毕业设计(论文)-电工电子器件在电力机车上的应用[管理资料]

毕业设计（论文）电工电子器件在电力机车上的应用黑龙江交通职业技术学院2014年11月毕业设计（论文）电力电子器件在电力机车上的应用姓名：指导教师：专业：铁道机车车辆（电力机车）专业学院：机车车辆学院答辩日期：2014年12月单位：黑龙江交通职业技术学院中期进展情况检查表年月日摘要主要介绍的器件有二极管，晶闸管，以及组成的IGBT，他们的结构特点。

极其在电力机车上的应用，所组成的半控电路，全控电路，不可控电路对电力机车的作用，和电路的结构特点。

在应用上的注意事项对机车完成的操控。

以及对电路图的全面剖析更深刻的了解作用。

关键词：二极管；晶闸管；电路图AbstractExternally pressurized gas bearing has been widely used in the field of aviation, semiconductor, weave, and measurement apparatus because of its advantage of high accuracy, little friction, low heat distortion, long life-span, and no pollution. In this thesis, based on the domestic and overseas researching……Keywords: Diode thyristor;，circuit diagram;目录摘要 (III)ABSTRACT ............................................................................................................... I V 第1章绪论 .. (1)课题背景及研究的目的和意义 (1)电力机车的电子器件有哪些结构特点的简单介绍。

(1) (1)........................................................................................... 错误!未定义书签。

第2章半控桥氏整流电路的结构与分析 .. (3) (3) (4) (4) (5) (6) (7) (7)第3章晶闸管组成的全控桥解析及其应用 (8)晶闸管特性 (8) (9) (9) (10) (11)第4章IGBT的原理及其应用 (12) (12) (12) (13) (15) (15) (15)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第1章绪论课题背景及研究的目的和意义电力机车电路中电子器件对电力机车起到重大作用，对电压的调节，减少谐波干扰，机车启动时对电压电流的调节。

其中的器件有二极管，晶闸管，等他们的应用...........电力机车的电子器件有哪些结构特点的简单介绍。

二极管，晶闸管，等最基本的电子器件,IGBT在机车上的应用。

二极管是由一个PN结构成的半导体器件，即将一个PN结加上两条电极引线做成管芯，并用管壳封装而成。

P型区的引出线称为正极或阳极，N型区的引出线称为负极或阴极，如图所示。

普通二极管有硅管和锗管两种，它们的正向导通电压（PN结电压）差别较大，~，~。

1．晶闸管的结构晶闸管是一种4层功率半导体器件，具有3个PN结，其内部的构造、外形和电路符号如下图所示。

其中，最外层的P区和N区分别引出两个电极，称为阳极A和阴极K，中间的P区引出控制极（或称门极）。

2晶闸管的特点：具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。

工作特性是“一触即发”。

但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。

控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。

那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。

如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。

二极管第2章半控桥氏整流电路的结构与分析在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极图二极管与晶闸管实物图晶闸管管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。

当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。

只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”，,)以后，二极管才能直正导通。

导通后二极管两端的电压基本上保持不变(,),称为二极管的“正向压降”在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。

二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。

当普通二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，二极管会反向热击穿而损坏。

如图中牵引变压器二次侧绕组分成oa,ob两段，两段电压大小相等，方向相反，整流元件VD1，VD2的正极分别与二次侧绕组a,b点相接，负极相互连接在一起，牵引变压器的一端与变压器二次侧绕组的中点o点相接，另一端经平波电抗器PK与整流电路的输出端即整流元件的负极相连。

电路正常工作，当变压器二次侧正半周a点为高电位时，整流元件VD1导通电流由a点经整流元件VD1，平波电抗器PK，牵引电动机M回到O点，构成一闭合回路。

此时，整流元件VD2因承受反向电压而截止，当变压器二次侧负半周b点为高电位时，整流元件VD2导通，电流由b点经过整流元件VD2，平波电抗器PK，牵引电动机M回到o点，也构成一闭合回路。

此时，整流元件VD1因承受反向电压而截止。

由此可知，在交流电压正负两个半周内，变压器二次侧绕组oa,ob交替流过电流而牵引电动机M中则始终流过连续不断的方向不变的电流，保证了直流牵引电动机的正常工作。

桥式整流器利用四个二极管，两两对接。

输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。

桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

～D3接成一个电桥形式，这样会使变压器二次侧绕组ab接到电桥一对角线的mn两点，造成牵引电动机M经平波电抗器PK与电桥的另一对角线cd相连。

那么在机车电路工作正常的情况下，当变压器二次侧电压正半周a点为高电位时，会使整流元件D4VD2导通，整流电流由绕组a 点经整流元件D4，平波电抗器PK，牵引电动机M整流元件D3回到绕组b点，此时这样会使整流元件D1，D3承受反向电压而截止，在变压器二次侧电压负半周b点为高电位时整流元件D1，D3导通，整流电流由b点经过整流元件D3，平波电抗器PK，牵引电动机M，整流元件D4回到a点，此时整流元件VD1，VD3因承受反向电压而截止，由此可见在交流电压的正负半周内都有电流流过变压器二次侧绕组且方向不同，虽然这样而牵引电动机M中则始终流过方向不变的电流。

如图所示随着桥段数的增多，机车的功率因数将有所提高，但物极必反段数的增多会使牵引变压器二次侧绕组分段数相应增加，整流桥臂数增加，整流原件的量增多，会使主电路复杂控制系统复杂，给检修带来了负担，但段数不多于4。

这样既能实现对机车的调节，也不会为维修带来麻烦，绝对的经济性价比，随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和励磁系统等领域的应用日益广泛。

常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。

Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。

本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式半控整流电路的理论，同时也为现代电力实验教学奠定良好的实验基础。

a2x2-VT1 VT2 VD1 VD2工作，这样会使大桥调压晶闸管的控制角α1，VT3~VT6晶闸管封锁，也就是第二段桥晶闸管的控制角α2和第三段桥晶闸管的控制角α3均为π达到最大值。

这是后电流流过的路径是a2→VD1→PK→M→VD4→VD3→VT2→x2整流输出电压的平均值为U=1/2Ud(1+cosα)当α=π时；Ud=0当α=0时；Ud=2.维持VT1，VT2满开放α=0，a4b4—VT3 VT4 VD3 VD4四臂小桥调压VT5,VT6封锁α3=π。

正半周期负载电流流过的路径为a2→VD1→PK→M→VT4→b4→a4→VD3→VT2→3.Ud=1/8Ud(5+cosα)当α2=π时；Ud=1/2U0当α2=0时Ud=3/4U03.维持VT1,VT4满开放即α1=0，α2=0，b4x4—VT5 VT6 VD3 VD4 调压桥调压，负载电流流过三段变压器和三段半控桥。

正半周期负载电流过的路径为a2→VD1→PK→M→VT6→x4→b4→a4→vd3→vt2→=1/8Ud0(5+cosα)当α3=π时；Ud=4/3Ud0当α3=0时；Ud=Udo三段不等分半控桥整流电路最主要的作用是提高功率因数和抗谐波干扰，采用相控调压的电力机车其功率因数较低，不仅降低了设备的利用率，而且谐波含量高，影响了电网的供电质量，对电网造成严重的污染。

随着机车单功率的增加及大功率的电力半导体器件在电力机车上的应用日益广泛提供功率因数减少谐波干扰已经成为重要课题。

之一方法能提高机车的功率因数和降低谐波分量，但段数过多会使变压器抽头数增多，整流装置复杂，即使是多段桥，其电子控制增加从移相桥到开关桥；逻辑转换的复杂性，在一定的程度上会降低机车运行的可靠性，一般不超过四个。

在机车启动时要求电压不能过大，因此利用的三段不等分半空桥是电压逐级增加使机车完成启动。

并且实现无极调速，使机车完成平滑启动。

介绍了由二极管和晶闸管所组成的三段不等分半控电路的特点及其原理。

更加透彻清晰的了解到了半控电路在电力机车上起到作用的重要性。

每一段整整流调压的原理，其中利用了二极管的诸多特性。

半控电路的抗谐波干扰能力以及提高功率因数都做了简单的介绍。

第3章晶闸管组成的全控桥解析及其应用晶闸管特性在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。