電力電子技術課程設計說明書學院：計算機與控制工程學院題目：單相半控橋式晶閘管整流電路設計（阻感負載）

學生姓名：指導教師：李新娥謝銳2016年12月目錄一、人員分工 3二、工作原理 31、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（無續流二極管） 32、PROTEL99SE概述 43、Protel99SE的系統組成 53、1電路原理設計部分（AdvancedSchematic99） 53、2印刷電路板設計系統（AdvancedPCB99） 53、3自動布線系統（AdvancedRoute99） 54、Multisum概述 6三、基本參數計算 61.指標計算 62.輸出電壓、輸出電流計算 73.主電路參數值 8四、仿真電路及仿真結果 91、仿真電路圖 92、觸發電路 103、阻感負載（無續流二極管）仿真電路圖與仿真結果波形圖 114、主電路圖 155、KJ004觸發電路圖 166、PCB版圖 17五、參考文獻 17六、課程設計心得 18

一、人員分工主要任務：（1）使用Multisim設計電路原理圖；（2）使用Multisim進行電路仿真設計；（3）使用protel制作電路的PCB版圖；二、工作原理1、單相半控橋式晶閘管可控整流電路（阻感負載）（無續流二極管）假設負載電流因電感足夠大而平直，當電源u2正半波，在ωt=θ時觸發,VT1后VT1、VT2導通，電流通路為A-VT1-L-R-VT2-B,電流由電源提供；當ωt=π后，電源電壓u2經零變負，但由于電感電勢的作用，電流仍將繼續，電感通過R-VD1-VT1回路放電。在ωt=π處，二極管VD2電流給VD1，電流iVD2及i2終止，在ωt=π～（π+θ）區間電流由電感釋放電能提供。當ωt=（π+θ）時觸發VT2導通，由于VT2的導通才能使VT1承受反壓而關斷，其后的工作過程與前半周類似。由此可見，VT1觸發導通后，需VT2的觸發導通才能關斷。因此流過晶閘管的電流在一個周期內各占一半，其換流時刻由門極觸發脈沖決定；而二極管VD1、VD2的導通與關斷僅由電源電壓的正負半波決定，在ωt=nπ(n為正整數)處換流，所以單相半控橋式整流電路電感負載時各元件導通角均為180°，電源在θ區間內停止對負載供電。半控橋式整流電路中的整流二極管VD1、VD2本身兼有續流二極管的作用，因此電路中不需另加續流二極管。但如果在工作中出現異常，比如VT2的觸發脈沖消失，則VT1由于電感續流作用將不能關斷，等到下一個正半波到來時，VT1無需觸發仍繼續導通，結果是：一只晶閘管與兩只二極管之間輪流導電，其輸出電壓失去控制，這種情況稱之為“失控”。失控時的的輸出電壓相當于單相半波不可控整流時的電壓波形。在失控情況下工作的晶閘管由于連續導通很容易因過載而損壞。因為半導體本身具有續流作用，半控電路只能將交流電能轉變為直流電能，而直流電能不能返回到交流電能中去，即能量只能單方向傳遞。同理，帶續流二極管的全控電路能量也只能單方向傳遞。2、PROTEL99SE概述Protel99SE是應用于Windows9X/2000/NT操作系統下的EDA設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯網設計，具有很強的數據交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32個信號層，16個電源--地層和16個機加工層。3、Protel99SE的系統組成按照系統功能來劃分，Protel99se主要包含以下兩大部分和6個功能模塊。3、1電路原理設計部分（AdvancedSchematic99）電路原理圖設計部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。3、2印刷電路板設計系統（AdvancedPCB99）印刷電路板設計系統包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。3、3自動布線系統（AdvancedRoute99）本系統包含一個基于形狀（Shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現PCB設計的自動化。4、Multisum概述?Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。三、基本參數計算1.指標計算2.輸出電壓、輸出電流計算3.主電路參數值額定電壓取100V。所以選擇續流二極管額定電壓為200V,額定電流為20A的晶閘管和二極管，L=5mH，R=15歐姆。四、仿真電路及仿真結果1、仿真電路圖2、觸發電路3、阻感負載（無續流二極管）仿真電路圖與仿真結果波形圖α=0°α=60°α=90°α=120°α=180°4、主電路圖5、KJ004觸發電路圖6、PCB版圖五、參考文獻六、課程設計心得一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我們所學習的知識，也培養了我們如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。課程設計是我們專業課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，職業工作前一個必不少的過程.千里之行始于足下，通過這次課程設計，我們深深體會到這句千古名言的真正含義.我們今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步就是為明天能穩健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。通過這次課程設計，小組每個人在多方面都有所提高。通過這次課程設計，綜合運用本專業所學課程的理論和生產實際知識進行一次電機拖動設計工作的實際訓練從而培養和提高學生獨立工作能力