小功率晶闸管整流电路设计Word格式.docx
- 文档编号:15229929
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:135.49KB
小功率晶闸管整流电路设计Word格式.docx
《小功率晶闸管整流电路设计Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《小功率晶闸管整流电路设计Word格式.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
sWhisker"
Crystals)”以及(英国称为“热游离阀(ThermionicValves)”)。
现今最普遍的二极管大多是使用材料如或。
晶闸管
晶闸管又称为晶体闸流管,可控硅整流(SiliconControlledRectifier--SCR),开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代;
20世纪80年代以来,开始被性能更好的全控型器件取代。
能承受的电压和电流容量最高,工作可靠,以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域,成为功率低频(200Hz以下)装置中的主要器件。
晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。
广义上讲,晶闸管还包括其许多类型的派生器件。
1)晶闸管的结构
晶闸管是大功率器件,工作时产生大量的热,因此必须安装散热器。
引出阳极A、阴极K和门极(或称栅极)G三个联接端。
2)晶闸管的工作原理图
晶闸管由四层半导体(P1、N1、P2、N2)组成,形成三个结J1(P1N1)、J2(N1P2)、J3(P2N2),并分别从P1、P2、N2引入A、G、K三个电极,如图(左)所示。
由于具有扩散工艺,具有三结四层结构的普通晶闸管可以等效成如图(右)所示的两个晶闸管T1(P1-N1-P2)和(N1-P2-N2)组成的等效电路。
图a)晶闸管外形b)内部结构c)电气图形符号d)模块外形
图晶闸管的内部结构和等效电路
3)晶闸管的门极触发条件
(1):
晶闸管承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通;
(2):
晶闸管承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通;
(3):
晶闸管一旦导通门极就失去控制作用;
(4):
要使晶闸管关断,只能使其电流小到零一下。
晶闸管的驱动过程更多的是称为触发,产生注入门极的触发电流IG的电路称为门极触发电路。
也正是由于能过门极只能控制其开通,不能控制其关断,晶闸管才被称为半控型器件。
只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。
可关断晶闸管
可关断晶闸管简称GTO
可关断晶闸管的工作原理
图GTO的结构、等效电路和图形符号
GTO的导通机理与SCR是完全一样的。
GTO一旦导通之后,门极信号是可以撤除的,在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和,而不像普通晶闸管那样处于深饱和状态,这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。
GTO在关断机理上与SCR是不同的。
门极加负脉冲即从门极抽出电流(即抽出饱和导通时储存的大量载流子),强烈正反馈使器件退出饱和而关断。
变压器
变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。
主要功能有:
电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。
按用途可以分为:
电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。
电路符号常用T当作编号的开头.例:
T01,T201等。
变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
它可以变换交流电压、电流和阻抗。
最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成,如图所示。
变压器原理
铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。
为了减少铁内涡流和磁滞损耗,铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;
两个线圈之间没有电的联系,线圈由绝缘铜线(或铝线)绕成。
一个线圈接交流电源称为初级线圈(或原线圈),另一个线圈接用电器称为次级线圈(或副线圈)。
实际的变压器是很复杂的,不可避免地存在铜损(线圈电阻发热)、铁损(铁心发热)和漏磁(经空气闭合的磁感应线)等,为了简化讨论这里只介绍理想变压器。
理想变压器成立的条件是:
忽略漏磁通,忽略原、副线圈的电阻,忽略铁心的损耗,忽略空载电流(副线圈开路原线圈线圈中的电流)。
例如电力变压器在满载运行时(副线圈输出额定功率)即接近理想变压器情况。
变压器是利用原理制成的静止用电器。
当变压器的原线圈接在交流电源上时,铁心中便产生交变磁通,交变用φ表示。
原、副线圈中的φ是相同的,φ也是简谐函数,表为φ=φmsinωt。
由可知,原、副线圈中的感应电动势为e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。
式中N1、N2为原、副线圈的匝数。
由图可知U1=-e1,U2=e2(原线圈物理量用下角标1表示,副线圈物理量用下角标2表示),其复有效值为U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2,称变压器的变比。
由上式可得U1/U2=-N1/N2=-k,即变压器原、副线圈电压有效值之比,等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为π。
进而得出:
U1/U2=N1/N2
在空载电流可以忽略的情况下,有I1/I2=-N2/N1,即原、副线圈电流有效值大小与其匝数成反比,且相位差π。
进而可得
I1/I2=N2/N1
理想变压器原、副线圈的功率相等P1=P2。
说明理想变压器本身无功率损耗。
实际变压器总存在损耗,其效率为η=P2/P1。
电力变压器的效率很高,可达90%以上。
1、按相数分:
1):
用于单相和三相变压器组。
2):
用于三相系统的升、降电压。
2、按冷却方式分:
依靠对流进行自然冷却或增加风机冷却,多用于高层建筑、高速收费站点用电及局部照明、电子线路等小容量变压器。
依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。
3、按用途分:
用于输配电系统的升、降电压。
2)仪用变压器:
如、、用于测量仪表和。
3)试验变压器:
能产生高压,对进行。
4):
如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。
4、按绕组形式分:
用于连接电力系统中的两个电压等级。
一般用于电力系统区域中,连接三个电压等级。
3)自耦变电器:
用于连接不同电压的电力系统。
也可做为普通的升压或降后变压器用。
5、按铁芯形式分:
用于高压的电力变压器。
非晶合金铁芯变压器是用新型,空载电流下降约80%,是节能效果较理想的配电变压器,特别适用于农村电网和发展中地区等较低地方。
3):
用于大电流的特殊变压器,如电炉变压器、;
或用于及电视、等的电源变压器。
电阻器
定义
电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。
是一个限流,将电阻接在电路中后,电阻器的是固定的一般是两个,它可限制通过它所连支路的电流大小。
阻值不能改变的称为固定电阻器。
阻值可变的称为或。
理想的电阻器是线性的,即通过电阻器的与外加瞬时电压成正比。
用于分压的可变电阻器。
在裸露的电阻体上,紧压着一至两个可移金属触点。
触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。
电阻的单位
欧姆是电阻的基本单位,在电子工程上,这个单位太小,在实际应用中常需要比欧姆大的单位,即千欧,兆欧、等。
1千欧=1000欧1兆欧=1000千欧
分类
电阻器按材料分类
a、绕线电阻器由电阻线绕成电阻器用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成,外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。
绕线电阻具有较低的温度系数,阻值精度高,稳定性好,耐热耐腐蚀,主要做精密大功率电阻使用,缺点是高频性能差,时间常数大。
b、碳合成电阻器由碳及合成塑胶压制成而成
c、碳膜电阻器在瓷管上镀上一层碳而成,将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。
碳膜电阻器成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低,是目前应用最广泛的电阻器。
d、金属膜电阻器在瓷管上镀上一层金属而成,用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。
金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,噪声,温度系数小。
在仪器仪表及通讯设备中大量采用。
e、金属氧化膜电阻器在瓷管上镀上一层氧化锡而成,在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。
由于其本身即是氧化物,所以高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。
按用途分,有通用、精密、高频、高压、高阻、大功率和电阻网络等。
电感器
最简单的电感器(俗称线圈)就是用导线空心地绕儿圈,有磁芯或铁芯的电感器是在磁芯或铁芯上用导线绕几圈。
通常情况下,电感器由铁芯或磁芯、骨架和线圈等组成。
其中,线圈绕在骨架上,铁芯或磁芯插在骨架内。
无论哪种电感器,都是用导线绕几圈而成的,根据绕的匝数不同、有无磁芯,电感器电感量的大小也不同,但是电感器所具有的特性相同。
电感器工作原理
电感器的工作原理分成两个部分:
给电感器通电后电感器的工作过程,此时电感器由电产生磁场;
电感器在交变磁场中的工作过程,此时电感器由磁产生交流电。
关于电感器的工作原理,主要说明下列几点。
(1)给线圈中通入交流电流时,在电感器的四周产生交变磁场,这个磁场称为原磁场。
(2)给电感器通入直流电流时,在电感器四周要产生大小和方向不变的恒定磁场。
(3)由电磁感应定律可知,磁通的变化将在导体内引起感生电动势,因为电感器(线圈)内电流变化(因为通的是交流电流)而产生感生电动势的现象,称为自感应。
电感就是用来表示自感应特性的一个量。
(4)自感电动势要阻碍电感中的电流变化,这种阻碍作用称为感抗。
二.主要技术参数:
1、交流供电电源;
2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。
3、电路应具有一定的稳压功能,同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。
触发电路输出满足系统要求。
4、负载为并励直流电动机,型号为,电机参数为:
型号
额定功率
额定电压
额定电流
额定转速
最高转速
Z2-32
750r/min
1500r/min
设计内容
1、直流电动机选择
根据被控对象的特点和技术要求,综合设计题目给出的参数选用电动机。
2、主电路的选择
具体要求
1.方案论证及选择;
2.整流变压器电压及容量计算;
3.晶闸管元件选择;
4.电抗器容量计算;
5.保护电路的元件选择;
6.触发电路选择;
7.同步变压器及同步电压选择;
8.完成课程设计说明书一份,设计晶闸管整流电路原理图一张。
三、课设方案的选择与确定
系统总设计框图
1.单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的优点是线路简单、调整方便,其缺点是输出电压脉动大,负载电流脉动大(电阻性负载时),且整流变压器二次绕组中存在直流电流分量,使铁心磁化,变压器容量不能充分利用。
若不用变压器,则交流回路有直流电流,使电网波形畸变引起额外损耗。
因此单相半波相控整流电路只适用于小容量,波形要求不高的的场合。
1.单相桥式全控整流电路
此电路对每个导电回路进行控制,无须用续流二极管,也
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 功率 晶闸管 整流 电路设计