器感值，設(shè)計(jì)保護(hù)電路 ，全控器件觸發(fā)電路的 設(shè)計(jì)，畫出主電路原理圖和控制電路原理圖，進(jìn)行 Matlab的仿真，畫出輸出電 壓，電流模擬圖。 1 主電路的設(shè)計(jì): 在單項(xiàng)橋式全控整流電路中，晶閘管 VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，VT2和VT3組 成另一對(duì)(1)整流部分主電路設(shè)計(jì)： 單項(xiàng)橋式全控整流電路帶電阻性負(fù)載電路如圖(1)： r T i 2 VT1 VT3 id U1 u2 Ud VT2 VT4 圖(1) 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 橋臂。在u2正半周（即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位），若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo) 通，負(fù)

3、載電流id為零，Ud也為零，VT、VT4串聯(lián)承受電壓U2，設(shè)VT和VT4的漏電 阻相等，則各承受U2的一半。若在觸發(fā)角a處給 VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT、 VT4即導(dǎo)通，電流從a端經(jīng)VT、R、VT4流回電源b端。當(dāng)氏為零時(shí)，流經(jīng)晶閘管 的電流也降到零，VT和VT；關(guān)斷。 在U2負(fù)半周， 仍在觸發(fā)延遲角a處觸發(fā) VT2和VT3 （VT2和VT3的a =0處為3 t= n），VT2和VT3導(dǎo)通，電流從電源的b端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。 到u2過(guò)零時(shí)，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。此后又是VT1和VT4導(dǎo)通，如此 循環(huán)的工作下去，整流電壓ud和晶閘管VT、VT4兩端的電壓波形

4、如下圖（2）所 示。晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為 2 U2和 2 U2。 2 工作原理 第1階段（0311）:這階段u2在正半周期，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位晶閘管 VT1和VT2方向串聯(lián)后于U2連接，VT承受正向電壓為 匕/2，VT2承受比/2的反向 電壓；同樣VT3和VT4反向串聯(lián)后與U2連接，VT3承受比/2的正向電壓，VT4承受 U2/2的反向電壓。雖然VT和VT3受正向電壓，但是尚未觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載沒(méi)有電 流通過(guò)，所以U=0，i d=0。 第2階段（3 ti n）:在3 ti時(shí)同時(shí)觸發(fā)VT和VT3,由于VT1和VT3受正向 電壓而導(dǎo)通，有電流經(jīng)a點(diǎn)f VTif Rf VTL變壓器

5、b點(diǎn)形成回路。在這段區(qū)間 里，Ud=u2，id=iVTi=iVT3=Ud/R。 由于 VT和 VT3導(dǎo)通， 忽略管壓降，UVTI=UVT2=0， 而承 受的電壓為 UVT2=UVT4=U2O 第3階段（n 3 t2）:從3 t= n開(kāi)始U2進(jìn)入了負(fù)半周期，b點(diǎn)電位高于a 點(diǎn)電位，VT1和VT3由于受反向電壓而關(guān)斷，這時(shí) VTiVT4都不導(dǎo)通，各晶閘管 承受匕/2的電壓，但VT1和VT3承受的事反向電壓，VT2和VT4承受的是正向電壓， 負(fù)載沒(méi)有電流通過(guò)，Ud=0，id=i2=0。 第4階段（3 t2 n）:在3 t2時(shí)，U2電壓為負(fù)，VT2和VT4受正向電壓， 觸發(fā)VT2和VT4導(dǎo)通，有電流經(jīng)

6、過(guò)b點(diǎn)f VT2f Rf VT4f a點(diǎn)，在這段區(qū)間里，Ud=U2, i d=i vT2=i vT4=i 2=Ud/R。由于VT和VT；導(dǎo)通，VT和VT4承受U2的負(fù)半周期電壓，至 此一個(gè)周期工作完畢，下一個(gè)周期，充復(fù)上述過(guò)程，單項(xiàng)橋式整流電路兩次脈 沖間隔為180。 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 （2）逆變部分主電路設(shè)計(jì)： 如圖所示，它有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)二極管反并聯(lián)而成。 在直流側(cè)有兩個(gè)相互串聯(lián)的大電容，兩個(gè)電容的中點(diǎn)為直流電源中點(diǎn)。負(fù)載接 在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂連接點(diǎn)之間。 開(kāi)關(guān)器件設(shè)為V1和V2,當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，輸出為矩形波， Um=Ud/2. 剛開(kāi)始V1為通態(tài)，V2為斷態(tài)

7、，給V1關(guān)斷信號(hào)，V2開(kāi)通信號(hào)后，V1關(guān)斷，但由 于感性負(fù)載，電流方向不能立即改變，就沿著 VD2續(xù)流，直到電流為零時(shí) VD2 截止，V2開(kāi)通，電流開(kāi)始反向。依此原理，V1和V2交替導(dǎo)通，VD1和VD2交替 續(xù)流。 此電路優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用器件少，缺點(diǎn)是輸出交流電壓幅值僅為 Ud/2。 （3）控制電路的設(shè)計(jì)： 控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于逆變電路中功率器件的通斷， 通過(guò)對(duì)逆變角的調(diào)節(jié)而達(dá)到對(duì)逆變后的交流電壓的調(diào)節(jié)。 我們采用PWM控制方法，進(jìn)行連續(xù)控制，我們采用了 SG3525芯片，它是一款專 用的PWM空制集成芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源，鋸實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案

8、 文檔 齒波振蕩器，誤差放大器，比較器，分頻器和保護(hù)電路等。 SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電 流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤 差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差 電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電 源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新 型控制器。 SG3525的結(jié)構(gòu)和工作原理： Representative Block Dugram Under- 缶沖 To IT*T j r F 卅尹二 寸 OupiMA |*

9、I. 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 1.1 nv.input（ 引腳1）:誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋 信號(hào)。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 2.Noninv.input（引腳2）:誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中， 該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）之間接入不同 類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 3.Sync（引腳3）:振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn) 與外電路同步。 4.OSC.Output（引腳4）:振蕩器輸出端。 5. CT（引腳5）:振蕩器定時(shí)電容接入

10、端。 6. RT （引腳6）:振蕩器定時(shí)電阻接入端。 7. Discharge（引腳7）:振蕩器放電端。該端與引腳 5之間外接一只放電電阻， 構(gòu)成放電回路。 8.Soft-Start（ 引腳8）:軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只 5的軟啟動(dòng)電容。 9.Compensation（引腳9） : PWM匕較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳 2之間接 入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。 10.Shutdown（引腳10）:外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁 止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 11.Output A （引腳11）:輸出端A。引腳11和引

11、腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。 12. Ground（引腳12）:信號(hào)地。 13. Vc（引腳13）:輸出級(jí)偏置電壓接入端。 14.Output B （引腳14）:輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。 15. Vcc （引腳15）:偏置電源接入端。 16. Vref（引腳16）:基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn) 其中，腳16為SG3525的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到（5.1 1%） V, 采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。腳 5,腳6,腳7內(nèi)有一個(gè)雙門限比 較器，內(nèi)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成 SG3525的振蕩器。 振蕩器還設(shè)有1 16 di 14

12、 4 13 f JI 12 6 u J 10 A 0 f 今 RT 的4$ 伙啟勃詢 地 A9E 州飲控制 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 外同步輸入端（腳3）。腳1及腳2分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反 相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器，直流開(kāi)環(huán)增益為70dB 左右。 SG3525的特點(diǎn)如下： （1） 工作電壓范圍寬：8 35V。 （2） 5.1 （ 1 1.0%）V微調(diào)基準(zhǔn)電源。 （3） 振蕩器工作頻率范圍寬：100HZ? 400KH z. （4） 具有振蕩器外部同步功能。 （5） 死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 （6） 內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。 （7） 具有輸入欠電壓鎖定功能。 （8） 具有PWM瑣存功能，禁止

13、多脈沖。 （9） 逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 （10） 雙路輸出（灌電流/拉電流）：mA（峰值）。 各部分功能： a基準(zhǔn)電壓源：基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓VCC可在（835） V內(nèi)變化，通常采用+15V,其輸出電壓VS45.1V，精度土 1%采用溫度補(bǔ)償， 作為芯片內(nèi)部電路的電源， 也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源， 向外輸出電流 可達(dá)400mA沒(méi)有過(guò)流保護(hù)電路。 b振蕩電路：由一個(gè)雙門限電壓均從基準(zhǔn)電源取得，其高門限電壓 VH=3.9 V， 低門限電壓VL=0.9,內(nèi)部橫流源向CT充電，其端壓VC線性上升，構(gòu)成鋸齒波 的上升沿，當(dāng)VC=VH寸比較器動(dòng)作，充電過(guò)程結(jié)束，上升時(shí)間 t1為： t1

14、= 0.67RTCT 比較器動(dòng)作時(shí)使放電電路接通，CT放電，VC下降并形成鋸齒波的下降沿，當(dāng) VC=VL寸比較器動(dòng)作，放電過(guò)程結(jié)束，完成一個(gè)工作循環(huán)，下降時(shí)間間 t2為： t2=1.3RDCT 注意：此時(shí)間即為死區(qū)時(shí)間 鋸齒波的基本周期T為： T=t1+t2=(0.67RT+1.3RD)CT 振蕩頻率：f=1/T實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 CT和RT是連接腳5和腳6的振蕩器的電阻和電容，RD是于腳7相連的放電電 阻的阻值。 控制電路圖： J 呂 D3 R31 5 1 心 6 flSjT - - ICZD - u - Ti JT L O.luF 驅(qū)動(dòng)信號(hào) CSS OOMP SD VHEF 0$C g O

15、UTA O OUTB 16 _ 4_ Tt 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 (4) 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì): 如圖，我們采用了電氣隔離的光耦合方式PWM調(diào)制 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 光耦合器（optical coupler，英文縮寫為0C亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光 耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所 以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光 電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。 輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接 收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電一光一電的轉(zhuǎn)換， 從

16、而起到輸入、輸出、隔離的作用。 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有 良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的 低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終 端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔 離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離 隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽 命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是 70年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電 氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合

17、、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、 信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、 固態(tài)繼電器（SSR）、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利 用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá) 到精密穩(wěn)壓目的。 我們?cè)谀┒思右粋€(gè)推挽式放大結(jié)構(gòu)進(jìn)行電壓電流放大，達(dá)到高輸出電壓，高速, 高共模抑制。 （5）保護(hù)電路的設(shè)計(jì)： 相對(duì)于電機(jī)和繼電器，接觸器等控制器而言，電力電子器件承受過(guò)電流和過(guò) 電壓的能力較差，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓就會(huì)把器件損壞。 但又不能完全根據(jù) 裝置運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的暫時(shí)過(guò)電流和過(guò)電壓的數(shù)值來(lái)確定器件參數(shù)， 必須充

18、分發(fā) 揮器件應(yīng)有的過(guò)載能力。因此，保護(hù)就成為提高電力電子裝置運(yùn)行可靠性必不可 少的重要環(huán)節(jié)。 主電路的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì) 所謂過(guò)壓保護(hù)，即指流過(guò)晶閘管兩端的電壓值超過(guò)晶閘管在正常工作時(shí)所 能承受的最大峰值電壓Un都稱為過(guò)電壓，其電路圖見(jiàn)圖3.3實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 i 4D i RC 圖 3.3 產(chǎn)生過(guò)電壓的原因一般由靜電感應(yīng)、雷擊或突然切斷電感回路電流時(shí)電磁 感應(yīng)所引起。其中，對(duì)雷擊產(chǎn)生的過(guò)電壓，需在變壓器的初級(jí)側(cè)接上避雷器，以 保護(hù)變壓器本身的安全；而對(duì)突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起的過(guò)電 壓，一般發(fā)生在交流側(cè)、直流側(cè)和器件上，因而，下面介紹單相橋式全控整流主 電路的電壓保護(hù)方法。 交流側(cè)

19、過(guò)電壓保護(hù) 過(guò)電壓產(chǎn)生過(guò)程：電源變壓器初級(jí)側(cè)突然拉閘，使變壓器的勵(lì)磁電流突然切 斷，鐵芯中的磁通在短時(shí)間內(nèi)變化很大，因而在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出很高的瞬時(shí) 電壓。保護(hù)方法：阻容保護(hù) 直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 過(guò)電壓產(chǎn)生過(guò)程：當(dāng)某一橋臂的晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)突然因果載使快速熔斷器 熔斷時(shí)，由于直流住電路電感中儲(chǔ)存能量的釋放，會(huì)在電路的輸出端產(chǎn)生過(guò)電壓 保護(hù)方法：阻容保護(hù) 主電路的過(guò)電壓保護(hù) 晶閘管的保護(hù)電路 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 1.晶閘管過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電流保護(hù) 第一種是采用電子保護(hù)電路，檢測(cè)設(shè)備的輸出電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電 壓或輸入電流超過(guò)允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有 源逆變工作狀態(tài)，從

20、而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。 第二種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，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。我們這次的課程設(shè)計(jì)采用的是第二種保 護(hù)電路。 （1）晶閘管變流裝置的過(guò)電流保護(hù) 晶閘管變流裝置運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)， 可能會(huì)發(fā)生過(guò)電流，過(guò)電流分 過(guò)載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導(dǎo) 途徑中要遭受到一系列熱阻，所以一旦過(guò)電流，結(jié)溫上升很快，特別在瞬時(shí)短 路電流通過(guò)時(shí)，內(nèi)部熱量來(lái)不及傳導(dǎo)，結(jié)溫上升更快，晶閘管承受過(guò)載或短路 電流的能力主要受結(jié)溫的限制?？捎米鬟^(guò)電流保護(hù)電路的主要有快速熔斷器， 直流快速熔斷器和過(guò)電流繼電器等。在此

21、我們采用快速熔斷器措施來(lái)進(jìn)行過(guò)電 流保護(hù)。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 FLSEl FUSE1 rLSEl FLStl 過(guò)電流保護(hù) 采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、 應(yīng)用最廣的一種過(guò)電流保護(hù)措施 在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮： 1 ）電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來(lái)確定。 2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定?？烊垡话闩c 電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線 中。 3） 快熔的 12t 值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許 I 2t 值、 4） 為保證熔體在正常過(guò)載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。 因?yàn)榫чl管的額定電流為10A,快速熔斷器的熔斷電流大于

22、1.5倍的晶閘管額定 電流，所以快速熔斷器的熔斷電流為 15A。 晶閘管變流裝置的過(guò)電壓保護(hù) 電力電子裝置中可能發(fā)生的過(guò)電壓分為外因過(guò)電壓和內(nèi)因過(guò)電壓兩類。外因 過(guò)電壓主要來(lái)自雷擊和系統(tǒng)中的操作過(guò)程等外部原因， 內(nèi)因過(guò)電壓主要來(lái)自電力 電子裝置內(nèi)部器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程，過(guò)電壓保護(hù)有避雷器保護(hù)，利用非線性過(guò)電壓保 護(hù)元件保護(hù)，利用儲(chǔ)能元件保護(hù)，利用引入電壓檢測(cè)的電子保護(hù)電路作過(guò)電壓保實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 護(hù)。在此我們采用儲(chǔ)能元件保護(hù)即阻容保護(hù)。 單相阻容保護(hù)的計(jì)算公式如下： C 6i。 SU2 (3-2) S:變壓器每相平均計(jì)算容量(VA U；:變壓器副邊相電壓有效值 (V) i 0 %:變壓器激磁電流

23、百分值 Uk%變壓器的短路電壓百分值 當(dāng)變壓器的容量 在(10-1000)KVA里面取值時(shí)i 0%=(4-10)在里面取值, Uk%=( 5-10 )里面取值。 電容C的單位為卩F,電阻的單位為歐姆，電容 C的交流耐壓1.5Ue Ue :正常工作時(shí)阻容兩端交流電壓有效值。 根據(jù)公式算得電容值為4.8卩F,交流耐壓為165V,電阻值為12.86 Q, 在設(shè)計(jì)中我們?nèi)‰娙轂?卩F,電阻值為13Q。 R _2.3 u； UK% S . io% (3-3) 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 電流上升率、電壓上升率的抑制保護(hù) 電流上升率di/dt的抑制 晶閘管初開(kāi)通時(shí)電流集中在靠近門極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密

24、很 大，然后以O(shè).lmm/卩s的擴(kuò)展速度將電流擴(kuò)展到整個(gè)陰極面， 若晶閘管開(kāi)通時(shí)電 流上升率di/dt過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)擊穿，必須限制晶閘管的電流上升率使其在 合適的范圍內(nèi)。其有效辦法是在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感。如下圖 ： 電壓上升率du/dt的抑制 加在晶閘管上的正向電壓上升率 du/dt也應(yīng)有所限制，如果du/dt過(guò)大 由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流， 該電流可以實(shí)際上起到觸發(fā)電 流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴(yán)重時(shí)引起晶閘管誤導(dǎo)通。 為抑制du/dt的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián) R-C阻容吸收回路。如下圖： 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 (6)元器件及電路參數(shù)的計(jì)算: 1)

25、整流輸出電壓的平均值可按下式計(jì)算 當(dāng)a =0時(shí)，Ud取得最大值100 V即Ud= 0.9 U2=100V從而得出U2=111V a =90o時(shí)，Ud=0oa角的移相范圍為90。 2) 整流輸出電壓的有效值為 U j丄嚴(yán)(適 “ cotfd(cot)=U2 =111V (2-2) V JT 3) 整流電流的平均值和有效值分別為 Ud U2 I d =0.9 - cos (2-3) Rd Rd 4) 在一個(gè)周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180,兩組輪流導(dǎo)通，變壓器二次電流是 正、負(fù)對(duì)稱的方波，電流的平均值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1o 流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流平均值和有效值分別為： 5) 晶閘管在導(dǎo)通時(shí)

26、管壓降UT =0,故其波形為與橫軸重合的直線段； VT和VT2 加正向電壓但觸發(fā)脈沖沒(méi)到時(shí)，VT3 VT4已導(dǎo)通，把整個(gè)電壓 U2加到VT1 或VT2上，則每個(gè)元件承受的最大可能的正向電壓等于 ,2U2 ;VT1和VT2反 Ud .皿2；2 U 2 cos 二=0.9U 2 ： (2-1 ) Rd Rd (2-4) dT Id Id 1 = 2Id (2-5) (2-6) 2 二 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 向截止時(shí)漏電流為零，只要另一組晶閘管導(dǎo)通，也就把整 個(gè)電壓 U2加到 VT1或VT2上，故兩個(gè)晶閘管承受的最大反向電壓也為 .2U2 o實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 文檔 元器件的選取 由于單相橋式全控整流帶電感

27、性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管，所以選取 元件時(shí)主要考慮晶閘管的參數(shù)及其選取原則。 1).晶閘管的主要參數(shù)如下： 額定電壓UTn 通常取UbR和URRM中較小的，再取靠近標(biāo)準(zhǔn)的電壓等級(jí)作為晶閘管型的額定 電壓。在選用管子時(shí)，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的 23倍，以保證電路 的工作安全。 晶閘管的額定電壓 U 口 = min U DRM ,U RRM UTn ( 23) UTM (2-7) UTM :工作電路中加在管子上的最大瞬時(shí)電壓 額定電流I T(AV) I T(AV)又稱為額定通態(tài)平均電流。其定義是在室溫 40和規(guī)定的冷卻條件下，元 件在電阻性負(fù)載流過(guò)正弦半波、導(dǎo)通角不小于 170。的電路

28、中，結(jié)溫不超過(guò)額 定結(jié)溫時(shí)，所允許的最大通態(tài)平均電流值。將此電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流取相近 的電流等級(jí)即為晶閘管的額定電流。要注意的是若晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間遠(yuǎn)小于正 弦波的半個(gè)周期，即使正向電流值沒(méi)超過(guò)額定值，但峰值電流將非常大，可能 會(huì)超過(guò)管子所能提供的極限，使管子由于過(guò)熱而損壞。在實(shí)際使用時(shí)不論流過(guò) 管子的電流波形如何、導(dǎo)通角多大，只要其最大電流有效值 ITM iTn ,散熱冷 卻符合規(guī)定，則晶閘管的發(fā)熱、溫升就能限制在允許的范圍。 I Tn :額定電流有效值，根據(jù)管子的IT(AV)換算出， I T(AV)、I TM I Tn二者之間的關(guān)系： - 2I lTn 二 1/2二(Im sin t)2d

29、(，t) m (2-8) t 0 TT 波形系數(shù)：有直流分量的電流波形，其有效值IT與平均值ITd之比稱為該波形的 波形系數(shù)，用Kf表示。I T(AV) 二 I m = 1/2 兀 f Ims in cotd(t)=- 0 2 (2-9) 實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案 I 文檔 當(dāng)a =0時(shí)，Ud取得最大值100V即Ud = 0.9 U2=100V從而得出U2=111V, a =90o 時(shí)，Ud=0oa角的移相范圍為90o 晶閘管承受最大電壓為 UTM2U22 111V =157V考慮到2倍裕量，取 400V. 晶閘管的選擇原則： I所選晶閘管電流有效值n大于元件 在電路中可能流過(guò)的最大電流有效值。 n選擇時(shí)

30、考慮（1.52）倍的安全余量。即 ITn =0.7071 T（AV）= （1.5 2） I TM “2居 所以該額定電流也為最小值）考慮到2倍裕量,取20A.即晶閘管的額定電流至應(yīng) 大于20A. 在本次設(shè)計(jì)中我選用4個(gè)KP20-4的晶閘管. 川、若散熱條件不符合規(guī)定要求時(shí)，則元件的額定電流應(yīng)降低使用。 通態(tài)平均管壓降UT（AV）。指在規(guī)定的工作溫度條件下，使晶閘管導(dǎo)通的正弦 波半個(gè)周期內(nèi)陽(yáng)極與陰極電壓的平均值，一般在 0.41.2V。 維持電流IH。指在常溫門極開(kāi)路時(shí)，晶閘管從較大的通態(tài)電流降到剛好能 保持通態(tài)所需要的最小通態(tài)電流。一般IH值從幾十到幾百毫安，由晶閘管電 流容量大小而定。 Kf (