第3章交流-直流变换器习题（2） 第1部分：填空题 1.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于 U2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0-150o，使负载电流连续的条件为α ≤30o (U2为相电压有效值)。 2.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120o，当它带阻感负载时，α的移相范围为 0-90 o。 3.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0-120 o，u d波形连续得条件是α≤60o。 4.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流id 断续和连续的临界条件是ωRC = ，电路中的二极管承受的最大反向电压为U2。
5.填写下表 三相整流电路比较 第2部分：简答题 1.三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？ 如果不是，它们在相位上差多少度？ 答：不是同一点，相位相差180 ?。 2.有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的 触发角都是 α ，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说， 例如都是阿相，在相位上差多少度？ 答：相位相差180 ? 。 3.在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电 压 u波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？ d
答：如果有一个晶闸管不能导通，则输出电压缺2个波头。以晶闸管VT1不能导通为例。如果有一个晶闸管被击穿而短路，同组其它晶闸管会依次因相间短路而击穿。 4.单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负 载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？ 答：单相桥式全控整流电路中，当负载为电阻负载时，晶闸管移相范围是0 ?～180 ?。当负载为电感负载时，晶闸管移相范围是0 ?～90 ?。三相桥式全控整 流电路中，当负载为电阻负载时，晶闸管移相范围是0 ?～120 ?。当负载为电感负载时，晶闸管移相范围是0 ?～90 ?。
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。
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°。
20．试计算第3题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27。 解：在第3题中已知电路为单相全控桥，其输出电流平均值为 I d＝38.99（A） 于是可得： I23＝22I d∕3π＝22×38.99∕3π＝11.7（A） I25＝22I d∕5π＝22×38.99∕5π＝7.02（A） I27＝22I d∕7π＝22×38.99∕7π＝5.01（A） 21．试计算第13题中i2的5、7次谐波分量的有效值I25、I27。 解：第13题中，电路为三相桥式全控整流电路，且已知 I d＝23.4（A） 由此可计算出5次和7次谐波分量的有效值为： I25＝6I d∕5π＝6×23.4∕5π＝3.65（A） I27＝6I d∕7π＝6×23.4∕7π＝2.61（A） 22．试分别计算第3题和第13题电路的输入功率因数。 解：①第3题中基波电流的有效值为： I1＝22I d∕π＝22×38.99∕π＝35.1（A） 基波因数为 ν＝I1∕I＝I1∕I d＝35.1∕38.99＝0.9 电路的输入功率因数为： λ＝να cos＝0.9 cos30°＝0.78 ②第13题中基波电流的有效值： I1＝6I d∕π＝6×23.39∕π＝18.243（A） 基波因数为 ν＝I1∕I＝I1∕I d＝0.955 电路的输入功率因数为： λ＝να cos＝0.955 cos60°＝0.48 23．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？ 答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点： ①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器； ②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值U d 是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值I d是三相桥式电路的2倍。 ③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压
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。
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
第一章绪言 1.1设计背景 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。 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、测量系统和发电机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、电容、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Simulink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全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路，与三相半波整流电路相比，三相桥式整流电路的电源利用率更高，应用更为广泛。 1.2 设计任务 《晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真》 一、设计内容及技术要求： 计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点，已经广泛应用于电力电子电路（或系统）的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物试制和调试相互补充，最大限度地降低设计成本，缩短系统研制周期。可以说，电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和试验过程。通过本次仿真，学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优
3章 交流-直流变换电路 课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0? ≤a ≤ 180? 。 2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0? ≤a ≤ 180? ，其承受的最大正反向电压均为 22U ，续流二极管承受的最大反向电压为 22U （设U 2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 0? ≤a ≤ 180? ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 22U 和 22U ；带阻感负载时，α角移相范围为 0? ≤a ≤ 90? ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为22U 和 22U ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器(大电感) 。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角= 180?-2 ; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角= 0? 。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。 6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中，空载时，输出电压为 22U ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 等于 26U ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0?≤a ≤90? ，使负载电流连续的条件为 a ≤30? (U 2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 120? ，当它带阻感负载时，的移相范围为 0?≤a ≤90? 。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高 的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低 的相电压；这种电路角的移相范围是 0?≤a ≤120? ，u d 波形连续的条件是 a ≤60? 。 10* .电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流 i d 断续和连续的临界条件是 C R ω3= ，电路中的二极管承受的最大反向电压为 26U U 2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当从0°～90°变化时，整流输出的电压u d 的谐波幅值随的增大而 增大 ，当从90°～180°变化时，整流输出的电压 u d 的谐波幅值随的增大而 减小 。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L 为足够大。当＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I = 3 2 I d ，交流侧电流中所含次 谐波次数为 6k ±1,k=1,2,3… ，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值 减小 。
单相半波可控整流电路实验
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
重庆三峡学院 实验报告 课程名称电力电子技术 实验名称单相半波可控整流电路实验 实验类型验证学时 2 系别电信学院专业电气工程及自动化 年级班别2015级2班开出学期2016-2017下期 学生姓名袁志军学号201507144228 实验教师谢辉成绩 2017 年 4 月 30 日
填写说明 1、基本内容 （1）实验序号、名称（实验一：xxx）；（2）实验目的；（3）实验原理；（4）主要仪器设备器件、药品、材料；（5）实验内容； （6）实验方法及步骤（7）数据处理或分析讨论 2、要求： （1）用钢笔书写（绘图用铅笔） （2）凡需用坐标纸作图的应使用坐标纸进行规范作图 实验三单相半波可控整流电路实验 一、实验目的 (1)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。 (2)掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。 (3)了解续流二极管的作用。 二、实验所需挂件及附件 型号备注 序 号 1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个 模块。 2 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。 3 DJK03-1 晶闸管触发 该挂件包含“单结晶体管触发电路”模块。 电路 4 DJK06 给定及实验器 该挂件包含“二极管”等几个模块。 件 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器自备 7 万用表自备 三、实验线路及原理 将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的R负载用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式。二极管VD1和开关S1均在DJK06挂件上，电感L d在DJK02面板上，有100mH、200mH、700mH 三档可供选择，本实验中选用700mH。直流电压表及直流电流表从DJK02挂件上得到。 四、实验方法 (1)单结晶体管触发电路的调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器RP1，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°～170°范围内移动?
电力电子技术课程设计报告 三相桥式全控整流电路（阻性、阻感性） 姓名 学号 系（院） 专业 班级 指导教师 2015/6/16
目录 一、研究背景 (1) 1、MATLAB软件 (2) 二、三相桥式全控整流电路工作原理 (4) 1.三相桥式全控整流电路特性分析 (4) 2.带电阻负载时的工作情况： (6) 3.晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示 (6) 4.阻感负载时的工作情况 (7) 三、仿真实验 (8) 1.电阻负载仿真 (9) 2.阻感负载仿真 (11) 四、仿真结果分析 (12) 五、总结 (13)
一、研究背景 1、MATLAB软件 MATLAB简介Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面良好的用户环境。它还包括了Toolbox(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是： (1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。 MATLAB的广泛应用 由于Matlab具有如此之多的特点，在欧美高等院校，Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具：在研究单位、工业部门，Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。 Matlab作为科学计算软件，主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计，它使用方便、输入简捷，运算高效、内容丰富，并且有大量的函数库可提供使用，与Basic，C和Fortran相比，用Matlab编写程序，其问题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述，不需要大量繁琐的编程过程。 利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是：既可以随意改变所设计滤波器的参量，又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波，并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用，因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便，同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径。
摘要 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,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,利用它可以方便地得到大中、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。但是晶杂管相控整流电路中随着触发角α的增大，电流中谐波分量相应增大，因此功率因素很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就构成了PWM整流电路。通过对PWM 整流电路的适当控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因素近似为1。这种整流电路称为高功率因素整流器，它具有广泛的应用前景。 关键词：晶闸管，单相桥式电路，整流
第一章设计要求及方案的选择 1.1设计任务 1、进行设计方案的比较，并选定设计方案； 2、完成单元电路的设计和主要元器件说明； 3、完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择； 4、驱动电路的设计,保护电路的设计； 1.2设计要求 1、负载为感性负载L=700mH,R=500欧姆. 2、电网供电电压为单相220V； 3、电网电压波动为+5%－-10%； 4、输出电压为0～100V.。 1.3 整体方案的选择 单相桥式整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况。 单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。 单相半波相控整流电路因其性能较差，实际中很少采用，在中小功率场合采用更多的是单相全控桥式整流电路。 根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。
3-13. 三相半波可控整流电路带纯电阻负载情况，由整流变压器供电，电源是三相线电压为380V 的交流电网，要求输出电压V U d 220=，输出电流A I d 400=，考虑ο 30min =α，计算整流变压器二次侧容量2S ，与ο 0=α时二次侧容量比较，并计算晶闸管定额。 解：α=30°时，21.17cos d U U α=，可得2217U V = 220 0.55400 d d U R I = ==Ω 2I = =可得2250.35=I A ，2223163020.39==P U I W 流过晶闸管的电流就是变压器的二次侧某相的电流，2vt I I = 晶闸管承受的最大正向电压2FM U ，最大反向电压2RM U = 考虑2~3倍的裕量 ()(2~3)318.9~478.4()1.57 =? =vt T AV I I A 2(2~3)1077~1616()?=RM U V 可选额定电流为400A ，额定电压为1700V 的晶闸管 同理α=0°时，21.17cos d U U α=，2188U V = 2I = =2234.6=I A 2223132314.4==P U I W 3-14. 三相半波可控整流电路中，相电压V U 1102=，负载反电势30E V =，负载电阻 15R =Ω，电感L 值极大以致输出电流可以认为恒定，触发角ο60=α时，求：○1 输出电流平均值和有效值；○2 a 相电流a i 的有效值；○3 画出1VT u 、d i 、d u 、a i 波形。
解：在三相整流可控整流电路中： （1） 负载电流连续： 输出电压平均值： 21.17cos 1.17110cos 6064.35==???=d U U α 输出电流平均值： d d I (U E)/R (64.3530)/15 2.29A =-=-= 输出电流有效值：2 2.29==d I I A （2） a 相电流的有效值等于晶闸管电流有效值： 1.32== =a VT d I I I A （3） 3-17. 三相桥式全控整流电路，负载电阻Ω=4R ，电感H L 2.0=，要求输出电压d U 从 0~220V 之间变化，求：○ 1 不考虑控制裕量，整流变压器二次侧相电压；○ 2 计算晶闸管的电压、电流定额（考虑2倍裕量）；○ 3 变压器二次侧电流有效值2I ；○ 4 变压器二次侧容量2S 。 ()cos cos ααγ-+= 3.34γ=?
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)
PWM整流 电路工作原 理，分析和 相控整流电 路的原理和 性能不同之 处 相控整流电路-正文 采用相位控制方式以实现负载端直流电能控制的可控整流电路。可控是因为整流元件使用具有控制功能的晶闸管。在这种电路中，只要适当控制晶闸管触发导通瞬间的相位角，就能够控制直流负载电压的平均值。故称为相控。 分类 相控整流电路分为单相、三相、多相整流电路3种。 单相整流电路 图1a为单相半波可控整流电路。图中u g为晶闸管的触发脉冲，其工作过程如下：当u2负半周时，晶闸管不导通。在u2正半周时，不加触发脉冲之前，晶闸管也不导通，只有加触发脉冲之后，晶闸管才导通，这时负载R d上流过电流。在电流为零时刻，晶闸管自动关断，为下一次触发导通作好准备，如此循环往复，负载上得到脉动的直流电压u d。晶闸管从开始承受正向电压起到开始导通这一角度称为控制角，以α表示。这样，只要改变控制角α的大小，即改变触发脉冲出现的时刻，就改变了直流输出电压的平均值。触发脉冲总是在电源周期的同一特定时刻加到晶闸管的控制极上，所以，触发脉冲和电源电压在频率和相位上要配合好，这种协调配合的关系称为同步。图1b为单相桥式可控整流电路。它与单相半波可控整流电路相比，其变压器利用系数较高，直流侧脉动的基波频率为交流基波的二倍，故为小功率场合常用的整流电路之一。 这里，脉波数P的概念很重要。所谓脉波数就是在交流电源的一个周期之内直流侧输出波形的重复次数。通常脉波数越多，直流侧输出越平滑，交流侧电流越接近正弦波。为了增加脉波数，可以增加交流侧相数,但是，一般相数增加越多，各相的通电时间变得越短，这样会使整流元件与整流变压器副边绕组的利用率变坏，使装置体积变大，成本提高。图1c为单相桥式半控整流电路，由于可控的晶闸管与不控的二极管混合组成,故称半控。F称续流二极管，若直流电压变为负值，它成为直流侧环流的路径，维持输出电压为零。 单相整流电路比较简单,对触发电路的要求较低,相位同步问题很简单，调整也比较容易。但它的输出直流电压的纹波系数较大。由于它接在电网的一相上，易造成电网负载不平衡,所以一般只用于4kW以下的中小容量的设备上。如果负载较大，一般都用三相电路。 三相整流电路 当整流容量较大，要求直流电压脉动较小,对快速性有特殊要求的场合,应考虑采用三相可控整流电路。这是因为三相整流装置三相是平衡的，输出的直流电压 和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后时间短。图2为三相桥式全控整流电路及其
第二章 单相可控整流电路 一、单项选择题： 1.单相桥式全控整流纯电阻负载电路,触发角 >0,则输出电压的脉动频率与输入交流电压频率之比为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 2..单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) A.90° B.120° C.150° D.180° 3.单相全控桥大电感负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A. 2 2 U 2 B. 2U 2 C.22 U 2 D. 6U 2 4..单相全控桥电阻性负载电路中，晶闸管可能承受的最大正向电压为( ) A. 2U 2 B.22U 2 C. 1 22U 2 D. 6U 2 5.单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α的移相范围是( ) A.0°～90° B.0°～180° C.90°～180° D.180°～360° 6.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ=( ) A.π-α B.π+α C.π-δ-α D.π+δ-α 7.单相半控桥式整流电路带纯电阻性负载时，晶闸管承受正向电压的最大值为( ) A.2U 221 B.2U 2 C.2U 22 D.2U 6 8.单相半控桥式整流大电感负载电路中，为了避免出现一个晶闸管一直导通，另两个整流二极管交替换相导通的失控现象发生，采取的措施是在负载两端并联一个（ ） A.电容 B.电感 C.电阻 D.二极管 9.带电感性负载的单相半控桥式整流电路，晶闸管α的移相范围为( )。 A.0°～90° B.0°～180° C.0°～120° D.0°～150° 10.单相全控桥，带大电感负载，晶闸管所承受的最大反向电压为( )。 A. 2 2U 2 B.22U 2 C.2U 2 D.2U 2 11..串联平波电抗器的反电动势负载的单相全控桥，负载电流连续时，晶闸管导通角
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。
1 引言 电力电子技术是利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,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,利用它可以方便地得到大中、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。 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特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流的基础是整流电路。整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。典型的单相可控整流电路包括单相半波可控整流电路、单相整流电路、单相全波可控整流电路及单相桥式半控整流电路等。单相可控整流电路的交流侧接单相电源。 这次课程设计我设计的是单相桥式全控整流电路电阻性负载，与单相半波可控整流电路相比，桥式全控的电源利用率更高一些，应用范围更广泛一些。 2 单相桥式全控整流电路 2.1 单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况分析 单相桥式全控整流电路带电阻负载电路如图2-1： 图2.1 单相桥式全控整流电路原理图
在单相桥式全控整流电路，闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压u2。在触发角a 处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a 端经VT1、R 、VT4流回电源b 端。当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。在u2负半周，仍在触发角a 处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R 、VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。 在u2负半周，仍在触发延迟角a 处触发VT2和VT3（VT2和VT3的a=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3,R,VT2流回电源a 端。到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。 整流电压平均值为： ?+=+==παααπωωπ2 cos 19.02cos 122)(d sin 21 222U U t t U U d 向负载输出的直流平均电流为： 2 cos 19.02cos 12222ααπ+=+==R U R U R U I d d 晶闸管VT 1、VT 4 和 VT 2、VT 3 轮流导电，流过晶闸管的电流平均值只有输出直流电流平均值的一半，即 2 cos 145.0212α+==R U I I d dT b c) d u V 图2.2单相桥式全控整流电路波形