武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压 时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。电位器RP1已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板上引出。单结晶体管触发电路的各点波形如图所示：
图4 晶体管移相触发电路图及各点输出波形
4、参数的设定和计算 4.1 参数的设定
设定触发角α=45o，L足够大,分不考虑漏感LB和考虑漏感两种情况分析。
4.2 参数的计算
（1）没有漏感时，由Ud?0.9U2cos?，额定负载电压Ud=220V可得：
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变压器二次侧输入电压U2≈345.7V。
所以变压器的变比为:N1/N2=U1/U2=380/345.7≈1.1。 因为Id=10A，则一次侧电流I1=Id/1.1≈9.09A. 所以变压器的容量为S=U12I1=380X9.09W=3454.2W。 有功功率P=Ud2Id=220*10W=2200W。 功率因数λ=P/S=2200/3454.2=63.7%。
由2.3中的分析可知，晶闸管的电流有效值为IVT=Id/2=10/2A=7.07A。 晶闸管的的额定电压为：Un=(2～3)*22U2=1382.76/cos?～2074.14/cos? 所以V=1955.52～2933.28V
晶闸管额定电流：IN=（1.5～2）*7.07A=10.605～14.14A。 （2）有漏感时，Ud?0.9U2cos???Ud,其中?Ud为换相压降。
对于单相全波电路：?Ud?XBId/?，其中XB?wLB为变压器的漏感。
B取定XB?0.3Ω 则：U2?Ud??Ud/0.9cos???Ud?X≈347.2V。
又因为： cos??cos(???)?IdXB/Id/0.9?cos?2U2
即有：cos(???)?0.695，则换相重叠角??0.973o
5、保护电路的设计
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适、驱动电路设计良好外，采用合适的过电压、过电流、du/dt保护和di/dt 保护也是必要的。
5.1 过电压的产生及过电压保护
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内应过电压两类。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：
1）操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的过电压，快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2）雷击过电压：由雷击引起的过电压。
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内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：
1）换相过电压：由于晶闸管或者全控器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力，因而有较大的反向电流流过，使残存的载流子恢复，当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。
2）关断过电压：全控型器件在较高的频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
过压保护要根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的保护电路，当达到—定电压值时，自动开通保护电路，使过压通过保护电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。
为了达到保护效果，可以使用阻容保护电路来实现。将电容并联在回路中，当电路中出现电压尖峰电压时，电容两端电压不能突变的特性，可以有效地抑制电路中的过压。与电容串联的电阻能消耗掉部分过压能量，同时抑制电路中的电感与电容产生振荡，过电压保护电路如图5所示：
图5 RC阻容过电压保护电路图
5.2 过电流保护
当电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。当器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起过流。由于电力电子器件的电流过载能力相对较差，必须对变换器进行适当的过流保护。
采用快速熔断器是电力电子装置中最有效、应用最广的一种的过流保护措施。过电流保护电路如下图所示：
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图6 过电流保护电路图
其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。直流侧接快速熔断器只对负载短路起保护作用，对元件无保护作用。只有晶闸管直接串接快速熔断器才对元件的保护作用最好，因为它们流过同—个电流。因而被广泛使用。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。
5.3 电流上升率、电压上升率的抑制保护
5.3.1电流上升率di/dt的抑制
晶闸管初开通时电流集中在靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后以0.1mm/μs的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，会导致PN结击穿，必须限制晶闸管的电流上升率使其在合适的范围内。其有效办法是在晶闸管的阳极回路串联入电感。如下图7所示：
图7 串联电感抑制回路
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