单相桥式晶闸管全控整流电路优秀课程设计.doc

学 号：
9

课 程 设 计

题 目
单相全控桥式晶闸管整流电路设计
学 院
自动化学院
专 业
自动化专业
班 级
自动化1002班
姓 名
李志强
指导老师
许湘莲

年
12
月
29
日

课程设计任务书

学生姓名： 李志强 专业班级： 自动化1002班
指导老师： 许湘莲 工作单位： 武汉理工大学
题 目:
初始条件：单相全控桥式晶闸管整流电路设计（阻感负载）
1、电源电压：交流220V、50Hz
2、输出功率：1KW
3、移相范围0°~90°
要求完成关键任务: （包含课程设计工作量及其技术要求，和说明书撰写等具体要求）
1、依据课程设计题目，搜集相关资料、设计主电路、控制电路；
2、用MATLAB/Simulink对设计电路进行仿真；
3、撰写课程设计汇报——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路工作原理、选择元器件参数，说明控制电路工作原理、绘出主电路经典波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中碰到问题和处理问题方法，附参考资料；
5、经过答辩。

时间安排：.12.24-12.29

指导老师署名： 年 月 日

系主任（或责任老师）署名： 年 月 日

摘要
此次课程设计只要是对单相全控桥式晶闸管整流电路研究。首先对多个经典整流电路介绍，从而对比出桥式全控整流优点，然后对单相全控桥式晶闸管整流电路整体设计，包含主电路，触发电路，保护电路。主电路中包含电路参数计算，器件选型；触发电路中包含器件选择，参数设计；保护电路包含过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。以后就对整体电路进行Matlab仿真，最终对仿真结果进行分析和总结。
关键词：单相全控桥、晶闸管、整流

目 录
1 系统方案及主电路设计 1
1.1 整流电路对比 1
1.2 系统步骤框图 3
1.3 主电路设计 3
1.4 整流电路参数计算 5
1.5 晶闸管元件选择 6
2 驱动电路设计 7
2.1 触发电路介绍 7
2.2 触发电路设计要求 7
2.3 集成触发电路TCA789 8
2.3.1 TCA785芯片介绍 8
2.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 12
3 保护电路设计 13
3.1 过电压保护 13
3.2 过电流保护 14
3.3 电流上升率di/dt抑制 14
3.4 电压上升率du/dt抑制 15
4 系统MATLAB仿真 16
4.1 MATLAB软件介绍 16
4.2 系统建模和参数设置 16
4.3 系统仿真结果及分析 20
设计体会 24
参考文件 25

1 系统方案及主电路设
1.1 整流电路对比
我们知道，单相整流电路形式是多种多样，可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，整流结构也是比较多。所以在做设计之前我们关键考虑了以下多个方案：
方案一：单相桥式半控整流电路
电路简图图1-1：

图1-1 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，用二极管替换，有利于降低损耗！假如不加续流二极管，当α忽然增大至180°或出发脉冲丢失时，因为电感储能不经变压器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮番导通情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为ud为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控整流电路时波形，即为失控。所以必需加续流二极管，以免发生失控现象。
方案二：单相桥式全控整流电路
电路简图图1-2：

图1-2 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，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器利用率也高。
方案三：单相半波可控整流电路：
电路简图图1-3：

图 1-3 单相半波可控整流电路
此电路只需要一个可控器件，电路比较简单，VTa 移相范围为180°。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备容量。实际上极少应用此种电路。
方案四：单相全波可控整流电路：
电路简图图1-4：

图 1-4 单相全波可控整流电路
此电路变压器是带中心抽头，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，所以少了一个管压降，对应地，门极驱动电路也少2个，不过晶闸管承受最大电压是单相全控桥2倍。不存在直流磁化问题，适适用于输出低压场所作电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充足利用。
而单相全控式整流电路含有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高优点。相同负载下流过晶闸管平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在均电流减小二分之一；且功率因数提升了二分之一。
总而言之，针对她们优缺点，我们采取方案二，即单相桥式全控整流电路。

1.2 系统步骤框图
依据方案选择和设计任务要求，画出系统电路步骤框图图1-5所表示。整流电路关键由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。依据设计任务，在此设计中采取单相桥式全控整流电路带阻感性负载。
输入
过电流保护
整流主电路
过电压保护

驱动触发电路
输出

图1-5 系统步骤框图

1.3 主电路设计
主电路原理图图1-6所表示

图1-6 主电路原理图

图1-7 主电路工作波形图
电路工作波形图1-7所表示。为便于讨论，假设电路已工作于稳态。
(1) 工作原理
在电源电压正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T二次侧形成回路，但因为大电感存在，过零变负时，电感上感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。输出电压波形出现了负值部分。
在电源电压负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，在时触发，VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在时，电压过零，VT3、VT4因电感中感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。
值得注意是，只有当初，负载电流才连续，当初，负载电流不连续，而且输出电压平均值均靠近零，所以这种电路控制角移相范围是。
1.4 整流电路参数计算
1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压平均值为
(1-1)
由设计任务有输出功率1KW，，移相范围0º~90º，则输出电压平均值最大值可由下式可求得。
(1-2)
可见，当在范围内改变时，整流器可在范围内取值。
2.整流输出电压有效值为
(1-3)
3.整流输出电流平均值为：
(1-4)
4.负载大小为：
(1-5)
5.在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮番导通，整流变压器二次电流是正、负对称方波，电流平均值和有效值相等，其波形系数为1。
流过每个晶闸管电流平均值和有效值分别为：
(1-6)
(1-7)
6.晶闸管在导通时管压降=0,故其波形为和横轴重合直线段；VT1和VT2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压加到VT1或VT2上，则每个元件承受最大可能正向电压等于；VT1和VT2反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压加到VT1或VT2上，故两个晶闸管承受最大反向电压也为。
1.5 晶闸管元件选择
1、晶闸管额定电流
选择晶闸管额定电流标准是必需使管子许可经过额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值 ，即
=1.57> 或 > (1-8)
考虑（1.5～2）倍裕量：
(1-9)
另外，还需注意以下几点：
①当周围环境温度超出+40℃时，应降低元件额定电流值。
②当元件冷却条件低于标准要求时，也应降低元件额定电流值。
③关键、重大设备，电流裕量可合适选大些。
2、晶闸管额定电压
晶闸管实际承受最大峰值电压乘以（2～3）倍安全裕量，即可确定晶闸管额定电压：
(2～3)(2～3)(622～933) (1-10)
取800V。
由以上分析计算知选择晶闸管型号为。
3、晶闸管具体参数
额定通态平均电流（IT（AV））：5A;
断态反复峰值电压（UDRM）:500V;
反向反复峰值电压（URRM）:800V;
断态反复平均电流（IDR（AV））:≤6mA;
反向反复平均电流（IRR（AV））:≤6mA;
门极触发电流（IGT）:60mA;
门极触发电压（UGT）:1.8V;
断态电压临界上升率（du/dt）:50V/uS
维持电流（IH）：60mA;
2 驱动电路设计
2.1 触发电路介绍
电力电子器件驱动电路是电力电子主电路和控制电路之间接口，是电力电子关键步骤，对整个装置性能有很大影响。采取良好性能驱动电路。能够使电力电子器件工作在比较理想开关状态，缩短开关时间，对装置运行效率，可靠性和安全性全部有很大意义。
对于相控电路这么使用晶闸管场所，在晶闸管阳极加上正向电压后，还必需在门极和阴极之间加上触发电压，晶闸管才能从截止转变为导通，习惯上称为触发控制。提供这个触发电压电路称为晶闸管触发电路。它决定每一个晶闸管触发导通时刻，是晶闸管装置中不可缺乏一个关键组成部分。晶闸管相控整流电路，经过控制触发角大小即控制触发脉冲起始位来控制输出电压大小，为确保相控电路正常工作，很关键一点是应确保触发角大小在正确时刻向电路中晶闸管施加有效触发脉冲。
2.2 触发电路设计要求
晶闸管型号很多，其应用电路种类也很多，不一样晶闸管型号，应用电路对触发信号全部会有不一样要求。不过，归纳起来，晶闸管触发关键有移相触发，过零触发和脉冲列调制触发等。不管是哪种触发电路，对它产生触发脉冲全部有以下要求：
1、触发信号为直流、交流或脉冲电压，因为晶闸管导通后，门极触发信号即失去了控制作用，为了减小门极损耗，通常不采取直流或交流信号触发晶闸管，而广泛采取脉冲触发信号。
2、触发信号应有足够功率（触发电压和触发电流）。触发信号功率大小是晶闸管元件能否可靠触发一个关键指标。因为晶闸管元件门极参数分散性很大，且随温度改变也大，为使全部合格元件均能可靠触发，可参考元件出厂试验数据或产品目录来设计触发电路输出电压、电流值，并有一定裕量。
3、触发脉冲应有一定宽度，脉搏冲前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能快速上升超出掣住电流而维持导通。一般晶闸管导通时间约法为6，故触发电路宽度最少应有以上，对于电感性负载，因为 电感会抑制电流上升，触发脉冲宽度应更大部分，通常为0.5至1，另外，一些具体电路对触发脉冲宽度会有一定要求，如三相全控桥等电路触发脉冲宽度要大于60°或采取双窄脉冲。
为了快速而可靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲前沿叠加一个强触发脉冲，强触发脉冲电流波形图2-1所表示。强触发电流幅值可达成最大触发电流5倍。前沿约为几。

图2-1 强触发电流波形
4、触发脉冲必需和晶闸管阳极电压同时，脉冲称相范围必需满足电路要求。为确保控制规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期全部在相同控制角α触发导通，这就要求脉冲频率必需和阳极电压同时。同时，不一样电路或相同电路在不一样负载、不一样用途时，要求改变范围（移相范围）亦即触发脉冲前沿和阳极电压相位改变范围不一样，所用触发电路脉冲移相范围必需满足实际需要。
2.3 集成触发电路TCA789
2.3.1 TCA785芯片介绍
    TCA785是德国西门子(Siemens)企业于1988年前后开发第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是替换TCA780及TCA780D更新换代产品，其引脚排列和TCA780、TCA780D和国产KJ785完全相同，所以能够交换。现在，它在中国变流行业中已广泛应用。和原有KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点识别愈加可靠，输出脉冲齐整度愈加好，而移相范围更宽，且因为它输出脉冲宽度可人为自由调整，所以适用范围较广。
（1）引脚排列、各引脚功效及使用方法
TCA785是双列直插式16引脚大规模集成电路。它引脚排列图2-2所表示。

图2-2 TCA785引脚排列
各引脚名称、功效及使用方法以下：
    引脚16(VS)：电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供工作电源正端。
    引脚1(OS)：接地端。应用中和直流电源VS、同时电压VSYNC及移相控制信号V11地端相连接。
    引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1和2非端。该两端可输出宽度改变脉冲信号，其相位互差180°，两路脉冲宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)控制。它们高电平最高幅值为电源电压VS，许可最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路本身结构许可其开路。
    引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度改变脉冲，相位一样互差180°，脉冲宽度受它们脉宽控制端引脚12(C12)控制。两路脉冲输出高电平最高幅值为5VS。
    引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端许可施加电平范围为-0.5V—5VS，当该端接地时，Q1、Q2为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压VS时，Q1、Q2为最窄脉冲输出。
    引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中，经过一电容接地，电容C12电容量范围为150—4700pF，当C12在150—1000pF范围内改变时，Q1、Q2输出脉冲宽度亦在改变，该两端输出窄脉冲最窄宽度为100μs，而输出宽脉冲最宽宽度为μs。
引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，经过输入电阻接用户控制电路输出，当TCA785工作于50Hz，且本身工作电源电压Vs为15V时，则该电阻经典值为15kΩ，移相控制电压V11有效范围为0.2V—Vs-2V，当其在此范围内连续改变时，输出脉冲Q1、Q2及Q1，Q2相位便在整个移相范围内改变，其触发脉冲出现时刻为：
trr=(V11R9C10)/(VREFK)
式中 R9、C10、VREF──分别为连接到TCA785引脚9电阻、引脚10电容及引脚8输出基准电压；K──常数。
    为降低干扰，应用中引脚11经过0.1μF电容接地，经过2.2μF电容接正电源。
    引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10实用范围为500pF—1μF。该电容最小充电电流为10μA。最大充电电流为1mA，它大小受连接于引脚9电阻R9控制，C11两端锯齿波最高峰值为VS-2V，其经典后沿下降时间为80μs。
    引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端电阻R9决定着C10充电电流，其充电电流可按下式计算：I10=VREFK/R9
    连接于引脚9电阻亦决定了引脚10锯齿波电压幅度高低，锯齿波幅值为： V10=VREFK/(R9C10) ，电阻R9应用范围为3300kΩ。
    引脚8(VREF)：TCA785本身输出高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，伴随TCA785应用工作电源电压VS及其输出脉冲频率不一样，VREF改变范围为2.8—3.4V，当TCA785应用工作电源电压为15V，输出脉冲频率为50Hz时，VREF经典值为3.1V，如用户电路中不需要应用VREF，则该端能够开路。
    引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它频率为输出脉冲Q2和Q1或Q1和Q2两倍，是Q1和Q2或Q1和Q2或信号，QV为宽脉冲信号，它宽度为移相控制角φ+180°，它和Q1、Q2或Q1、Q2同时，频率和Q1、Q2或Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户控制电路作为同时信号或其它用途信号，不用时可开路。
    引脚6(I)：脉冲信号严禁端。该端作用是封锁Q1、Q2及Q1、Q2输出脉冲，该端通常经过阻值10kΩ电阻接地或接正电源，许可施加电压范围为-0.5V—VS，当该端经过电阻接地，且该端电压低于2.5V时，则封锁功效起作用，输出脉冲被封锁。而该端经过电阻接正电源，且该端电压高于4V时，则封锁功效不起作用。该端许可低电平最大灌电流为0.2mA，高电平最大拉电流为0.8mA。
引脚5(VSYNC)：同时电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联限幅二极管，该端吸收电流为20—200μA，伴随该端和同时电源之间所接电阻阻值不一样，同时电压能够取不一样值，当所接电阻为200kΩ时，同时电压可直接取AC220V。
（2）基础设计特点
  TCA785基础设计特点有：能可靠地对同时交流电源过零点进行识别，所以可方便地用作过零触发而组成零点开关；它含有宽应用范围，可用来触发一般晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管控制脉冲，故可用于由这些电力电子器件组成单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路变流系统；它输入、输出和CMOS及TTL电平兼容，含有较宽应用电压范围和较大负载驱动能力，每路可直接输出250mA驱动电流；其电路结构决定了本身锯齿波电压范围较宽，对环境温度适应性较强，可应用于较宽环境温度范围(-25—+85°C)和工作电源电压范围(-0.5—+18V)。
（3）极限参数
电源电压：+8—18V或±4—9V；
移相电压范围：0.2V—VS-2V;
输出脉冲最大宽度：180°；
最高工作频率：10—500Hz；
高电平脉冲负载电流：400mA；
低电平许可最大灌电流：250mA；
输出脉冲高、低电平幅值分别为VS和0.3V；
同时电压随限流电阻不一样可为任意值；
最高工作频率：10—500Hz；
工作温度范围：军品 -55—+125℃，工业品 -25—+85℃，民品 0—+70℃。

2.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路
因为TCA785本身优良性能，决定了它能够方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管，单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式电力电子设备中触发晶闸管或晶体管，进而实现用户需要整流、调压、交直流调速、及直流输电等目标。西门子TCA785触发电路，它对零点识别可靠，输出脉冲齐整度好，移相范围宽；同时它输出脉冲宽度可人为自由调整。西门子TCA785外围电路图2-3 所表示。

图2-3 TCA785锯齿波移相触发电路原理图
锯齿波斜率由电位器RP1 调整，RP2 电位器调整晶闸管触发角。交流电源采取同时变压器提供，同时变压器和整流变压器为同一输入，依据TCA785能可靠地对同时交流电源过零点进行识别，从而可确保触发脉冲和晶闸管阳极电压保持同时。同时变压器变比选为。

3 保护电路设计

在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择适宜、驱动电路设计良好外，采取适宜过电压、过电流、du/dt保护和di/dt 保护也是必需。
3.1 过电压保护
以过电压保护部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端过电压保护三种。
（1）交流侧过电压保护
可采取阻容保护或压敏电阻保护。
① 阻容保护（即在变压器二次侧并联电阻R和电容C进行保护）
单相阻容保护计算公式以下：
(3-1)
(3-2)
S：变压器每相平均计算容量（VA）；
：变压器副边相电压有效值（V）；
%：变压器激磁电流百分值；
%：变压器短路电压百分值。
当变压器容量在（10—000）KVA里面取值时%=(4—10)在里面取值，%=(5—10）里面取值。
电容C单位为μF，电阻单位为Ω。
电容C交流耐压≥1.5U。
U：正常工作时阻容两端交流电压有效值。
依据公式算得电容值为4.8μF,交流耐压为165V，电阻值为12.86Ω，
在设计中我们取电容为5μF，电阻值为13Ω。
② 压敏电阻计算
==1.3××220=404.4V (3-3)
流通量取5KA。选MY31-440/5型压敏电阻（许可偏差+10％）作交流侧浪涌过电压保护。
（2）直流侧过电压保护
直流侧保护可采取和交流侧保护相同保护相同方法，可采取阻容保护和压敏电阻保护。但采取阻容保护易影响系统快速性，而且会造成加大。所以，通常不采取阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。
(1.8～2)=(1.8～2.2)×198=356.4～435.6V (3-4)
选MY31-440/5型压敏电阻(许可偏差+10％)作直流侧过压保护。
（3）晶闸管两端过电压保护
抑制晶闸管关断过电压通常采取在晶闸管两端并联阻容保护电路方法，可查下面经验值表确定阻容参数值。
表3-1 阻容保护数值(通常依据经验选定)
晶闸管额定电流/A
10
20
50
100
200
500
1000
电容/μF
0.1
0.15
0.2
0.25
0.5
1
2
电阻/Ω
100
80
40
20
10
5
2
因为,由上表可知选择C=0.1µF，R=100Ω。
3.2 过电流保护
快速熔断器断流时间短，保护性能很好，是现在应用最普遍保护方法。快速熔断器能够安装在直流侧、交流侧和直接和晶闸管串联。
接阻感负载单相全控桥电路，经过晶闸管有效值
(3-5)
选择RLS-4快速熔断器，熔体额定电流4A。
3.3 电流上升率di/dt抑制
晶闸管初开通时电流集中在靠近门极阴极表面较小区域，局部电流密很大，然后以0.1mm/μs扩展速度将电流扩展到整个阴极面，若晶闸管开通时电流上升率di/dt过大，会造成PN结击穿，必需限制晶闸管电流上升率使其在适宜范围内。其有效措施是在晶闸管阳极回路串联入电感。图4-1所表示。

图3-1 串联电感抑制回路

3.4 电压上升率du/dt抑制
加在晶闸管上正向电压上升率du/dt也应有所限制,假如du/dt过大，因为晶闸管结电容存在而产生较大位移电流，该电流能够实际上起到触发电流作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引发晶闸管误导通。为抑制du/dt作用，能够在晶闸管两端并联R-C阻容吸收回路。图3-2所表示。

图3-2 并联R-C阻容吸收回路

4 系统MATLAB仿真
4.1 MATLAB软件介绍
此次系统仿真采取现在比较流行控制系统仿真软件MATLAB，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真关键方法有两种，一是以控制系统传输函数为基础，使用MATLABSimulink工具箱对其进行计算机仿真研究。另外一个是面向控制系统电气原理结构图，使用Power System工具箱进行调速系统仿真新方法。此次系统仿真采取后一个方法。
4.2 系统建模和参数设置
单相全控桥式整流电路模型关键由交流电源、同时触发脉冲、晶闸管全控桥、电感负载、测量等部分组成。采取MATLAB面向电气原理结构图方法组成单相全控桥式整流电路仿真模型图4-1所表示。

图4-1 单相全控桥式整流电路仿真模型

对应参数设置：
(1) 、 交流电压源参数U=220V（幅值为V），f=50Hz；

图4-2 交流电压源参数设置
(2) 、晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0H，Vf=0.8V，Rs=10Ω，Cs=250e-6F；负载参数R=48Ω，L=1H；
(3) 、 脉冲发生器触发信号1、2振幅为5V，周期为0.02s（即频率为50Hz），脉冲宽度为2。
当触发角为0°时，设置触发信号1初相位为0s（即0°），触发信号2初相位为0.01s（即180°）；

图4-3 触发角为0°时，触发信号参数设置
当触发角为45°时，设置触发信号1初相位为0.0025s（即45°），触发信号2初相位为0.0125s（即225°）；

图4-4 触发角为45°时，触发信号参数设置
当触发角为60°时，设置触发信号1初相位为0.0033s（即60°），触发信号2初相位为0.0133s（即240°）；

图4-5 触发角为60°时，触发信号参数设置
当触发角为90°时，设置触发信号1初相位为0.005s（即90°），触发信号2初相位为0.015s（即270°）；

图4-6 触发角为90°时，触发信号参数设置
（4） 、本系统选择仿真算法为ode23tb，仿真Start time设为0，Stop time设为0.06s。
（5） 、示波器相关参数设定：“Number of axes”设置为7，“Time range”设置为auto，“Tick labels”设置为 bottom axis only，“sampling”设置为Decimation1。
图4-7 示波器相关参数设定
4.3 系统仿真结果及分析
当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。图6-2是单相全控桥式整流电路仿真模型在触发角分别为0°、45°、60°、90°时输出曲线。从仿真结果能够看出，它很靠近于理论分析波形。

(a) 触发角为0°

(b) 触发角为45°

（c） 触发角为60°

（d）触发角为90°
图4-2 单相全控桥式整流电路仿真模型曲线

图4-3 单相全控桥式整流电路理论波形

下面分析一下仿真结果：
1、 由图5-2（a）知，在电源电压正半周期，晶闸管TV1（和TV4）承受正向电压，在时施加触发信号CF1，使晶闸管TV1（和TV4）导通，则电源电压经过TV1和TV4加至负载上，晶闸管TV1两端电压近视为0（忽略管压降）。当电源电压过零变负时，因为电感存在，TV1（和TV4）仍继续导通，负载电流Zi和电压Zu连续。
2、 由图5-2（b）、（c）知，和理论波形图5-3相比较，分别在=45°、
=60°施加触发信号CF1，晶闸管TV1（和TV4）导通后，负载电压Zu靠近于变压器二次侧电压AC波形。负载电流Zi存在断续，可知已知电感（700mH）还不够大，和前面理论分析假设大电感有区分。
3、由图5-3（d）可知，当触发角=90°，理论值平均电压Ud=0，图中Zu靠近于0。
4、数据分析：
（1）、=0°，实际值Ud=198.069；理论值Ud=198；实测值和理论值很靠近，误差极小，产生误差可能是计算问题；
（2）、=45°，实际值Ud=140.056；理论值Ud=140；实测值和理论值很靠近，误差极小；
（3）、=60°，实际值Ud=99.034；理论值Ud=99；实测值和理论值很靠近，误差极小；
（2）、=00°，实际值Ud=0.062；理论值Ud=0；实测值和理论值很靠近，误差极小。

设计体会

不得不说，这次电力电子课程设计使我受益匪浅。我选课题是单相桥式整流带阻感性负载电路，经过日常在课堂上学习，我们对这个电路在理论上已经有了很充足了解，课题看起来貌似也不难。但经过这几天设计，我深深感悟到理论和实际相结合关键性，光含有理论知识是远远不够，只要在亲自动手操作过程中，在不停发觉问题再更正问题过程中，我们才能收获知识，得到进步。
此次设计过程中，我更深入地熟悉了单相桥式整流电路原理和触发电路设计。当然，在这个过程中我也碰到了困难，经过查阅资料，相互讨论，我正确地找犯错误所在并立即纠正了，这也是我最大收获，使自己实践能力有了深入提升。另外，经过这次课程设计使我知道了只有理论知识是远远不够，还必需把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。
最终，我要尤其感谢陆秀令老师对我本课程设计在制作过程中得到了细心指导及很多同学热心帮助，感谢她们提出诚恳意见和无私帮助。

参考文件

[1] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M](第4版).北京：机械工业出版社，.
15-96
[2] 浣喜明，姚为正.电力电子技术[M].北京：高等教育出版社，.128-145
[3] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M](第5版).北京：机械工业出版社，.
19-94
[4] 陆秀令,张振飞.电力电子技术试验指导书[M].衡阳：湖南工学院电气和信息工程系，.10-18
[5] 周渊深. 电力电子技术和MATLAB仿真[M].北京：中国电力出版社，.
188-278

本科生课程设计成绩评定表
姓 名

性 别

专业、班级

课程设计题目：
课程设计答辩或质疑统计：

成绩评定依据：
序号
评定项目
评分成绩
1
选题合理、目标明确（10分）

2
设计方案正确，含有可行性、创新性（20分）

3
设计结果可信（比如：系统建模、求解，仿真结果）（25分）

4
态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）

5
设计汇报规范化、参考文件充足（不少于5篇）（10分）

6
答辩（20分）

总分

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导老师签字：

年 月 日