全保护是指无论过载还是短路均由快熔进行保护,此方式只适用于小功率装置或器件使用裕量较大的场合。短路保护方式是指快熔只要短路电流较大的区域内起保护作用,此方式需与其他过电流保护措施相配合。 熔断器是最简单的过电流保护元件,但最普通的熔断器由于熔断特性不合适,很可能在晶闸管烧坏后熔断器还没有熔断,快速熔断器有较好的快速熔断特性,一旦发生过电流可及时熔断起到保护作用。最好的办法是晶闸管元件上直接串快熔,因流过快熔电流和晶闸管的电流相同,所以对元件的保护作用最好。
5原件的选择
5.1晶闸管的选型
晶闸管的选择原则:Ⅰ、所选晶闸管电流有效值ITn大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效
Ⅱ、 选择时考虑(1.5~2)倍的安全余量。
该电路为大电感负载,电流波形可看作连续且平直的。 1).晶闸管的主要参数如下: ①额定电压UTn
通常取UDRM和URRM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 UTn??minUDRM,URRM?
UTn ≥(2~3)UTM
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。
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要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期,即使正向电流值没超过额定值,但峰值电流将非常大,可能会超过管子所能提供的极限,使管子由于过热而损坏。
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ITM ≤ ITn ,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。
ITn :额定电流有效值,根据管子的IT(AV) 换算出, IT(AV) 、ITMITn 三者之间的关系:
ITn?1/2??(Imsin?t)2d(?t)?0?2Im?
IT(AV)?1/2??Imsin?td(?t)?0?Im2波形系数:有直流分量的电流波形,其有效值IT与平均值ITd之比称为该波形的波形系数,用Kf表示。
Kf?IT ITd额定状态下, 晶闸管的电流波形系数
Kf?ITnIT(AV)2Im??Im2
?1.11Ud=
1??????2U2sin?td??t?=
22?U2cos?=0.9U2cos?
晶闸管承受最大电压为UTM?取300V。 2U2?2?100V?141V考虑到2倍裕量,
5.2变压器的选取
根据参数计算可知变压器应选变比为K=U2/Ud=2 20V/100V=2.2 容量至少为500VA。 5.3性能指标分析
整流电路的性能常用两个技术指标来衡量:一个是反映转换关系的用整流
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输出电压的平均值表示;另一个是反映输出直流电压平滑程度的,称为纹波系数
1)整流输出电压平均值
Ud=
2)纹波系数
???1???2U2sin?td??t?=
22?U2cos?=0.9U2cos?
纹波系数Kr用来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小,即
U2?UdULrKr??
UdUd226 MATLAB仿真
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设置好各模块参数,单击工具栏“Simulation”菜单下的“Start”命令
进行仿真。双击各模块,得到仿真结果
控制角α=0o
控制角α=90o
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7心得体会
这次课程设计让我明白了很多关于电力电子技术方面的知识,尤其是在课本中没有完全介绍的。要完成这次课程设计,关靠书本知识是远远不够的,所以我查阅了很多关于电力电子的书籍,并且也通过网络查到了很多相关的知识,为这次课程设计做了很多帮助。 对于课程设计的内容,首先要做的应是对设计内容的理论理解,在理论充分理解的基础上,才能做好课程设计,才能设计出性能良好的电路。整流电路中,基本元件的选择是最关键的,开关器件和触发电路选择的好,对整流电路的性能指标影响很大。 设计过程中,我明白了整流电路,尤其是单相全控桥式整流电路的重要性以及整流电路设计方法的多样性。 这次的课程设计是我设计时间最长的一次,也是收获最大的一次。虽然设计过程中遇到很多问题,尤其是保护电路的设计,因为课上没有讲到保护电路的内容,保护电路的理解不够全面,设计的时候是一头雾水,但还是在老师的帮助下,我一一解决了。 另外通过这次课程设计,我对文档的编排也有了一定的掌握,这对于以后的毕业设计及工作需要都有很大的帮助,在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子这门课程,把以前一些没弄懂的问题这次弄明白了一部分,当然没有全部。 整个课程设计过程中,由于理论知识的缺乏,以及对课程设计的不熟悉,课程设计还有很多不足之处,在以后的课程设计中,希望能有所改善。
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