目录
1 方案设计 (1)
2 主电路分析及元件的选择 (2)
2.1 主电路的原理分析 (2)
2.2 整流变压器的选择 (3)
2.3 晶闸管的选择 (4)
2.4 平波电抗器的参数计算 (5)
3 触发电路的设计 (6)
3.1 触发电路的作用及要求 (6)
3.2 触发电路的选择 (7)
4 保护电路设计 (11)
4.1 过电压保护电路设计 (11)
4.2 过电流保护电路设计 (12)
4.3 缓冲电路的设计 (12)
5 MATLAB仿真及结果分析 (14)
5.1 MATLAB建模及仿真 (14)
5.2 仿真结果及分析 (14)
附录Ⅰ (17)
附录Ⅱ (18)
参考文献 (19)
三相桥式整流电路的设计
1 方案设计
整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用广泛。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。
本设计要求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全波整流比较合理。三相桥式全控和三相桥式半控是常见的三相桥式可控全波整流电路。三相半控桥式整流电路适用于中等容量的整流装置或不要求可逆的电力拖动中，它采用共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组的三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到阴极点为更低的一相中去。该电路在使用中需加设续流二极管，以避免可能发生的失控现象，所以电路不具备逆变能力。虽然三相半控电路相应触发电路较简单，但只能用于整流不能用于逆变，现在很少使用。本设计选择使用三相桥式全控整流电路。
整流电路的输入部分是变压器，作用是降低或减少晶闸管变流装置对电网和其它用电设备的干扰，将整流电路与电网隔离，并将电网电压值转变为整流所需输入值。整流部分是六个晶闸管，是由共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波可控整流电路串联而成。为使整流电路能正常工作，除了要给晶闸管配设可靠的触发电路外，还要有保护电路，以防止各种原因产生的过电压和过电流影响或损坏晶闸管。另外，在使用晶闸管整流装置供电时，其供电电压和电流中，含有各种谐波成份。当控制角α增大，负载电流减小到一定程度时，还会产生电流断续现象，造成对变流器特性的不利影响。当负载为直流电动机时，由于电流断续和直流电动机的脉动，会使晶闸管导通角θ减小，整流器等效内阻增大，电动机的机械特性变软，换相条件恶化，并且增加电动机的损耗。因此，需要在直流电路内串接平波电抗器，以限制电流的脉动分量，维持电流连续。
2 主电路分析及元件的选择
经上述方案确定，主电路主要包括整流变压器、整流电路、触发电路、保护电路、平波电抗器、直流电机几部分。
2.1 主电路的原理分析
主电路原理图如图1所示，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。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。通过调节触发电路的控制电压CO U 改变晶闸管的控制角 ，从而改变输出电压d U 和输出电
流d I 对负载进行控制。三相桥式全控整流电路的一些特点如下：
1）每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
2）对触发脉冲要求：6个晶闸管的脉冲按VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6的顺序，相位依次差60o ；共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120o ，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120o ；同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180o 。
3）整流输出电压d 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。
图1 主电路原理图
2.2 整流变压器的选择
变压器的主要任务就是将整流电路与电网隔离，并把交流电压值匹配成需要的大小。整流电路在接入电网时由于变压器一次侧电压为380V ，大于电动机的额定电压，所以选用降压变压器。为得到零线，变压器二次侧必须接成星型，而一次侧接成三角形，这样可以避免三次谐波电流流入电网，减少对电源的干扰。一般记变压器二次侧电压值为2U ，则取2U 大小时需考虑的因素有：
(1)2U 值的大小首先要保证满足负载所要求的最大直流平均电压d U 。
(2)实际上，晶闸管并非理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降T U 。
(3)变压器漏抗的存在，导致晶闸管整流装置在换相程中产生换相压降x U ?。
(4)整流电路对直流电动机供电时，为保证流过电机的电流连续平滑，一般都需串接足够大电感的平波电抗器。平波电抗器具有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时，会产生一定的电压降。
(5)当负载电流较大时，电机的端电压除考虑电动机的额定电压D U 外，还需考
虑电动机电枢电阻的压降。在最大负载电流时，电机的端电压应为电动机的额定电压D U 和超载电流()d max D I I -在电枢电阻D R 上压降之和。
可见，考虑电路实际情况后的2U 应该比理想情况下的值大。理想情况下，变
压器一次侧相电压为1U ＝380V ，变压器二次侧线电压为交流电压在数值上等于输出的负载上的直流电压，即为直流电机的额定电压220V ，所以2e U ＝220V 。变压器二次侧相电压计算： V U U 02.1273/e 22== (1) 取实际二次侧电压值V U 1302=，则变压器的变比：
923.2/21==U U K (2)
因为负载为直流电动机带电感，所以输出电流平均值波形近似为一条直线，即平均值数值上与有效值相等，故
308d nom I I A == (3) 根据三相全控桥变压器二次侧电流的有效值2I 的计算公式：
2d d I 0.816I === (4) 可得A I I nom 328.2510.8162==，变压器一次侧电流有效值A K I I 98.85/21==。
根据以上算出的数值，可以直接算得变压器初级容量1S 、次级容量2S 和平均
计算容量S ：
)(98m 1111KVA I U S == (5)
)(98m 2222KVA I U S == (6) )(98)(2121KVA S S S =+= (7)
2.3 晶闸管的选择
合理选择整流晶闸管的主要参数是晶闸管的额定电压和额定电流。选用时，额定电压要留有一定的安全裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍，即
m )3~2(U U TN = (8) 其中，m U 为电路中晶闸管可能承受的电压峰值，对于三相全控整流电路：
2m 6U U = (9) 可得： )(2.955~8.6366)3~2()3~2(2m V U U U TN =?== (10)
额定电流即通态平均电流，是按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。因此在使用时应按照实际波形的电流与通态平均电流所造成的热效应相等，即有效值相等的原则来选取晶闸管的此项电流定额，并留有一定的裕量。一般取其通态平均电流为按此原则所得计算结果的1.5～2倍。由公式： 57.1)(VT AV T I I = (11) 式中VT I 为晶闸管的电流有效值。对三相全控整流电路，流过晶闸管电流的有效值： 当60α?≤，
0.577VT d I I = (12)
当60α?>，
VT d I = (13) 若60α?>，则 ??????++=)3(cos 12.342d απU U (14)
将d U =220V ，2U =170V 代入上式可得o 46.1=α，与60α?>相矛盾，故60α?≤，此时：
αcos 2.342d U U = (15)
再次代入d U 和2U ，可得o 43.7=α。所以可得各晶闸管电流有效值： )(4.226~8.16957.1577.0)2~5.1(57.1)2~5.1(d )(A I I I AT AV T === (16)
综上，整流部分选用额定电压)(800V U TN =，额定电流)(200)(A I AV T =的晶闸管。
2.4 平波电抗器的参数计算
对于直流电动机负载的可控整流电路，为了使晶闸管整流供电的直流电动机即使在最轻负载下(dmin d I I =)，也能工作在电流连续段机械特性的直线上，要求电枢回路的临界电感量为 dmin 2693.0I U L = (17)
其中，mi n d I 为最小负载时对应的最小电流，一般取电动机额定电流的5％～6％，
则有：
min (5%~10%)(0.05~0.1)30815.4~30.8d nom I I A A ==?= (18)
将其代入式(17)，可算得平波电抗器电感 5.72~2.86
L mH mH =。
3 触发电路的设计
3.1 触发电路的作用及要求
晶闸管触发电路的形式很多，常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路等等。
晶闸管最重要的特性是可控的正向导通特性。当晶闸管的阳极加上正向电压后,还必须在门极与阴极之间加上一个具有一定功率的正向触发电压才能导通。这一正向触发电压是由触发电路提供的，根据具体情况这个电压可以是交流、直流或脉冲电压。由于晶闸管被触发导通以后，门极的触发电压即失去控制作用，所以为了减少门极的触发功率，常常用脉冲触发。触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉。晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提供的数据，但也不能太大，以免损坏其控制极。在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。
为了保证晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下要求：(1)触发信号要有足够的功率
为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流必须大于晶闸管产品参数提供的门极触发电压与触发电流值，即必须保证具有足够的触发功率。同时，触发信号也不许超过规定的门极最大允许峰值电压与峰值电流，以免坏晶闸管的门极。在触发信号为脉冲形式时，只要触发功率不超过规定值，允许触发电压或触发电流的幅值在短时间内大大超过铭牌规定值。
(2)触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步
为了保证电路的品质及可靠性，要求晶闸管在每个周期都在相同的相位上触发。因此，晶闸管的触发电压必须与其主回路的电源电压保持固定的相位关系，即实现同步。实现同步的办法通常是选择触发电路的同步电压，使其与晶闸管主电压之间满足一定的相位关系。
(3)触发脉冲要有一定的宽度和前沿陡度
为使被触发的晶闸管能保持住导通状态，晶闸管的阳极电流在触发脉冲消失前必须达到擎住电流，此触发脉冲应具有一定的宽度，不能过窄。特别地，负载为电感性负载时，电路中电流不能突变，更需要较宽的触发脉冲，才可使元件可
靠导通。此外，很多晶闸管电路还要求触发脉冲具有陡的前沿，以实现精确的触发导通控制。
(4)触发电路要与主电路保持同步
三相桥式半控整流电路的触发电路必须将晶闸管的触发电路与主电路相结合，使触发脉冲与主电路的相位同步。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，还应该保证每个晶闸管的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，称为触发电路的定相。为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路的电网，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使一致的。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。
(5)触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求
触发脉冲的移相范围取决于主电路的特点、负载性质及整流电路的用途。例如，单相全控桥电阻负载要求触发脉冲移相范围为o 180，而电感性负载时的移相范围为o 90。
3.2 触发电路的选择
图2是同步信号为锯齿波的触发电路。此电路输出可为单窄脉冲，也可以为双窄脉冲，以适用于有两个晶闸管同时导通的电路，例如三相全控桥。电路分为三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移项、同步环节。其中，脉冲形成环节由晶体管4V 、5V 组成，7V 、8V 起脉冲放大作用。锯齿波电压形成采用恒流源电路方案，由1V 、2V 、3V 和2C 等元件组成，1V 、VS 、2RP 和3R 为一恒流源电路。同步环节是由同步变压器TS 和作用同步开关用的晶体管2V 组成的，同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的二次电压来控制2V 的通断作用，从而保证了处罚脉冲和主电路同步。
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普及。集成晶闸管触发电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。目前国内常用的晶闸管触发电路有KJ 系列和KC 系列。
图2 同步信号为锯齿波的触发电路
图3 KJ004内部电路原理图
图3为KJ004内部电路原理图，从图中可以看出，它与分立元件的锯齿波移项触发电路相似。可分为同步、锯齿波形成、移项、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。用3个KJ004集成块和一个KJ041集成块即可生成六路双脉冲，再由六个晶体管进行放大，即构成完整的三相全控桥触发电路如图4所示。
图4 三相全控桥整流电路的集成触发电路
以上的触发电路均为模拟量的，其优点是结构简单、可靠，缺点是易受电网电压影响，触发脉冲的不对称度较高。
TC787触发块也可以提供完全独立的六路触发脉冲，它主要适用于三相可控硅移相触发电路和三相三极管脉宽调制电路，以构成多种调压调速和变流装置，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽，外接元件少等优点；而且装调简便，使用可靠。只需要一块这样的集成电路，就可实现三相桥式全控整流的三相移相。它总共有18只管脚，管脚排列示意图如图5所示。
图5 TC787管脚图
图6 TC787内部结构图
TC787由三路相同的部分：同步过零和极性检测、锯齿波形成、锯齿波比较，经过抗干扰锁定、脉冲形成等电路形成三相触发调制脉冲或方波，由脉冲分配电路实现全控、半控的工作方式，再由驱动电路完成输出驱动，其内部结构图如图6所示，各管脚功能见附录Ⅰ。
三相同步电压经过T型网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压，通过过零检测和极性判别电路检测出零点和极性后，在Ca、Cb、Cc三个电容上积分形成锯齿波。由于采用集中式恒流源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交相点，移相电压由4脚通过电位器或外电路调节而取得。抗干扰电路具有锁定功能，在交相点以后锯齿波或移相电压的波动将不能影响输出，保证交相唯一并且稳定。脉冲分配及驱动电路是由6脚控制脉冲分配的输出方式。5脚为保护端，当系统出现过流过压时，将5脚置高电平VH，输出脉冲即被禁止。5脚还可以用作过零触发系统的控制端，输出端可驱动功率管，经脉冲变压器触发可控硅；也可直接驱动光电耦合器，经隔离触发可控硅或驱动三级管。本设计选用TC787作为驱动电路单元。
4 保护电路设计
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，采用合适的过电压保护、过电流保护、u t d d 保护和i t d d 保护也是很重要的。
4.1 过电压保护电路设计
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。外因过电压主要来自雷击哈系统中的操作过程等外部原因，包括操作过电压、雷击过电压；内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括换项过电压和关断过电压。
交流侧过电压一般都是外因过电压，一般用RC 过电压抑制电路抑制外因过电压。通常是在变压器次级(元件侧)并联RC 电路，吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转化为电容器的电场能而储存起来。串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一部分能量并且抑制LC 回路可能产生的振荡。当整流器容量较大时，RC 电路也可以接在变压器的电源侧。其电路图如图4所示。
图7 阻容过电压保护电路
直流侧过电压保护也可采用上述方法，考虑到RC 会影响系统的反应速度，并且会增大i t d d ，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护，如图7所示：
图8 压敏电阻保护电路
晶闸管两端可能的过电压发生在关断或者换项过程中，可以直接将RC 并联在晶闸管两端进行保护，电路图如下：
图9 压敏电阻保护电路
4.2 过电流保护电路设计
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。过电流分为过载和短路两种情况。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。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，过电流继电器整定在过载是动作。采用快速熔断器是电力电子装置中最有效应、应用最广泛的一种过电流保护措施。本设计采用快速熔断器来实现晶闸管过电流保护。
4.3 缓冲电路的设计 缓冲电路又称吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、u t d d 或者过电流和i t d d ，减小器件的开关损耗。缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为u t d d 抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和
i t d d ，减小器件的开通损耗，可将关断缓冲电路和开通电路结合在一起，称为复合缓冲电路。还有另外一中分类方式：缓冲电路中储能元件的能量如果能消耗在吸收电阻上，则称其为馈能式缓冲电路或无损吸收电路。 产生i t d d 过大的可能原因有：在晶闸管换相过程中交流侧线电压相当于短路，交流侧阻容保护的电容放电造成i t d d 过大；换相时因直流侧整流电压突然增高，对阻容保护电容进行充电造成i t d d 过大。限制i t d d 的措施主要有：1、在晶闸管阳极回路串入电感s L ；2、采用整流式阻容吸收装置；本设计采用的是第一种方法。
d d抑制电路
图10
i t
对于带有整流变压器和交流侧阻容保护的交流装置，因变压器漏电感
L和交
T
流侧RC吸收电路组成了滤波环节，使由交流电网入侵的前沿陡、幅值大的过电压有较大衰减，并使作用于晶闸管的正向电压上升率
d d大为减小。在无整流变压
u t
器供电的情况下，则应在电源输入端串联在数值上相当于变压器漏感的进线电感以抑制
d，并起到限制短路电流的作用。图10所示的缓冲电路被称为充放电型
u t
RCD缓冲电路，适用于中等的容量的场合。
综合以上所有电路，可得系统总电路图见附录Ⅱ。
5 MATLAB 仿真及结果分析
根据上述电路图及已知电机参数仿真电机额定负载时的工作情况，获得电路参数及相关波形，以验证设计的正确性。
5.1 MATLAB 建模及仿真
由电机与拖动基础知识及已知电机参数，可计算仿真电路数据如下： )min /(1646.0100018.03082201-?=?-=-=Φr V n R I U C N a N N N e (19) 可得额定负载转矩：
m N I C I C T a e a ?=??=Φ=Φ=2.4843081646.055.955.9t
(20)
按图11在MATLAB 中布局元件并连接电路图，设置好相关属性参数。
图11 三相桥式全控整流电路仿真电路图
5.2 仿真结果及分析
完成上述建模之后，改写触发角的大小即可分别得到α=0o ，60o ，90o 时的负载电压、负载电流、晶闸管端电压及触发信号的波形如下：
图12 α=0o时的输出波形
图13 α=60o时的输出波形
图14 α=90o时的输出波形
由波形图可以看出，仿真所用的驱动模块释放的是双窄波触发脉冲，脉冲时序准确。对比三幅波形图可看出，对触发角的控制可以有效地改变输出电压的波形，从而改变负载电压的平均值，控制电机转速。当α=0o时，负载电压波形较平稳，平均值较大；α=60o时，负载电压最小值已经接近0V，可见α=60o是电机调控的分界点，α高于60o时，电路工作会出现逆变状态。而当α=90o时，负载电压波形在正负半轴分布的面积近似，此时电机获得的电压平均值和有效值为0。从图还可以看到，电路运转之后，负载电流由0变大，在经过一段时间的波动后无限趋近于一稳定值，这是由于电机属于感性负载的原因。
可见，设计电路顺利完成了将三相交流电源转变为适合电机工作的直流电压，
并且能通过控制触发角的大小改变输出电压，控制电机的运行。
表1 TC787管脚功能表
图15 系统总电路图
参考文献
[1]王兆安，黄俊主编.电力电子技术. 北京：机械工业出版社，2000.
[2]李发海，王岩主编.电机与拖动基础. 北京：清华大学出版社，2005.8
[3]周渊深主编. 电力电子技术与MATLAB仿真. 北京：中国电力出版社，2006.5
[4]张润和主编.电力电子技术及应用. 北京：北京大学出版社，2008.8
[5]王维平主编.现代电力电子技术及应用[M]. 南京：东南大学出版社，2000
[6]莫正康主编.电力电子应用技术. 北京：机械工业出版社，2000.
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 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
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 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。
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1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VT1流向负载，再经VT6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ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl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VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2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ud=ua-uc=uac 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VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2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ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
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。
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°。
三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故 障分析 摘要：设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。以三相桥式全控整流电路为分析对象，利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形，根据输出波形分析整流器件发生故障的种类，判断故障发生类型，确定发生故障的晶闸管，实现进一步故障诊断。运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真，通过分析可以对故障类型给予初步判断，对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。 关键词：Matlab；三相整流桥；电力电子故障 Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier Zhang lu-xia College of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076 Tutor: Wu yan Abstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance.. key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble 目录 1 引言 (2)
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。
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 = - =
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章绪论错误!未定义书签。 1. 电子技术的发展趋势错误!未定义书签。 2. 本人的主要工作错误!未定义书签。 第2章主电路的设计及原理错误!未定义书签。 1. 总体框图错误!未定义书签。 2. 主电路的设计原理错误!未定义书签。 带电阻负载时错误!未定义书签。 阻感负载时错误!未定义书签。 3. 触发电路错误!未定义书签。 4. 保护电路错误!未定义书签。 5. 参数计算错误!未定义书签。 整流变压器的选择错误!未定义书签。 晶闸管的选择错误!未定义书签。 输出的定量分析错误!未定义书签。 第3章MATLAB的仿真错误!未定义书签。 1. MATLAB仿真软件的简介错误!未定义书签。 2. 仿真模拟图错误!未定义书签。 3. 仿真结果错误!未定义书签。 第4章结束语错误!未定义书签。 参考文献错误!未定义书签。 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)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等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数，从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。 在电力谐波治理方面的应用 有源滤波是治理日益严重的电力系统谐波的最理想方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年代初提出来的，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，从而实现实时补偿谐波电流的目的。随着中国电能质量治理工作的深入开展，使用以瞬时无功功率理论为理论基础的有源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。 在不间断电源(UPS)中的应用 UPS紧急供电系统是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证，是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。现代UPS普遍采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率和可靠性。 电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问，它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征，比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛，并且能与其它学科相互融合和相互发展。 2. 本人的主要工作 （1）设计一个三相桥式全控整流电路。
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 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 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 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。 目录 摘要....................................................................................... - 2 - Abstract .................................................................................. - 3 - 第一章引言 .......................................................................... - 4 - 1.1 设计背景....................................................................... - 4 - 1.2 设计任务....................................................................... - 4 - 第二章方案选择论证 .......................................................... - 6 - 2.1方案分析........................................................................ - 6 - 2.2方案选择........................................................................ - 6 - 第三章电路设计 ................................................................ - 7 - 3.1 主电路原理分析............................................................ - 7 - 第四章仿真分析 ................................................................ - 9 - 4.1 建立仿真模型 ............................................................... - 9 - 4.2仿真参数的设置 .......................................................... - 10 - 4.3 仿真结果及波形分析................................................... - 11 - 第五章设计总结 ................................................................ - 26 - 致谢................................................................................. - 27 - 参考文献............................................................................... - 28 -三相桥式全控整流电路设计
三相桥式全控整流电路的设计与仿真
三相全控桥式整流电路
三相桥式整流电路及其MATLAB仿真..
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