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三相桥式整流电路课程设计

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三相桥式整流电路课程设计

目录

1.原理及方案 (2)

2.主电路的设计与器件的选择 (3)

2.1三相全控桥工作原理 (3)

2.2三相全控桥的工作特点 (4)

2.3阻感负载时的波形分析 (5)

2.4参数计算 (8)

3.触发电路的设计 (10)

3.1集成触发电路 (10)

3.2 KJ004的工作原理 (11)

3.3集成触发器电路图 (13)

3.4用altium designer 绘制集成触发电路 (14)

4.保护电路的设计 (15)

4.1晶闸管的保护电路 (15)

4.2交流侧保护电路 (16)

4.3直流侧阻容保护电路 (17)

5.三相桥式整流电路MATLAB仿真 (18)

5.1电路的构成及其工作原理 (18)

5.2 建模 (19)

5.3参数的设置 (19)

5.4仿真结果 (20)

5.5仿真结果分析 (24)

心得体会 (25)

参考文献 (26)

三相桥式整流电路的设计

1.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

2.主电路的设计与器件的选择

设计要求是设计一三相桥式整流电路,负载为直流电动机,电机技术数据如下:220V nom =U ,A I 308nom =,1000r/min nom =N ,196Vmin/r .0e =C ,

Ω=18.0a R

2.1三相全控桥工作原理

如图2-1所示,为三相桥式全控带电动机负载,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。

图2-1 三相桥式全控整流电路带电动机负载原理图

2.2三相全控桥的工作特点

三相桥式全控整流电路带电动机负载原理图如图2-1所示,它主要是在不同阶段通过控制共阴极与共阳极的晶闸管导通与关断来实现整流作用的,现具体介绍不同阶段各晶闸管的工作情况,如表格2-2所示

表2-2三相桥式全控整流电路阻感负载(触发角α=0°)时晶闸管工作情况

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

不能为同一相器件。

⑵对触发脉冲的要求:

按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位依次差60°

共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°

共阳极组VT4、VT6、VT2的脉冲也依次差120°

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°。

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⑶

d

路。

⑷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。

2.3阻感负载时的波形分析

三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电(即用于直流电机传动),下面主要分析阻感负载时的情况,带反电动势阻感负载的情况,与带阻感负载的情况基本相同。

1.当α≤60°时,d u 波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相似,各晶闸管的通断情况、输出整流电压d u 波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。区别在于负载不同时,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流 d i 波形不同,电阻负载时 d u 波形与 d i 的波形形状一样。而阻感负载时,由于电感的作用,使得负载电流波形变得平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似为一条水平线。图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0°和α=30°的波形。

i

图2-3三相全控桥式带阻感负载(α=30°)时的波形图

2.定量计算

当α≤?60时,d u 波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相似,整流输出电压连续时的平均值为: αωωπ

απ

α

π

cos 2.34U t)d(sin 63

1

22323

==

?++t U U d (2-3-1)

当α>?60时,带电阻负载,整流电压平均值为: )]3

cos([12.34U t)(sin 63

223

απ

ωωπ

π

α

π

++==

?

+td U U d (2-3-2)

输出电流平均值为

R

U I d

d = (2-3-3)

当整流变压器为星型接法,带阻感负载时,变压器二次侧电流波形如图2-3所示,为正负半周各宽120°,前沿相差180°的矩形波,其有效值为: d d d I I I 816.03

2

)3

2)(-I 32(I 212d 2

d ==?+?=

πππ (2-3-4) 三相桥式全控整流电路接,反电动势阻感负载时,在负载阻感足够大足以使负载电流连续的情况下电路工作情况与电感性负载相似,电路中各处电压 电流波形均相同,仅在计算d I 时有所不同,接反电动势阻感负载的d I 为: R

E

U I d d -= (2-3-5) 晶闸管的参数:

(1)电压额定:晶闸管在三相桥式全控整流过程中承受的峰值电压

26U U up =考虑安全裕量,一般晶闸管的额定电压为工作时所承受峰

值电压的2~3倍。即up U U )(额3~2=

(2)电流额定:通态平均电流VT I ,考虑安全裕量,应选用的通态平均电流

为计算的(1.5~2)倍,即57

.1)

2~5.1(VT

N I I = (3)整流变压器的参数:很多情况下晶闸管整流装置所要求的变流供电压

与电网电压往往不能一致,同时又为了减少电网与整流装置的相互干扰,可配置整流变压器。变压器的一、二次容量为223I U S =

3.当α>60°时,阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同,电阻负载时d

u 波形不会出现负的部分,而阻感负载时,由于电感L 的作用,d u 波形会出现负的部分。图2-4给出了α=90°时的波形。若电感L 值足够大,d u 中正负面积将基本相等,d u 平均值近似为零。这说明,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90°。

图2-4三相全控桥式带电感负载(α=90°)时的波形图

2.4参数计算

(1)电动机的等效电阻Ω=18.0a R ;

(2)变压器二次侧相电压有效值:

触发角的确定:

触发角?=24.16α;

变压器二次侧电压的峰值:

u

负载电流平均值的最小值:

A I I nom d 5.1830806.006.0m in =?==; (2-4-4)

(3)等效电感的值:

(4)电动机的等效反电动势:

V N C E 1961000196.0nom e =?==; (2-4-6)

(5)整流电路的输出值:

整流输出电压的平均值:

V U U 22024.61cos 4.19534.2cos 34.22d =??==?α;(2-4-7)

电流平均值:

变压器二次侧电流有效值:

(6)晶闸管的选择:

本电路中晶闸管承受的最大反向电压:

流过晶闸管的电流有效值:

考虑一定的安全裕量,则晶闸管的额定电压:

V U N 1616.64~1077.76538.883~2=?=)(; (2-4-12)

晶闸管的额定电流:

A I N 98~5.7357.19.76)2~5.1(=÷?=; (2-4-13)

(7)变压器的选择:

变压器的二次侧功率:

36822.57VA 8.108195.43322=??==I U S ; (2-4-14)

一次侧的功率和二次侧功率是相等的

3.触发电路的设计

控制晶闸管的导通时间需要触发脉冲,常用的触发电路有单结晶体管触发电路,设计利用KJ004构成的集成触发器实现产生同步信号为锯齿波的触发电路。

3.1集成触发电路

本系统中选择模拟集成触发电路KJ004,KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中,作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度的移相脉冲,可以方便地构成全控桥式触发器线路。KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、 对同步电压要求低,有脉冲列调制输出端等功能与特点。原理图如3-2所示:

图3-2 集成触发电路

3.2 KJ004的工作原理

如图3-2 KJ004的电路原理图所示,点划框内为KJ004的集成电路部分,它与分立元件的同步信号为锯齿波的触发电路相似。V1~V4等组成同步环节,同步电压s u 经限流电阻R20加到V1、V2基极。在s u 的正半周,V1导通,电流途径为(+15V -R3-VD1-V1-地);在s u 负半周,V2、V3导通,电流途径为(+15V -R3-VD2-V3-R5-R21―(―15V ))。因此,在正、负半周期间。V4基本上处于截止状态。只有在同步电压|s u |<0.7V 时,V1~V3截止,V4从电源十15V 经R3、R4取得基极电流才能导通。

电容C1接在V5的基极和集电极之间,组成电容负反馈的锯齿波发生器。在V4导通时,C1经V4、VD3迅速放电。当V4截止时,电流经(+15V -R6-C1-R22-RP1-(-15V))对C1充电,形成线性增长的锯齿波,锯齿波的斜率取决于流过R22、RP1的充电电流和电容C1的大小。根据V4导通的情况可知,在同步电压正、负半周均有相同的锯齿波产生,并且两者有固定的相位关系。

V6及外接元件组成移相环节。锯齿波电压uC5、偏移电压Ub、移相控制电压UC分别经R24、R23、R26在V6基极上叠加。当ube6>+0.7V时,V6导通。设uC5、Ub为定值,改变UC,则改变了V6导通的时刻,从而调节脉冲的相位。

V7等组成了脉冲形成环节。V7经电阻R25获得基极电流而导通,电容C2由电源+15V经电阻R7、VD5、V7基射结充电。当 V6由截止转为导通时,C2所充电压通过 V6成为 V7基极反向偏压,使V7截止。此后C2经(+15V-R25-V6-地)放电并反向充电,当其充电电压uc2≥+1.4V时,V7又恢复导通。这样,在V7集电极就得到固定宽度的移相脉冲,其宽度由充电时间常数R25和C2决定。

V8、V12为脉冲分选环节。在同步电压一个周期内,V7集电极输出两个相位差为180°的脉冲。脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。如在us正半周V1导通,V8截止,V12导通,V12把来自V7的正脉冲箝位在零电位。同时,V7正脉冲又通过二极管VD7,经V9~V11放大后输出脉冲。在同步电压负半周,情况刚好相反,V8导通,V12截止,V7正脉冲经 V13~V15放大后输出负相脉冲。

说明:

1) KJ004中稳压管VS6~VS9可提高V8、V9、V12、V13的门限电压,从而提高了电路的抗干扰能力。二极管VD1、VD2、VD6~VD8为隔离二极管。

2) 采用KJ004元件组装的六脉冲触发电路,二极管VD1~VD12组成六个或门形成六路脉冲,并由三极管V1~V6进行脉冲功率放大。

3) 由于 V8、V12的脉冲分选作用,使得同步电压在一周内有两个相位上相差的脉冲产生,这样,要获得三相全控桥式整流电路脉冲,需要六个与主电路同相的同步电压。因此主变压器接成D,yn11及同步变压器也接成D,yn11情况下,集成触发电路的同步电压uSa、uSb、uSc分别与同步变压器的uSA、uSB、uSC相接 RP1~RP3为锯齿波斜率电位器,RP4~RP6为同步相位。

3.3集成触发器电路图

三相桥式全控触发电路由3个KJ004集成块和1个KJ041集成块(KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门)及部分分立元件构成,可形成六路双脉冲,再由六个晶体管进行脉冲放大即可,分别连到VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6的门极。6路双脉冲模拟集成触发电路图如图3-3所示:

图3-3集成触发电路电路图

3.4用altium designer绘制集成触发电路

3.4.1 KJ004各引脚的作用

引脚1:输出引脚9:综合比较引脚2:空引脚10:空

引脚3:锯齿波形成引脚11:微分阻容引脚4:锯齿波形成引脚12:微分阻容引脚5:-Vee(1K)引脚13:封锁调制引脚6:空引脚14:封锁调制引脚7:接地引脚15:输出

引脚8:同步输入引脚16:接+Vcc

4.保护电路的设计

为了保护设备安全,必须设置保护电路。保护电路包括过电流与过电流保护,大致可以分为两种情况:一种是在适当的地方安装保护器件,例如R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器等;另一种则是采用电子保护电路,检测设备的输出电压或输入电流,当输出电压或输入电流超过允许值时,借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态,从而抑制过电压或过电流的数值。

本例中设计的三相桥式全控整流电路为大功率装置,故考虑第一种保护方案,分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。

4.1晶闸管的保护电路

⑴晶闸管的过电流保护:过电流可分为过载和短路两种情况,可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt,可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制;对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。如图4-1所示:

图4-1串联电感及熔断器抑制回路

⑵晶闸管的过电压保护:晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。晶闸管元件在反向阻断能力恢复前,将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复

电流。当阻断能力恢复时,因反向恢复电流很快截止,通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压,即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害,一般在元件的两端并联RC电路。如图4-2所示:

图4-2并联RC电路阻容吸收回路

4.2交流侧保护电路

晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭,同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现,所以要进行过电压保护,可采用如图4-3所示的反向阻断式过电压抑制RC保护电路。整流电路正常工作时,保护三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值,输出电流很小,从而减小了保护元件的发热。过电压出现时,该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路,电容将吸取过电压能量转换为电场能量;过电压消失后,电容经、放电,将储存的电场能量释放,逐渐将电压恢复到正常值。

图4-3反向阻断式过电压抑制RC电路

4.3直流侧阻容保护电路

直流侧也可能发生过电压,在图4-4中,当快速熔断器熔断或直流快速开关切断时,因直流侧电抗器释放储能,会在整流器直流输出端造成过电压。另外,由于直流侧快速开关(或熔断器)切断负载电流时,变压器释放的储能也产生过电压,尽管交流侧保护装置能适当地保护这种过电压,仍会通过导通的晶闸管反馈到直流侧来,为此,直流侧也应该设置过电压保护,用于抑制过电压。

图4-4直流侧阻容保护

5.三相桥式整流电路MATLAB仿真

5.1电路的构成及其工作原理

三相桥式全控整流电路原理图如图2-1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。同理,三相半波整流电路称为3脉动整流电路。α>0时,Ud的波形出现缺口,随着α角的增大,缺口增大,输出电压平均值降低。当α=2π/3时,输出电压为零,所以电阻性负载时,α的移相范围是O~2π/3;当O≤α≤π/3时,电流连续,每个晶闸管导通2π/3;当π/3≤α≤2π/3时,电流断续,个晶闸管导通小于2π/3。α=π/3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。

5.2 建模

4-2三相桥式全控整流电路仿真模型

根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如图4-2所示,设置三个交流电压源V1,V2,V2相位角依次相差120°,得到整流桥的三相电源。用6个Thyristor构成整流桥,实现交流电压到直流电压的转换。6个PULSE generator产生整流桥的触发脉冲,且从上到下分别给1~6号晶闸管触发脉冲

5.3参数的设置

三相电源的相位互差120°,交流峰值电压为159.55V,频率为50 Hz。晶闸管的参数为:Rn=O.001 Ω,Lon=0.000 1 H,Vf=0 V,Rs=50 Ω,Cs=250×10-9。

负载电阻性设R=0.18 Ω,电感性负载设L=7.31mH。脉冲发生器脉冲宽度设置为脉宽的20 %,脉冲高度为5 V,脉冲周期为0.02 s,脉冲移相角随着控制角的变化对“相位角延迟”进行设置。

(1)三相电源的设置情况

三相电源的相位互差120°,V1为0°,V2为-120°,V3为120°,频率为50HZ,电压峰值为159.55V。

(2)脉冲的仿真情况

根据触发角为61.24°,所以晶闸管VT1,VT3,VT5,VT4,VT6,VT2的延迟时间分别为0.0034s,0.01s,0.0167s,0.0134s,0.02s,0.0267s

5.4仿真结果

(1)触发角61.24°时的三相电源,脉冲,电压,电流,晶闸管VT1电压的仿真

图5-4-1 触发角为61.24°时的仿真图

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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