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南京信息工程大学
电力电子技术
题目：单相桥式晶闸管有源逆变电路
姓名：
学号：
专业：电子信息工程
院系：电子与信息工程学院
指导老师：
摘要本文对单相桥式晶闸管有源逆变电路为介绍对象，介绍了单相桥式晶闸管有源逆变电路的工作原理，在此基础上用软件分别对电路进行了仿真设计，实现了对单相桥式晶闸管有源逆变电路的仿真。
一、绪论
1.1整流技术的发展概况
正电路广泛应用于工业中。整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。
目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的
维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。
1.2 系统仿真概述
1、基本概念
所谓系统仿真（system simulation），就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。
2、系统仿真的实质
(1)它是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。
(2)仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。
3、系统仿真的作用
(1)仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。
(2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。
(3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以
便于分析。
(4)通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。
4、系统仿真的方法
系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。由于连续系统和离散(事件)系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。在以上两类基本方法的基础上，还有一些用于系统(特别是社会经济和管理系统)仿真的特殊而有效的方法，如系统动力学方法、蒙特卡洛法等。系统动力学方法通过建立系统动力学模型(流图等)、利用DYNAMO仿真语言在计算机上实现对真实系统的仿真实验，从而研究系统结构、功能和行为之间的动态关系。
二、单相桥式全控整流及有源逆变的原理
2.1 整流电路的概述
整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压
与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
2.2 有源逆变的概述
逆变与整流相对应，直流电变成交流电。交流测接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。有源逆变的条件：负载侧存在一个直流电源E，由他提供能量，其电势极性与变流器的整流电压相反，对晶闸管为正向偏置电压；变流器在起直流侧输出应有一个与原整流电压相反的逆变电压U，其平均值U 2.3逆变失败原因及消除方法 有源逆变失败（逆变颠覆）是指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。防止逆变失败的方法：采用精确可靠的触发电路，使用性能比较好的的晶闸管，保证交流电源的质量，流出足够的的换向裕量角 等。 三、参数计算 由题意得U2=50V β=35。P=200W E = -70V U d=0.9U2cos（π-β）=0.9×50×cos145。= -36.86 V ·······①I d=（U d-E）/R ··········································② P=|EI d|-I d2R············································③联立①、②、③得 R = 6.199 ΩI d = 5.35A 晶闸管原件的额定电压为2U2=70.71V,取2～3倍的安全储备电压，并考虑晶闸管额定电压系取200V. 晶闸管元件额定电压IT：由查表得K f=I VT/I d =2/2， I T=K f I d/1.57=2.41A 取2倍电流安全储备并考虑晶闸管原件额定电流系列取5 A. 四、实验电路原理及结果图 实验原理图 单相桥式有源逆变原理图说明：负载侧存在一个直流电源E=70V，由他提供能量，其电势极性与单相桥式的整流电压相反，
