三相桥式整流电路设计(课程设计)

三相桥式整流电路设计(课程设计)
三相桥式整流电路设计(课程设计)

摘要

在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

全控整流电路的工作过程:

1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。

2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路一样,对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。

3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。

4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的顺序是:1→2→3→4→5→6→1,依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。

5.由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。

关键词:三相桥式全控整流电路相位差晶闸管

目录

1 主电路的设计与原理说明 (3)

1.1 主电路图的确定 (3)

1.2 主电路原理 (3)

2 触发电路的设计 (6)

2.1 触发电路的脉冲类型 (6)

2.2 常用的集成触发电路 (6)

2.3 触发电路的定相 (7)

3 保护电路的设计 (10)

3.1 过电流保护 (10)

3.2 过电压保护 (10)

4 各参数的分析 (13)

4.1 参数的理论计算 (13)

4.2 参数的波形分析 (14)

5 应用举例 (15)

6.总结 (17)

7 心得体会 (18)

参考文献 (19)

1 主电路的设计与原理说明

1.1 主电路图的确定

习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。此外,习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。此主电路要求带反电动势负载,此反电动势

E=60V,电阻R=10Ω,电感L无穷大使负载电流连续。其原理如图1-1所示。

图1-1 三相桥式全控整理电路

1.2 主电路原理

为说明此原理,假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时,对于共阴极组的三个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压。

α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。在分析Ud 的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析。

从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压Ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压Ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压Ud=Ud1-Ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。

从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压,输出整流电压Ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压Ud波形为线电压在正半周的包络线。

由于负载端所接的电感值无限大,会对变化的电流有抵抗作用,从而使得负载电流几乎为一条直线。其电路工作波形如图1-2所示。

为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段为60°,如图1-2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表1可见,6

个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

图1-2 带阻感负载α=0°时的波形

图1-3带阻感负载α=30°时的波形

图1-4带阻感负载α=90°时的波形

表1-1 三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组

中导通的

晶闸管

VT1VT1VT3VT3VT5VT5

共阳极组

中导通的

晶闸管

VT6VT2VT2VT4VT4VT6

整流输出电压u d u a-u b u a-u c u b- u c u b- u a u c- u a u c-u b =u ab=u ac=u bc=u ba=u ca=u cb

当触发角α改变时,电路的工作情况将发生变化。当α=30o时,从wt角开始把一个周期等分为6段,每段为60o与α=0o时的情况相比,一周期中波形仍由6段线电压构成,每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。区别在于,晶闸管起始导通时刻推迟了30°,组成u d的每一段线电压因此推迟30°,ud平均值降低。图3中给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的?

120期间,ia为正,由于大电感的作用,id波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的?

120期间,ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值。

当α=?

60时,电路工作情况仍可对照表1分析。波形中每段线电压的波形继续向后移,ud平均值继续降低,α=?

60时ud出现了为零的点。由以上分析可见,当α≤?

60时,ud波形连续。对于带大电感的反电动势,id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当α>?

60时,如α=?

90时电阻负载情况下的工作波形如图4所示,ud平均值继续降低,由于电感的存在延迟了VT的关断时刻,使得ud的值出现负值,当电感足够大时,ud中正负面积基本相等,ud平均值近似为零。这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的α角的移相范围为?

90。

2 触发电路的设计

2.1 触发电路的脉冲类型

对于三相桥式全控整流电路,在其合闸启动过程中或电流断续时,为确保电路在正常工作,需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。为此,可采用两种方法:一种是使脉冲宽度大于60°(一般取80°~ 100°),称为宽脉冲触发;另一种方法是,在触发某个晶闸管的同时,给前一个晶闸管补发脉冲,即用两个窄脉冲代替宽脉冲,两个窄脉冲的前沿相差60°,脉宽一般为20°到30°,称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂,但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲,但为了不使脉冲变压饱和,需将铁心体积做得较大,绕组匝数较多,导致漏感增大,脉冲前沿不够陡。因此,常用的是双脉冲触发。

2.2 常用的集成触发电路

常用的三相全控桥整流电路的集成触发电路是由三个KJ004集成块和一个KJ041集成块组成的,脉冲产生后由六个晶体管进行放大。

KJ004 电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。电原理见图2-1:锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。对不同的移相控制电压VY ,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节相应的偏移电压VP 。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。R7和C2形成微分电路,改变R7和 C2的值,可获得不同的脉宽输出。KJ004 的同步电压为任意值。

双脉冲信号的形成与控制用KJ041六路双脉冲形成器完成,KJ041是三相全控桥式触发线路中必备的电路,具有双脉冲形成和电子开关控制封锁功能。实用块有电子开关控制的KJ041电路组成逻辑控制,适用于正反组可逆系统。

集成电路可靠性高,技术性能好,体积小,功耗低,调试方便,随着集成电路制作技术的提高,晶闸管触发电路的集成化已逐渐取代分立式电路。

图2-1KJ004电路原理图

111216

115

14139

43

5

7

8R 23

+15V

+15V

+15V

RP 1

R 24

R 2

R 20RP 4R 5

R 1R 3

R 4

R 6R 7R 8R 12

R 10R 11R 14R 19

R 13

R 25R 26R 27

R 28

R 20R 22

R 16

R 17

R 21

R 18R 15

V 3

V 2V 1

V 18V 19

V 20V 4

V 5V 6V 12V 13V 14

V 15

V 16V 9V 10

V 11

V 8V 7

V 17VS 5

VS 1VS 2VS 3

VS 4

VS 6VS 7VS 8VS 9VD 1

VD 2

V D 3

V D 4

V D 5V D 6

VD 7C 1

C 2

u b

u co

u s

图2-2三相全控桥整流电路的集成触发电路

2.3 触发电路的定相

向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网,电网的频率不是固定不变的,而

是会在允许内有一定的波动。触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外,还应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。

为保证触发电路和主电路频率一致,利用一个同步变压器,将一次侧接入为主电路供电的电网,由其二次侧提供同步电压信号,这样,由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终是一致的。接下来就是触发电路的定相,即选择同步电压信号的相位,以保证触发脉冲相位正确。触发电路的定相由多方面的因素确定,主要包括相控电路的主电路结构、触发电路结构等。触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。主电路电压与同步电压的关系如图7所示。对于晶闸管VT1,其阳极与交流侧电压Ua 相接,可简单表示为VT1所接主电路电压为+Ua ,VT1的触发脉冲从0° 至180°的范围为1t ω到2t ω。采用锯齿波同步的触发电路时,同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点,通常使锯齿波的上升段为240°,上升段起始的30°和终了的30°线性度不好,舍去不用,使用中间的180°。锯齿波的中点与同步信号300°位置对应。

u sa

1

23456711109141312816

151

23456711109141312816

15K J 004

K J004

-15V

+15V

1

23456711109141312816

15K J 004

RP 6RP 3(1~ 6脚为6路单脉冲输入)

1

2

3

4

5

6

7

11

10

9

14

13

12

8

16

15

KJ041

(15~10脚为6路双脉冲输出)

至VT 1u sb

u sc

u p

u co

R 19R 13R 20

R 14R 21

R 15R 9

R 3R 6R 18

R 8

R 2R 5

R 17

R 7

R 1R 4

R 16

R 10R 11R 12

C 7

C 4

C 1C 8C 5

C 2

C 9

C 6

C 3

RP 4

RP 1RP 5RP 2至VT 2至VT 3至VT 4至VT 5至VT 6

图2-3三相全控桥中主电路电压与同步电压关系示意图

三相桥整流器大量用于直流电动机调速系统,且通常要求可实现再生制动,使Ud=0的触发角α为90°。当α<90°时为整流工作,α>90°时为逆变工作。将α=90°确定为锯齿波的中点,锯齿波向前、向后各有90°的移相范围。于是α=90°与同步电压的300°对应,也就是α=0°与同步电压的210°对应。

对于其它五个晶闸管,也存在同样的对应关系,即同步电压应滞后于主电路电压180°。对于共阳极组的VT 4、VT 6和VT 2,它们的阴极分别与Ua 、Ub 和Uc 相连,可得简单表示它们的主电路电压分别为-Ua 、-Ub 和-Uc 。

以为分析了同步电压与主电路电压的关系,一旦确定了整流变压器和同步变压器的接法,即可选定每一个晶闸管的同步电压信号。图2-4给出了变压器接法的一种情况及相应的矢量图,其中主电路整流变压器为Dy11联结,同步变压器为Dy5y11联结。这时,同步电压选取的结果如表2所示。

表2-1三相全控桥各晶闸管的同步电压(采用图8变压器接法时)

晶闸管 VT 1 VT 2

VT 3

VT 4

VT 5

VT 6

主电路电压 a u + c u - b u + a u - c u + b u - 同步电压

sa u -

sc u +

sb u -

sa u +

sc u -

sb u +

为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰,可对同步电压进行R-C 滤波,当R-C 滤波滞后角为60°时,同步电压选取结果如表3所示。

表2-2三相桥各晶闸管的同步电压(有R-C 滤波波滞后60°)

晶闸管 VT 1 VT 2

VT 3

VT 4

VT 5

VT 6

主电路电压 a u + c u - b u + a u - c u + b u - 同步电压

sb u +

sa u -

sc u +

sb u -

sa u +

sc u -

当变流形式不同,或整流变压器、同步变压器接法不同时,可参照上述例子确定同步电压信号。

O ωt

ωt 1

ωt 2

u a u b u c

u 2

u a

-

图2-4同步变压器和整流变压器的接法及矢量图

D ,y 11

D ,y 5-11

TR TS u

A u

B u C

u a

u b

u c - u sa - u sb - u sc - u sa - u sb

- u sc

U c

U sc -U

sa

U b

U sb

-U sc

-U sb

U a U sa

U AB

3 保护电路的设计

3.1 过电流保护

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。过电流分过载和短路两种情况。图3-1给出了各种过电流保护措施及其配置位置,其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施,以提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常,电子电路作为第一保护措施,快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护,直流民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。

采用快速熔断器(简称快熔)是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑:

1)电等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。

2)电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接,在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。快熔功率值应小于被保护器件允许值。

3)为保证熔体在正常过载的情况下不熔化,应考虑其时间-电流特性。

快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护,此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域内起保护作用,此方式下需与其他过电流保护措施相配合。快熔电流容量的具体选择方法可参考有关的工程手册。

对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备,或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件,需要采用电子电路进行过电流保护。

图3-1过电流保护措施及配置位置

3.2 过电压保护

电力电子装置可能的过电压分为外因过电压和内因过电压。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等,包括:

负载

触发电路

开关电路

过电流继电器

交流断路器

动作电流整定值

短路器电流检测

电子保护电路

快速熔断器变流器直流快速断路器

电流互感器变压器图1-37

图3-2过电压抑制措施及配置位置

F —避雷器 D —变压器静电屏蔽层 C —静电感应过电压抑制电容

RC1—阀侧浪涌过电压抑制用RC 电路 RC2—阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC 电路

RV —压敏电阻过电压抑制器 RC3—阀器件换相过电压抑制用RC 电路 RC4—直流侧RC 抑制电路 RCD —阀器件关断过电压抑制用RCD 电路

1)操作过电压:由分闸、合闸等开关操作引起; 2)雷击过电压:由雷击引起。

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:晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断,因而有较大的反向电流流过,当恢复了阻断能力时,该反向电流急剧减小,会由线路电感在器件两端感应出过电压;

2)关断过电压:全控型器件关断时,正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。

电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中RC3和RCD 为抑制内因过电压的措施,属于缓冲电路范畴。外因过电压抑制措施中,RC 过电压抑制电路最为常见,典型联结方式见图3-3。RC 过电压抑制电路可接于供电变压器的两侧(供电网一侧称网侧,电力电子电路一侧称阀侧),或电力电子电路的直流侧。大容量电力电子装置可采用图3-4所示的反向阻断式RC 电路。

图3-3 RC 过电压抑制电路连接方式

S

图1-34

F

R V

R C

D

T

D

C

U

M

R C 1

R C 2

R C 3

R C 4

L B

S D C

电力电子装置过 电 压 抑 制 电 路

图1-36

C 1

R 1

R 2

C 2

图3-4 反向阻断式过电压抑制用RC 电路

+-

+

-

a)

b)

网侧

阀侧

直流侧图1-35

C a

R a

C a R a

C dc

R dc

C dc

R dc

C a R a

C a

R a

4 各参数的分析

4.1 参数的理论计算

在三相桥式全控整流电路中计算其平均值时,只需对一个脉波进行计算即可。因为所有电压输出波形是连续的,以线电压的过零点为时间坐标的零点,可得整流输出电压连续时的平均值为

23223

1

6sin () 2.34cos 3

d U U td t U παπ

α

ωωαπ

++=

=? ①

将030α=和2220U V =代入式①计算得

22.34cos d U U α=3

2.34220445.82

V V =??

= ② 已知60,10,445.8d E V R U V ==Ω=,则输出电流平均值为

445.860

38.510

d d U E I A A R --=

== ③ 计算变压器二次侧电流a I 为

2

2

38.594.33

3

a d I I A A =

?=?= ④ 将电流波形分解为傅里叶级数,以a 相为例,将电流正、负半波的中点作为时间零点,则有

23

1111

[sin sin 5sin 7sin11sin13]571113

a d i I t t t t t ωωωωωπ=

--++-??? 161

1232sin 2sin n n k k I t I n t ωω=±=???

=+

、、 ⑤

由式⑤得电流基波和各次谐波有效值分别为 16

d I I π

=

6

,61, 1.2.3n d I I n k k n π

=

=±=??? ⑦ 由式④和式⑥可得基波因数为

10.955I

I

ν== ⑧

由于电流基波与电压的相位差仍为а,故位移因数为

11cos cos λ?α== ⑨

由此算出功率因数为

1113

cos cos 0.955cos I I λνλ?ααπ

==

== ⑩ 把030α=代入计算得 3

0.955cos 0.9550.82

λα==?

= 整流电路的输出视在功率为 445.838.517163.3d d S U I W W ==?= 有功功率为 17163.30.813730.6P S W W λ==?=

图4-1三相桥式全控整流电路带反电动势阻感负载0

30α=时的波形

4.2 参数的波形分析

由图13所示,首先在1t ω时刻共阴极组1VT 晶闸管接受到触发信号导通,此时阴极输出电压Ud1为幅值最大的a 相相电压;到2t ω时刻下一个触发脉冲到来,此时a 相输出电压降低,b 相输出电压升高,于是阴极输出电压变为b 相相电压;到3t ω时刻第三个脉冲到来,晶闸管1VT 关断而晶闸管2VT 导通,输出电压为此时最高的c 相相电压。重复以上步骤,即共阴极组输出电压Ud2为在正半周的包络线。

共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样,只是每个触发脉冲和阴极组中脉冲相差180°。6个时段的导通次序如表1所示一样,只是3t ω从零时刻往后推迟30°而已。这样就得出最后输出整流电压为共阳极组输出电压与共阴极组输出电压的差Ud=Ud1-Ud2。而由于电路中大电感L 的作用,输出的电流为近似平滑的一条直线。

5 应用举例

图5-1是以三相全控桥的无环流接线为例阐明其工作原理的。图5-2绘出了对应电动机四象限运行时两组变流器(简称正组桥、反组桥)的工作情况。

第一象限:正转,电动机作电动运行,正组桥工作在整流状态,1/2απ<,M d E U α

<(下标中有α表示整流)。

第二象限:正转,电动机作发电运行,反组桥工作在逆变状态,2/2βπ<(2/2απ>),

M d E U β>(下标中有β表示逆变)。

第三象限:反转,电动机作电动运行,反组桥工作在整流状态,2/2απ<,M d E U α<。 第四象限:反转,电动机作发电运行,正组桥工作在逆变状态,1/2βπ<(1/2απ>),

M d E U β>。

图5-1两组变流器的反并联可逆线路

直流可逆拖动系统,除了能方便地实现正反转外,还能实现回馈制动,把电动机轴上

的机械能(包括惯性能、位势能)变为电能回送到电网中去,此时电动机的电磁转矩变成制动转矩。图15所示电动机在第一象限正转,电动机从正组桥取得电能。如果需要反转,先应使电动机迅速制动,就必须改变电枢电流的方向,但对正组桥来说,电流不能反射,需要到反组桥工作,并要求反组桥在逆变状态下工作,保证βd U 与M E 同极性相接,使得电动机的制动电流()/d M d I E U R β∑=-限制在容许范围内。此时电动机进入第二象限作正转发电运行,电磁转矩变成制动转矩,电动机轴上的机械能经反组桥逆变为交流电能回馈电网。改变反组桥的逆变角β,就可改变电动机制动转矩。为了保持电动机在制动过程中有足够的转矩,一般应随着电动机转速的下降,不断地调节β,使之由小变大直至2πβ=(n=0),如继续增大β,即/2απ<,反组桥将转入整流状态下工作,电动机开始反转进入第三象

限的电动运行。由以上分析可知,此电路可以运行在汽车上。当汽车在平路或上坡路段行驶时,调节整流电路的触发角α使/2απ<,这时候整流电路工作在整流状态,三相交流点存储装置向M 供电使M 工作在电动状态,电能转换为动能带动汽车行驶。当汽车行驶在下坡路段时,调节α角使α>π/2,使输出直流电压Ud 平均值为负值,且E M ≥U d ,这时候整流电路工作在逆变状态,位能装换为电能,M 向三相交流电存储装置输送电流,三相交流电存储装置接受并存储电能。这样就能使汽车的电源维持较长的供电时间,以达到节约电能的目的。

图5-2对应电动机四象限运行时两组变流器的工作情况

+-

+-

+

-+-

+

-+-+-

+-电网电网电网电网正组

反组

正组

反组

正组

反组

正组

反组

+T

-T

正转整流

反转整流正转逆变反转逆变

电动运行

电动运行发电运行

发电运行

+n

I d

I d 电能U d α

M E M

I d

M E M 电能电能

M

E M I d

电能

M E M

-n

U d β

U d α

U d β

O

6.总结

在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

设计中未考虑漏感,电容滤波,机械损耗等对设计电路的影响,是比较理论的情况。

三相桥式全控整流电路有很广泛的应用,不仅可用于电子器件上如8098单片机,可用于汽车,飞机等交通工具上,来对电机等机械运行情况进行储存和反馈,便于调节,达到更好控制的目的

7 心得体会

这次电力电子技术课程设计,我们通过对知识的综合利用,进行必要的分析,比较,从而进一步验证了所学的理论知识,检验了我们平时的学习效果。虽然此次课程设计与实际操作分析还有很大的差距,但是它提高了我们综合解决问题的能力,为我们以后的学习打下了基础。

通过电力电子技术课程设计,我加深了对课本专业知识的理解,平常都是理论知识的学习,在此次课程设计中,真正做到了自己查阅资料、自己解决问题,对触发电路、保护电路等都有了更深刻的理解。在设计的过程中,当然也遇到了很多的困难,能过讨论和查阅资料,逐一解决了这些问题。通过解决课程设计的这些难点,与其说是增加了的知识,不如说培养了我们一个积极的心态。当遇到困难时,端正态度,认真地查资料,跟老师和同学讨论,以一个最积极的充满信心的态度,最终总会解决问题。

通过这次课程设计,使我懂得了只有课堂知识是远远不够的,只有把所学的知识综合起来,从理论中得出结论,提高自己独立思考的能力,才会对自己的将来有帮助。在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次课程设计,把以前所学过的知识重新温故,巩固了所学的知识。

我们的《电力电子技术》这本书虽然看起来很薄,但里面的包含的知识很多,同时有些地方讲的较简略,在自己独立学习时会遇到很大的困难。因此这本书在一个学期内讲完,学时太少,感觉学的太急,没有能力消化。建议此书用两个学期学完,在平时的教学过程中同时融入实际的训练,必将获得更好的效果。

参考文献

[1] 王兆安,黄俊.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2008

[2] 黄俊,秦祖荫.电力电子自关断器件及电路.北京:机械工业出版社,1991

[3] 林渭勋.现代电力电子技术. 北京:机械工业出版社,2006

[4] 王维平.现代电力电子技术及应用.南京:东南大学出版社,1999

[5] 叶斌.电力电子应用技术及装置.北京:铁道出版社,1999

[6] 马建国,孟宪元.电子设计自动化技术基础.北京:清华大学出版社,2004

[7] 马建国.电子系统设计.北京:高等教育出版社,2004

[8] 王锁萍.电子设计自动化教程.四川:电子科技大学出版社2002

三相桥式全控整流电路

1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。此外,习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时,对于共阴极组的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。

图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析。从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud = ud1-ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。

实验一,三相桥式全控整流电路实验

实验一、三相桥式全控整流电路实验 一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。 二、实验类型 本实验为验证型实验,通过对整流电路的输出波形分析,验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。 三、实验仪器 1.MCL-III教学实验台主控制屏。 2.MCL—33组件及MCL35组件。 3.二踪示波器 4.万用表 5.电阻(灯箱) 四、实验原理 实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路,三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 五、实验内容和要求 1.三相桥式全控整流电路 2.观察整流状态下,模拟电路故障现象时的波形。 实验方法: 1.按图接好主回路。

2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端,将MCL-33 面板上的Ublf接地。 打开MCL-32的钥匙开关,检查晶闸管的脉冲是否正常。 (1)用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 (2)检查相序,用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔,“1”脉冲超前“2”脉冲600,则相序正确,否则,应调整输入电源。 3.三相桥式全控整流电路 (1)电路带电阻负载(灯箱)的情况下:调节Uct(Ug),使α在30o~90o范围内,用示波器观察记录α=30O、60O、90O时,整流电压u d=f(t),晶闸管两端电压u VT=f(t)的波形,并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。 i α=0Oα=30O

三相桥式全控整流电路课程设计.

目录 1. 绪论 (1) 2. 主电路设计及原理 (2) 2.1总体框架图 (2) 2.2三相桥式全控整流电路的原理 (2) 2.3 实验内容 (5) 3. 单元电路设计 (7) 3.1 主电路 (7) 3.2 触发电路 (7) 3.3 保护电路 (8) 3.4 硬件电路PCB版图 (11) 3.4.1 顶层视图 (11) 3.4.2 底层视图 (12) 3.4.3 顶层覆盖图 (12) 3.4.4 3D视图 (13) 4 .电路分析与仿真 (14) 4.1 带电阻负载的波形分析 (14) 4.2 三相桥式全控整流电路定量分析 (16) 4.2.1 仿真模型图 (19) 4.2.2 仿真实验结论 (19) 5. 结论 (20) 6. 参考文献 (22) 7. 附录 (23)

第一章绪论 整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求,或者为了提高可控整流装置的功率因数,一般可在输入端加接整流变压器,把一次电压U1,变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路,其输出端的负载,我们研究是电阻性负载、电阻电感负载(如直流电动机的励磁绕组,滑差电动机的电枢线圈等)。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此,只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚,就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间,这样负载上直流平均值就可以得到控制。

三相桥式全控整流电路的设计

电力电子技术课程设计报告 不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计姓名陈营 学号0317 年级03班 专业电气工程及其自动化 系(院)汽车学院 指导教师齐延兴 2011年12月24日

一、引言 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路, 不仅用于一般工业, 也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域. 因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义, 这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环, 而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用. 因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 二、设计任务 课程设计目的 1、培养文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、通过对不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计,掌握三相桥式全控整流电路的工作原理,综合运用所学知识,三相桥式全控整流电路和系统设计的能力 4、培养运用知识的能力和工程设计的能力。 5、提高课程设计报告撰写水平。 课程设计指标内容及要求 三相桥式全控整流电路设计要求: (1)电网:380V,50HZ; (2)直流电机额定功率17KW,额定电压220V,额定电流90A,额定转速1500r/min. (3)变压器漏感: 设计的步骤 ⑴根据给出的技术要求,确定总体设计方案 ⑵选择具体的元件,进行硬件系统的设计 ⑶进行相应的电路设计,完成相应的功能 ⑷进行调试与修改 ⑸撰写课程设计说明书 三、设计方案选择及论证 三相半波可控整流电路 特点:阻感负载,L值很大,i d波形基本平直: a≤30°时:整流电压波形与电阻负载时相同; a>30°时(如a=60°时的波形如图2-16所示)u2过零时,VT1不关断,直到VT2的脉冲到来,才换流,由VT2导通向负载供电,同时向VT1施加反压使其关断——u d波形中出现负的部分阻感负载时的移相范围为90°。

三相可控整流电路课程设计

二.三相晶闸管全控整流电路原理说明 2.1主电路原理说明 晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。编号如图示,晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 。 带电阻负载时的工作情况 晶闸管触发角α=0o时的情况:此时,对于共阴极组的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图所示。 α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压 ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud = ud1-ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。将波形中的一个周期等分为6段,每段为60度,如图2-18所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示。由该表可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 时段 1 2 3 4 5 6 共阴极组中 导通的晶闸 管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共阳极组中 导通的晶闸 管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流输出电 压ud ua-ub=uab ua-uc=uac ub- uc=ubc ub- ua=uba uc- ua=uca uc-ub=ucb

电力电子三相桥式全控整流电路课程设计讲解

三相桥式全控整流电路的设计 摘要:整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词:整流变压触发过电压保护电路。 1前言 整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求,或者为了提高可控整流装置的功率因数,一般可在输入端加接整流变压器,把一次电压U1,变成二次电压

三相桥式全控整流电路的性能研究.

三相桥式全控整流电路的性能研究 一、原理及方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接,经过变压器的耦合,晶闸管主电路得到一个合适的输入电压,使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离,还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护,利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路,利用一个同步变压器对触发电路定相,保证触发电路和主电路频率一致,触发晶闸管,使三相全控桥将交流整流成直流,带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时,三相桥式全控整流电路主电路通电,同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作,形成触发脉冲,使主电路中晶闸管触发导通工作,经过整流后的直流电通给直流电动机,使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图

二、主电路的设计及器件选择 实验参数设定负载为220V、305A的直流电机,采用三相整流电路,交流测由三相电源供电,设计要求选用三相桥式全控整流电路供电,主电路采用三相全控桥。 1.三相全控桥的工作原理 如图2-1所示,为三相桥式全控带阻感负载,根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻,故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。晶闸管的导通顺序为 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。变压器为Y ?-型接法。变压器二次侧接成星形得到零线,而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网 KP1KP3KP5 图1 三相桥式全控整流电路 图2-1 三相桥式全控整流电路带(阻感)负载原理图 2. 三相全控桥的工作特点 ⑴2个晶闸管同时通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1个,且不能为同1相器件。 ⑵对触发脉冲的要求: 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位依次差。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。 同一相的上下两个桥臂,即VT1与VT4,VT3与VT6,VT5与VT2,脉冲相差180。

三相桥式全控整流电路实验报告

实验三三相桥式全控整流电路实验 一.实验目的 1.熟悉MCL-18, MCL-33组件。 2.熟悉三相桥式全控整流电路的接线及工作原理。 二.实验内容 1.MCL-18的调试 2.三相桥式全控整流电路 3.观察整流状态下,模拟电路故障现象时的波形。 三.实验线路及原理 实验线路如图3-12所示。主电路由三相全控整流电路组成。触发电路为数字集成电路,可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 四.实验设备及仪器

1.MCL—Ⅱ型电机控制教学实验台主控制屏。 2.MCL-18组件 3.MCL-33组件 4.MEL-03可调电阻器(900Ω) 6.二踪示波器 7.万用表 五.实验方法 1.按图3-12接线,未上主电源之前,检查晶闸管的脉冲是否正常。 (1)打开MCL-18电源开关,给定电压有电压显示。 (2)用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 (3)用示波器观察每只晶闸管的控制极、阴极,应有幅度为1V—2V的脉冲。注:将面板上的Ublf接地(当三相桥式全控整流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时),将I组桥式触发脉冲的六个琴键开关均拨到“接通”,琴键开关不按下为导通。 (4)将给定输出Ug接至MCL-33面板的Uct端,在Uct=0时,调节偏移电压Ub,使α=90o。(注:把示波器探头接到三相桥式整流输出端即U d 波形, 探头地线接到晶闸管阳极。) 2.三相桥式全控整流电路 (1)电阻性负载 按图接线,将Rd调至最大450Ω (900Ω并联)。 三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏输出电压U uv、U vw、U wu,从0V调至70V(指相电压)。调节Uct,使α在30o~90o范围内变化,用示波器观察记录α=30O、60O、90O时,整流电压u d=f(t),晶闸管两端电压u VT=f(t)的波形,并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。 30°90° αUd (V) U2 (V) 30°143 70 60°90 70 90°23 70 3.电感性负载 按图线路,将电感线圈(700mH)串入负载,Rd调至最大(450Ω)。 调节Uct,使α在30o~90o范围内变化,用示波器观察记录α=30O、60O、90O时,整流电压u d=f(t),晶闸管两端电压u VT=f(t)的波形,并记录相应的Ud和交流输入电压U2 数值。

电力电子课程设计三相可控整流电路

目录 第1章概述 (2) 第2章方案确定 (3) 2.1原始数据 (3) 2.2设计任务 (3) 2.3设计要求 (3) 2.4方案分析 (3) 2.5方案选择 (4) 第3章电路设计 (5) 3.1主电路 (5) 3.2触发电路 (9) 3.3保护电路 (10) 3.4控制电路 (13) 第4章主电路元件计算及选择 (14) 4.1变压器参数计算 (14) 4.2电力电子器件电压、电流等定额计算 (15) 4.3平波电抗器电感值的计算 (16) 4.4电容滤波的电容计算 (16) 第5章设计总结与体会 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

第1章概述 目前,各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单,控制技术成熟,但交流侧输入功率因数低,并向电网注入大量的谐波电流。据估计,在发达国家有60%的电能经过变换后才使用,而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中,直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。

三相桥式全控整流电路

图1 三相桥式全控整流电路 实验六:三相桥式全控整流电路 (一)实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形; 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 (二)实验原理 在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便,使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a 相,晶闸管KP3和KP6接b 相,晶管KP5和KP2接c 相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴 极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6组成 共阳极组。 为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规 则,下面研究几个特殊控制角,先分 析α=0的情况,也就是在自然换相点 触发换相时的情况。图1是电路接线 图。 为了分析方便起见,把一个周期 等分6段(见图2)。 在第(1)段期间,a 相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b 相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6

被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载,再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作,共阴极组的a相电流为正,共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为 =-= 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高,晶闸管KPl继续导通,但是c相电位却变成最低,当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2,电流即从b相换到c相,KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正,c相电流为负。在负载上的电压为 =-= 再经过60°,进入第(3)段时期。这时b相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a相换到b相,c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作,在负载上的电压为 =-= 余相依此类推。 由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出: 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路一样,对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。 3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。 4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的顺序是:1→2→3→4→5→6→1,依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。

最新三相桥式全控整流电路课程设计

三相桥式全控整流电路课程设计

电力电子技术课程设计说明书三相桥式全控整流电路 系、部:电气与信息工程系 专业:自动化

目录 第1章绪论 0 1. 电子技术的发展趋势 (1) 2. 本人的主要工作 (2) 第2章主电路的设计及原理 (2) 1. 总体框图 (3) 2. 主电路的设计原理 (3) 2.1带电阻负载时 (5) 2.2阻感负载时 (7) 3. 触发电路 (8) 4. 保护电路 (9) 5. 参数计算 (10) 5.1 整流变压器的选择 (10) 5.2 晶闸管的选择 (11) 5.3 输出的定量分析 (11) 第3章 MATLAB的仿真 (13) 1. MA TLAB仿真软件的简介 (13) 2. 仿真模拟图 (13) 3. 仿真结果 (13) 第4章结束语 (16) 参考文献 (17) 第1章绪论

1. 电子技术的发展趋势 当今世界能源消耗增长十分迅速。目前,在所有能源中电力能源约占40%,而电力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后,电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换,电力电子技术在21世纪将起到更大作用。 电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分,是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展,电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关,已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。 电力电子技术作为一门高技术学科,由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在已广泛的应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)和高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)。下面着重讨论电力电子技术在电力系统中的一些应用。 在高压直流输电(HVDC)方面的应用 直流输电在技术方面有许多优点:(1)不存在系统稳定问题,可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时,线路造价低;(6)调节速度快,运行可靠;(7)适宜于海下输电。随着大功率电子器件(如:可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高,新的大功率电力电子器件的出现和投入应用,高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善,设备结构得以简化,从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。 在柔性交流输电系统(FACTS)中的应用 20世纪80年代中期,美国电力科学研究院(EPRI)N.G.Hingorani博士首次提出柔性交流输电技术的概念。近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速,已被国内外一些权威的输电工作者预测确定为“未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、控制理论和通讯技术的发展为FACTS的发展提供了条件。采用IGBT

三相全控桥式整流电路

课程设计任务书 学生:专业班级:自动化0602班 指导教师:工作单位:自动化学院 题目:三相桥式全控整流电路的设计(带反电动势负载) 初始条件: 1.反电动势负载,E=60V,电阻R=10Ω,电感L无穷大使负载电流连续; 2.U2=220V,晶闸管触发角α=30°; 3.其他器件如晶闸管自己选取。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作得及其技术要求,以及说明书撰写待具体要求) 1.主电路的设计及原理说明; 2.触发电路设计,每个开关器件触发次序及相位分析; 3.保护电路的设计,过流保护,过电压保护原理分析; 4.各参数的计算(输出平均电压,输出平均电流,输出有功功率计算,输出波形分析); 5.应用举例; 6.心得小结。 时间安排: 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告,答辩 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

摘要 整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词:整流,变压,触发,过电压,保护电路。

三相桥式全控整流电路

KP5 图1 三相桥式全控整流电路 实验六:三相桥式全控整流电路 (一)实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形; 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 (二)实验原理 在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便,使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a相,晶闸管KP3和KP6接b相,晶管KP5和KP2接c相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成 共阴极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6 组成共阳极组。

为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规则,下面研究几个特殊控制角,先分析α=0的情况,也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。 为了分析方便起见,把一个周期等分6段(见图2)。 在第(1)段期间,a 相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b 相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a 相经KP1流向负载,再经KP6流入b 相。变压器a 、b 两相工作,共阴极组的a 相电流为正,共阳极组的b 相电流为负。加在负载上的整流电压为 = - = 经过60°后进入第(2)段时期。这 时a 相电位仍然最高,晶闸管KPl 继 续导通,但是c 相电位却变成最低, 当经过自然换相点时触发c 相晶闸管 KP2,电流即从b 相换到c 相,KP6 承受反向电压而关断。这时电流由a 相流出经KPl 、负载、KP2流回电源c 相。变压器a 、c 两相工作。这时a 相电流为正,c 相电流为负。在负载上的电压为 = - = 再经过60°,进入第(3)段时期。这时b 相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a 相换到b 相,c 相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc 两相工作,在负载上的电压为 = - =

三相桥式整流电路实验报告

实验报告 实验名称三相桥式全控整流电路实验课程名称电力电子技术 院系部:专业班级:学生姓名:学号:同组人:实验台号:指导教师:成绩:实验日期: 华北电力大学

实验一、三相桥式全控整流电路实验 一、实验目的 1.熟悉三相桥式全控整流电路的接线、器件和保护情况。 2.明确对触发脉冲的要求。 3.掌握电力电子电路调试的方法。 4.观察在电阻负载、电阻电感负载情况下输出电压和电流的波形。 二、实验类型 本实验为验证型实验,通过对整流电路的输出波形分析,验证整流电路的工作原理和输入与输出电压之间的数量关系。 三、实验仪器 1.MCL-III教学实验台主控制屏。 2.MCL—33组件及MCL35组件。 3.二踪示波器 4.万用表 5.电阻(灯箱) 四、实验原理 实验线路图见后面。主电路为三相全控整流电路,三相桥式整流的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。 五、实验内容和要求 1.按图接好主回路。 2.接好触发脉冲的控制回路。将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端,将MCL-33 面板上的Ublf接地。 打开MCL-32的钥匙开关,检查晶闸管的脉冲是否正常。 (1)用示波器观察MCL-33的双脉冲观察孔,应有间隔均匀,相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。 (2)检查相序,用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔,“1”脉冲超前“2”脉冲600,则相序正确,否则,应调整输入电源。 (3)用万用表记录α=0O、30O、60O、90O、120O时对应的Uct(Ug)的值。在做下 3.三相桥式全控整流电路 (1)电路带电阻负载(灯箱)的情况下:调节Uct(Ug),使α在30o~90o范围内,用示波器观察记录α=30O、60O、90O时,整流电压u d=f(t),晶闸管两端电压u VT=f(t)的波形,并用万用表记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

三相全桥不控整流电路的设计

三相全桥不控整流电路的设计 1 三相整流的原理和参数计算 1.1 三相不控整流原理 三相桥式不控整流电路的原理图如图1-1所示。该电路中,某一对二极管导通是,输出直流电压等于交流侧线电压中最大的一个,改线电压既向电容供电,也向负载供电。当没有二极管导通时,由电容向负载供电,d u 按指数规律下降。 设二极管在距线电压过零点δ角处开始导通,并以二极管6VD 和1VD 开始同时导通的时刻为零点,则线电压为 2sin()ab u t ω+δ 在t=0时,二极管6VD 和1VD 开始导通,直流侧电压等于ab u ;下一次同时导通的一对管子是1VD 和2VD ,直流侧电压等于ac u 。着两段导通过程之间的交替有两种情况,一种是1VD 和2VD 同时导通之前和6VD 和1VD 是关断的,交流侧向直流侧的充电电流d i 是断续的;另一种是1VD 一直导通,交替时由6VD 导通换相至2VD 导通,d i 是连续的。介于两者之间的临界情况是,6VD 和1VD 同时导通的阶段与1VD 和2VD 同时导通的阶段在t πω+δ=2/3处恰好衔接起来,d i 恰好连续,可以确定临界条件 wRC = 当wRC >wRC

三相全控桥式整流电路

课程设计任务书 学生姓名:专业班级:自动化0602班 指导教师:工作单位:自动化学院 题目:三相桥式全控整流电路的设计(带反电动势负载) 初始条件: 1.反电动势负载,E=60V,电阻R=10Ω,电感L无穷大使负载电流连续; 2.U2=220V,晶闸管触发角α=30°; 3.其他器件如晶闸管自己选取。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作得及其技术要求,以及说明书撰写待具体要求) 1.主电路的设计及原理说明; 2.触发电路设计,每个开关器件触发次序及相位分析; 3.保护电路的设计,过流保护,过电压保护原理分析; 4.各参数的计算(输出平均电压,输出平均电流,输出有功功率计算,输出波形分析); 5.应用举例; 6.心得小结。 时间安排: 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告,答辩 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

摘要 整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词:整流,变压,触发,过电压,保护电路。

三相桥式全控整流电路设计

电气工程学院课程设计报告 课程名称:电力电子技术 设计题目:三相桥式全控整流电路设计 专业班级:自动化1班 学号: 20120220 姓名: 时间: 2015年9月2日--9月30日 ——————以下由指导教师填写——————分项成绩:出勤成品答辩及考核 总成绩:总分成绩 指导教师(签名):

前言 课程设计是《电力电子技术》课程的实践性教学环节,通过课程设计,可 使学生在综合运用所学理论知识,拓展知识面,理论分析和计算,实验研究以及系统地进行工程实践训练等方面得到训练和提高,从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。通过设计过程,可是学生初步建立正确的设计思想,熟悉工程设计的一般顺序呢、规范和方法,提高正确使用技术 资料、标准、手册等工具书的能力。通过设计工作还可以培养学生实事求是和一丝不苟的工作作风,树立正确的生产观点、经济观点和全局观点,为后续课程的学习和毕业设计,乃至向工程技术人员的过渡打下基础。 目录 前言 1 一课程设计的内容和具体要求 2 二变压器设计 3 三晶闸管的选择 3 四晶闸管的保护设计 4 五触发电路设计 5 六触发电路供电电源设计 6 七Matlab仿真7 八实验总结8

一.课程设计的内容和具体要求 要求设计一个完整的三相桥式全控整流电路,包括主电路、触发电路、整流变压器的设计,晶闸管的选型和保护等。 (一)技术指标 1、整流器负载为10KW 直流电动机 额定电压D C 220V,额定电流55A,电枢电阻0.5?,总电阻1? 2、输入电压A C 380V(+5~10%) 3、输入电压D C 0~220V,输出最大电流λI nom (λ=1.5) 4、最小α角为15° 5、触发电路采用K J004 6、主变压器采用Y/Y12 联接。 7、主电路采用三相桥式全控整流电路。 (二)设计要求 1、变压器 设计 1)二次相电压U 2 的计算 2)二次电流I 2 和一次电流I 1 的计算 3)变压器容量的计算 2、晶闸管的选择 3、晶闸管保护设计 1)晶闸管过流保护 2)晶闸管过压保护 4、触发电路设计 1)同步变压器设计及同步电压的相位选择2)三相触发电路设计(双窄脉冲) 5、触发脉冲供电电源设计 (三)成品要求 1、课程设 计报告一份 2、电路图一份

三相半波可控整流电路__课程设计..

《电力电子技术课程》课程设计说明书 课程名称:三相半波可控整流电路设计 学院:电气与信息工程学院 专业:电气工程及其自动化 学生姓名:黄亚娟 学号: 10401240302 指导教师:曹志平 时间: 2013年6月9日

摘要 整流电路就是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(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词:整流,变压,触发,晶闸管,额定。

目录 摘要 (2) 目录 (3) 引言 (4) 一、三相半波整流电路原理分析 (4) 1.1.1 纯电阻性半波整流电路原理组成 (4) 1.2.1主电路设计 (4) 1.3.1 电路原理波形分析 (5) 二、三相半波整流电路数量分析 (7) 2.1.1 输出值的计算 (7) 2.2.1晶闸管的有效值 (8) 三、器件额定参数计算 (8) 3.1.1 变压器参数 (8) 3.2.1 晶闸管参数 (8) 3.3.1 变压器容量 (8) 3.4.1 晶闸管额定电压 (8) 3.5.1 晶闸管额定电流 (8) 四、MATLAB软件介绍 (9) 五、MATLAB软件电脑仿真………………………………………………… 1 1 5.1.1 MATLAB软件运用电脑仿真电路模型 (11) 5.2.1纯阻性负载三相半波可控整流电路仿真图像 (11) 5.3.1 仿真结果和实际原理分析比较 (12) 六、心得体会 (12) 七、参考文献 (13) 八致谢 (14)

三相桥式整流电路课设资料

1 绪论 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体的说,就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。所用的电力电子器件均用半导体制成,故也称为电力半导体器件。电力电子技术所变换的“电力”,功率可以大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下。信息电子技术主要用于信息处理,而电力电子技术则主要用于电力变换。 电力电子涉及由半导体开关启动装置进行电源的控制与转换领域。半导体整流控制、半导体硅整的小型化等的出现,产生一个新的电力电子应用领域。半导体硅整流、汞弧整流器应用于控制电源,但是这样的整流回路只是工业电子的一部分,对于汞弧整流器应用范围而言是有局限的。半导体硅整流的应用涉及很多领域,如汽车、电站、航空电子、高频变频器等。 整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路,大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成,在直流电动机的调速、发电机励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛地应用。整流电路由主电路、滤波器和变压器组成。 随着科学技术的日益发展人们对电路的要求越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可方便得到大、中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。在电能的生产和传输上,目前以交流电为主。电力网供给用户的是交流电,而在许多场合,例如电解、蓄电池的充电、直流电动机等,需要用直流电。要得到直流电,除了直流发电机外最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。这个方法中,整流是最基础的一步。整流,即利用具有单向导电性的器件,把方向和大小交变的电流变换为直流电。本设计主要是对三相桥式全控整流电路(带反电动势的负载)的研究。 三相桥式全控整流电路与三相半波电路相比,输出整流电压提高一倍,输出电压的脉动率高,基波频率为300HZ,在负载要求相同的直流电压下,晶闸管承受的最大正方向电压将比三相半波减少一半,变压器的容量也比较小,同时三相电流平衡,无须中线。所以,三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载。

三相桥式全控整流电路的设计与仿真

三相桥式全控整流电路的设计与仿真 一.设计要求 1)完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真; 2)设计要求: 输入AC3*110V,50Hz,输出电流连续,阻感负载,要求输出直流电压60V~200V,计算其主开关器件所承受的最大正反向电压,器件的额定电流,并建立合适的仿真模型,对主电路进行仿真。然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求,设计其控制电路,产生符合电路驱动所要求的触发波形。 二.题目分析 三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路(共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5)和一组共阳极接法的晶闸管(依次编号T4.T6.T2)串联而成。六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通,来实现对三相交流电的整流,当改变晶闸管的触发角时,相应的输出电压平均值也会改变,从而得到不同的输出。 根据要求的输入电压值与输出的电压范围,计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求,设计其控制电路,产生符合电路驱动所要求的触发波形。再用Multisim软件进行仿真,调试,得到仿真图形。 1.主电路图原理图 图一主电路原理图

2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求: 一般变压器一次侧接成三角型,二次侧接成星型,晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极,2、4、6为共阳极。 ①两管同时导通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各一个,且不能为同一相器件。 ②对触发脉冲的要求: a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位依次差60?。 b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120?,共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120?。 c.同一相的上下两个桥臂,即VT1与VT4,VT3与VT6,VT5与VT2,脉冲相差180?。 ③ U一周期脉动6次,每次脉动的波形都一样,故该电路为6脉波整流电路。 d ④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲,可采用两种方法:一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发(常用)。 ⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同,晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。 三.主电路设计、元器件选型及计算: 1. 主电路仿真图 用的是Multisim软件进行仿真 图二主电路仿真图

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