文档介绍：电力电子
课程设计
单相半控桥式晶闸管整流电路设计(带续流二极管、反电势电阻负载)
院别: 机械与电子工程学院
专业年级: 电气工程自动化0803
姓名: 王羽飞
学号: 2008011246
指导老师: 施云
起止日期: 1月4日- 1月9日
课程设计的性质和目的
性质:是电气信息专业的必修实践性环节。
目的:1、培养学生综合运用知识解决问题的能力与实际动手能力;
2、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论;
3、初步掌握电力电子电路的设计方法。
二、课程设计的内容:
单相半控桥式晶闸管整流电路的设计(带续流二极管)(反电势、电阻负载)
设计条件:1、电源电压:交流100V/50Hz
2、输出功率:500W
3、移相范围30º~150º
4、反电势:E=70V
前言
电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件,以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置,以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上,目前是以交流电为主。电力网供给用户的是交流电,而在许多场合,例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等,需要用直流电。要得到直流电,除了直流发电机外,最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中,整流是最基础的一步。整流,即利用具有单向导电特性的器件,把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。
由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域,利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制,而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处,因此要学好这门课就必须做好课程设计,因而我们进行了此次课程设计。
我们知道,单相整流器的电路形式是各种各样的,整流的结构也是比较多的。单相桥式半控整流电路,对每个导电回路进行控制,相对于全控桥而言少了一个控制器件,用二极管代替,有利于降低损耗!故我们将单结晶体管触发的单相晶闸管半控整流电路这一课题作为这一课程的课程设计的课题。
单相半控桥式整流电路供电方案的选择
具体供电方案
电源电压:交流100V/50Hz
第二章单相半控桥式(反电动势、电阻负载)整流电路主电路设计
波形图:
电源电压:交流100V/50Hz,输出功率:500KW,移相范围30
º~150º,反电势:E=70V。设R=5Ω
、二次侧电流的计算
P=Ud²/R Ud=50v。P=Id²R, Id=10A
U1/U2=220/100=11/5, N1/N2=11/5
I2=5id /6=25/3A
S=U1i1=100×25/3=
N1:N2=11/5, S=
第三章电路元件的选择
由于单相桥式半控反电动势、电阻负载电路主要器件是晶闸管,所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。
晶闸管是大功率的半导体器件,从总体结构上看,可区分为管芯及散热器两大部分,分别如图1-6及图1-7所示。
          
a) 螺栓型 b)平板型 c)符号
图晶闸管管芯及电路符号表示
管芯是晶闸管的本体部分,由半导体材料构成,具有三个与外电路可以连接的电极:阳极A,阴极K和门极(或称控制极)G,其电路图中符号表示如图1-6c)所示。散热器则是为了将管芯在工作时由损耗产生的热量带走而设置的冷却器。按照晶闸管管芯与散热器间的安装方式,晶闸管可分为螺栓型与平板型两种。螺栓型(图1-6a))依靠螺栓将管芯与散热器紧密连接在一起,并靠相互接触的一个面传递热量。\
a)自冷 b)风冷 c)水冷                       
图晶闸管的散热器
晶闸管管芯的内部结构如图1-3所示,是一个四层(P1—N1—P2—N2)三端(A、K、G)的功率半导体器件。它是在N型的硅基片(N1)的两边扩散P型半导体杂质层(P1、P2),形成了