一、设计的基本要求
1.1、主要技术数据
1)电源电压：交流220V/50Hz
2)输出电压范围50V~100V
3)最大输出电流：10A
4)具有过流保护功能，动作电流：12A
5)具有稳压功能
6)效率不低于70%
1.2、主要用途
三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。
二、总体方案
三、电路原理说明
3.1、主电路原理说明
3.1.1、工作原理
三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。
假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。相当于晶闸管触发角α=0°时的情况。三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60°。
对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。六个自然换相点把一个周期分成以下六段：
1)ωt1＜ωt≤ωt2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。
2)ωt2＜ωt≤ωt3时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT2导通，ud=uac。
3)ωt3＜ωt≤ωt4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。
4)ωt4＜ωt≤ωt5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。
5)ωt5＜ωt≤ωt6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。
6)ωt6＜ωt≤ωt1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。
通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点：
1)任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便
形成通路
2)晶闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120°，由于共阴极组与共阳
极组的自然换相点互差60°，所以每隔60°有一个元件换相。同一桥臂上的两个元件的触发脉冲互差180°，元件导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。
3)输出电压的波形为线电压的一部分，一周期脉动6次。
4)变压器正负半周都有电流流过，所以没有直流磁化问题，变压器利用效率高。
为了保证任何时刻共阴极组合共阳极组各有一个元件导通，必须对两组中应导通的两个元件同时加触发脉冲。可以采用宽脉冲（脉冲大于60°）或双窄脉冲实现。
5) 整流变压器采用△/Y 接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波， 更接近正弦波，谐波影响小。
3.1.2、基本数量关系
(1)阻性负载
①电阻负载a ≤60?时，电流波形连续，一个波头为60°，所以积分区间为60°
整流电压的平均值为：
α
ωωπ
απαπcos 34.2)(sin 631
2323
2d U t td U U ==?++ ②电阻负载且60?≤α≤120°时，电流波形断续，一个波头小于60°，所以积分
区间小于60°，整流电压平均值为：
??????++==?+)3cos(134.2)(sin 63
232d απωωππ
απ
U t td U U
积分上限到π，移相范围为120°。
(2)感性负载
当电感足够大时，整流电流波形连续且为水平线。整流电流的平均值和有效
值相等Id=I ，每个晶闸管每周期导通120°，整流电压的平均值为
αωωπ
απαπcos 34.2)(sin 631
23
23
2d U t td U U ==?++ α=0°时，Ud0=2.34U2；α=90°时，Ud=0V 。移相范围为90°。
负载电流平均值为：
(3)晶闸管的工作
三相全控桥式整流电路中，晶闸管的换流只有在本组内进行，且每隔120°换流一次，即在电流连续的情况下每个晶闸管的导通角为120°。因此
1) 流过晶闸管的电流平均值和有效值为
2)流进变压器次级的电流有效值为
3)晶闸管承受的最高电压
3.2、控制电路原理说明
3.2.1 电路图的选择
三相桥式全控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：
1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
根据晶闸管的这种特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触发角的大小。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的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60o，脉宽一般为20o ~30o，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。
3.2.2 触发芯片的选择
关于触发电路芯片的选择，我们选用高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787。
TC787是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ(或KC)系列集成电路相比，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，只需一个这样的集成电路，就可完成3只
TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ(3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042)(或KC)系列器件组合才能具有的三相移相功能。因此，TC787可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。
TC787的引脚排列图
各引脚的名称、功能及用法如下──
(1) 同步电压输入端：引脚1(Vc)、引脚2(Vb)及引脚18(Va)为三相同步输入电压连接端。应用中，分别接经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787的工作电源电压VDD。
(2) 脉冲输出端：在半控单脉冲工作模式下，引脚8(C)、引脚10(B)、引脚12(A)分别为与三相同步电压正半周对应的同相触发脉冲输出端，而引脚7(-B)、引脚9(-A)、引脚11(-C)分别为与三相同步电压负半周对应的反相触发脉冲输出端。当TC787或TC788被设置为全控双窄脉冲工作方式时，引脚8为与三相同步电压中C相正半周及B相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚12为与三相同步电压中A相正半周及C相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚11为与三相同步电压中C相负半周及B相正半周对应的两个脉冲输出端；引脚9为与三相同步电压中A相同步电压负半周及C相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚7为与三相同步电压中B相电压负半周及A相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚10为与三相同步电压中B相正半周及A相负半周对应的两个脉冲输出端。
(3) 控制端
①引脚4(Vr)：移相控制电压输入端。该端输入电压的高低，直接决定着TC787输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出，其电压幅值最大为TC787的工作电源电压VDD。
②引脚5(Pi)：输出脉冲禁止端。该端用来进行故障状态下封锁TC787的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。
③引脚6(Pc)：TC787工作方式设置端。当该端接高电平时，TC787输出双脉冲列；而当该端接低电平时，输出单脉冲列。
④引脚13(Cx)：该端连接的电容Cx的容量决定着TC787或TC788输出脉冲的宽度，电
容的容量越大，则脉冲宽度越宽。
⑤引脚14(Cb)、引脚15(Cc)、引脚16(Ca)：对应三相同步电压的锯齿波电容连接端。该端连接的电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过一个相同容量的电容接地。
(4) 电源端
TC787可单电源工作，亦可双电源工作。单电源工作时引脚3(VSS)接地，而引脚17(VDD)允许施加的电压为8～18V。双电源工作时，引脚3(VSS)接负电源，其允许施加的电压幅值为-4～-9V，引脚17(VDD)接正电源，允许施加的电压为+4～+9V。
二、内部结构及工作原理简介
TC787的内部结构及工作原理框图如图所示。由图可知，在它们内部集成有三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出。该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲(对TC787为调制脉冲，对TC788为方波)信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲(引脚6为高电平)或单脉冲(引脚6为低电平)的分配功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配和驱动电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成电路的6个引脚12、11、10、9、8、7输出全为低电平。
3.2.3 触发电路原理说明
如上图所示，本实验的触发电路采用双脉冲触发的方式，即TC787的6号引脚接高电平。
触发电路图的电路分析如下：
TC787的同步输入采用降压后的三相交流电信号，三相交流信号相位差为120度，根据波形图可以得知输出脉冲信号的波形。输出信号的过程如下：
如图所示T1时刻，7号引脚-B和12号引脚A输出脉冲，VT5和VT6导通。
经过60度后，12号引脚A和11号引脚-C输出脉冲，VT1和VT6导通。
经过60度后，11号引脚-C和10号引脚B输出脉冲，VT1和VT2导通。
经过60度后，10号引脚B和9号引脚-A输出脉冲，VT3和VT2导通。
经过60度后，9号引脚-A和8号引脚C输出脉冲，VT3和VT4导通。
经过60度后，8号引脚C和7号引脚-B输出脉冲，VT5和VT4导通。
3.3、主电路、触发信号典型波形
3.3.1、阻性负载
电阻负载α=30°
如图所示为α＝30 ?时的波形。ωt1时ug1触发T1导通，电源电压uab通过T1、D6加于负载。ωt2时和二极管自然换流，D2导通，D6关断，电源电压uac通过T1、D2加于负载。ωt3时刻，由于ug3还未出现，T3不能导通，T1维持导通到ωt4时刻，触发T3导通后使T1承受反向电压而关断，电路转为T3与D2导通。依此类推，负载R上得的是脉动频率为3倍电源频率的脉动直流电压，在一个脉动周期中，它由一个缺角波形和一个完整波形组成。
电阻负载α=60°
α=60°是电流连续与断续的分界。如图所示是α=60°时的波形，设V3已工作，电路输出c相相电压uc。当uc过零变负时，V3因承受反压而关断。此时V1虽已承受正向电压，但因其触发脉冲ug1尚未来到，故不能导通。此后，直到ug1到来前的一段时间内，各相都不导通，输出电压电流都为零。当ug1到来，V1导通，输出电压为a相相电压ua,依次循环。若控制角α继续增大，则整流电路输出电压ud将继续减小。当α=150°时，ud就减小到零。
电阻负载α=90°
以控制角等于90度为例，线电压过零时，负载电压电流为0, SCR 关断，电流波形断续；
在一个周期内每个晶闸管导通120－α；
在一个周期内每个晶闸管需触发导通两次。
3.3.2、感性负载
在电感性负载时三相桥式半控整流电路和单相桥式半控电路具有相似的工作特点：晶闸管在承受正向电压时触发导通，整流管在承受正向电压时自然导通；由于大电感L的作用，工作的线电压过零变负时，晶闸管仍然可能继续导通，形成同相晶闸管与整流管
同时导通的自然续流现象，使输出电压ud波形不出现负值部分。
电感负载α=30°
当α＝30时，此时每个晶闸管是从自然换相点后移一个角度α开始换相。
当晶闸管T+a和T-c导通时输出线电压Uac，经过b 相和a相间的自然换相点，b相电压虽然高于a相，但是T+ b尚未触发导通，因而T+a,T-c继续导通输出电压Uac, 直到α＝30触发晶闸管T+b，则T+a受反压关断，电流由T+a换到了T+b，此时输出线电压Ubc
由波形分析可见，由于α> 0，使得输出电压波形在线电压的正向包络线基础上减小
了一块相应于α＝30的面积，因而使输出整流平均电压减小。
电感负载α=90°
当控制角α≤60°时，波形均为正值，当60°＜α＜90时，由于L的自感电动势作用，输出波形瞬时出现负值，但正面积大于负面积，平均输出电压仍然正值。当α=90°时，正负面积相等，输出电压为0。所以说在大电感负载三相全控桥电路中，移相范围是0°~90°。当在大电感负载三相全控桥中＞90°时，输出电压断续，由于输出电压接近于0，输出电流太小，晶闸管无法导通，就会出现一些不规则的杂乱波形。
3.3.3、结果分析
由以上分析可看出如下几点：
(1) 三相全控桥式整流电路在任何时刻必须保证有两个不同组的晶闸管同时导通才能构成回路。换流只在本组内进行，每隔120°换流一次。由于共阴极组与共阳极组换流点相隔60°，所以每隔60°有一个元件换流。同组内各晶闸管的触发脉冲相位差为120°，接在同一相的两个元件的触发脉冲相位差为180°，而相邻两脉冲的相位差是60°。
(2) 为了保证整流装置启动时共阴与共阳两组各有一个晶闸管导通或电流断续后能
使关断的晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。采用宽
脉冲（必须大于60°、小于120°， 一般取80°～100°）或双窄脉冲（在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次， 两次脉冲间隔为60°）都可达到上述目的。双窄脉冲触发电路虽然复杂， 但可减小触发电路功率与脉冲变压器体积，所以较多采用。
(3) 整流输出电压ud 由线电压波头uab 、uac 、ubc 、uba 、uca 和ucb 组成，其波形
是上述线电压的包络线。可以看出， 三相全控桥式整流电压ud 在一个周期内脉动6次，脉动频率为300 Hz ， 比三相半波大一倍（相当于6相）。
(4)流过变压器次级的电流和电源线电流的波形可看出，由于变压器采用△/Y 接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波， 更接近正弦波，谐波影响小， 因此在整流电路中， 三相变压器多采用△/Y 或Y/△接法。
(5)晶闸管所承受的电压波形可看出，在第(1)、(2)两段的120°范围内，因为V1导
通，故V1承受的电压为零；在第(3) 、 (4)两段的120°范围内，因V3导通，所以V1管承受反向线电压uab ；在第(5)、 (6)两段的120°范围内，因V5导通，所以V1管承受反向线电压uac 。同理也可分析其它管子所承受电压的情况。当α变化时，管子电压波形也有规律地变化。
(6) 脉冲的移相范围在大电感负载时为0°～90°。 顺便指出， 当电路接电阻性负
载时，当α＞60°时波形断续，晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断， 移相范围为0°～120°。
(7) 流过晶闸管的电流与三相半波时相同， 电流的平均值和有效值分别为
当α＞0°时，每个晶闸管都不在自然换流点换流，而是后移一个α角开始换流，图
2-14、2-15、 2-16为α=30°、60°、90°时电路的波形。从图中可见，当α≤60°时，ud 的波形均为正值，其分析方法与α=0°时相同。当α＞60°时， 由于电感L 的感应
电势的作用，ud 的波形出现负值，但正面积大于负面积，平均电压Ud 仍为正值。当 α=90°时，正、负面积相等，输出电压Ud =0。
四、参数及元件
4.1、参数计算
1）三相变压器输出电压有效值50V
设计要求输出电压范围50V~100V
因为α
ωωπαπαπcos 34.2)(sin 6312323
2d U t td U U ==
?++（0≤α≤60） ??????++==
?+)3cos(134.2)(sin 63232d απωωππ
απ
U t td U U （60≤α≤120）
所以控制角α的取值范围是 31.3°≤α≤ 64.9°
2）直流侧最大输出电流：10A Id 32I2?=
? I2=8.16A 变压器容量为S=3U 2I 2 =3×50V ×8.16A=1224 V ·A
4) 效率
====d I U I U UI S P 32222η
4.2、元件选取
1）直流稳压电路 用变压器(220V/18V 25 V ·A)，4个二极管（IN4001），电容(100uF 35V)
三端稳压器件7815组成电路提供15V 直流电，供芯片使用
2）晶闸管的选择
①晶闸管承受最大正向电压为，为变压器二次线电压峰值，即 V V U U 5.12250662=?==
②流过晶闸管的额定电流为 A A I I I d VT T 7.357
.1123157.13157.1=?=== 考虑2倍的安全余量，晶闸管电压额定为
V V U U RM M 2505.12222=?==
额定电流为A A I I T AV T 4.77.322)(=?=?=
可选型号为KP10-5
3) 变压器选择
主电路变压器380V / 50V 1.5K V ·A 控制电路变压器 380V / 30V
4） 电阻电容选择
可变电阻R6、R7、R8取值10K ，取VCC/2电压电阻采用2个20K 电阻。
而C2、C3、C4为滤波电容，它与R9、R10、R11构成滤去同步电压中毛刺的环节。他们取值分别为1uF 200K Ω
电容Ca 、Cb 、Cc 为产生矩形波电容，当他们取0.15 uF 时，矩形波线性最好。 电容Cx 决定调制脉冲宽度，为了产生稳定的双脉冲，取值0.15 uF 。
脉冲输出电流在15V 电源工作下最大为10mA ，而光电耦合器的驱动电流为40mA 。所以要用三级管进行电流放大。
三极管用9013，其电流放大倍数大约为150倍，脉冲输出电压为14V ，可以得出基极
电阻阻值取为47Ω。集电极电阻取300Ω。
移相控制电压取样电阻，取1个51KΩ、1个220KΩ固定电阻和1个100KΩ可调电阻，则可以取到的电压范围是
1.95V ~5.8V 理论移相范围为23.5°~69.5°
过电压保护电压采样电阻，取1个100KΩ和1个10KΩ的电阻，若输出电压为100V，采样电压为9.1V，则电压比较器的比较电压应设定为9.1V。电压比较器电压取样可调电阻取100KΩ可调
蜂鸣器KDB-23L090-3.3，其限流电阻取200Ω
RC过压抑制电路，电阻取51K，电容取1uF。
5）过流继电器采用LL-12A
6）熔断丝选择
交流熔断丝F4、F5、F7选取10A ，直流熔断丝F6 选取12.5A
五、保护电路
随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用。同时，开关电源技术在不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过电流保护、过电压保护。
5.1、过电流保护
①输入过电流保护
当电路输入交流电流过大时，熔断丝会烧断
②输出过电流保护
在直流开关电源电路中，为了保护晶闸管在电路短路、电流增大时不被烧毁，需在输出端加过电流保护电路。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，过流继电器动作，从而给芯片一个信号，使其不输出脉冲，从而关断晶闸管，输出电流也就随着降低。如上图所示，当输出电流超过12A的临界值时，过流继电器吸合，从而给芯片一个高电平，使其不输出脉冲，从而关断晶闸管，输出电流也就随着降低，从而达到保护目的。熔断丝的作用是当继电器损坏后，其失去保护效果，电流继续增大，当电流超过12.5A时，熔断丝就会烧断，从而断开输出回路，输出电流为0。
蜂鸣器的作用是当电流输出过大时，蜂鸣器产生间断的声音信号，从而提醒用户检查输出回路或者降低输出电压，以减小输出电流。
5.2、过电压保护
直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源（诸如蓄电池和整流器）的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。
①输入过电压保护
如图为简单的RC过电压抑制电路，通常用于交流侧过电压抑制的连接方式。由于电容两端电压不能突变，当交流输入电压产生波动时，电容两端的电压不会突变，与电容串联的电阻将消耗部分产生过电压的能量，从而抑制过电压。
②输出过电压保护
图5 输出过电压保护
如图为输出过电压保护，在输出端并联2个大阻值的电阻，其作用是将输出电压降低，然后将降低后的输出电压接入电压比较器的同相输入端，方向输入端接可调电阻，其作用是产生一个比较电压。当输出电压过大时，其降压后的电压也增大，当电压增大到超过比较电压时，集成运放输出高电平，从而使芯片不输出脉冲，关断晶闸管，降低输出电压。
六、实验总结
通过为期一周的电力电子课程设计，我们完成了一个三相全控桥式整流电路的工程应用的课程设计。这个看似简单的设计，并没有想象中的那么简单，反而是遇到了一些困难，也花费了很多的心血在里面。
通过这次课程设计，我们再一次的通过实际应用理解了三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的电路，也对其用protel画电路图，有了更进一步的认识和理解。对于理论知识的吸收、理解和应用，有了很大的在课堂上不可能得到的提高。
在这次设计过程中，我最深刻的认识就是，课程设计的过程中可以把学到的知识横向比较的来进行理解，例如在这次的设计过程中，我们遇到了一个小问题，那就是：在电感性负载时三相桥式半控整流电路和单相桥式半控电路有什么相似之处？三相全控桥式整流电路和三相半控桥式整流电路有什么区别？这个问题在课本中都很难得到准确的答案的，因为课本中的理论知识是以章节的形式出现的，是独立的纵向的知识结构。在课程设计中，锻炼了我们把知识横向比较和运用的能力。这样的方法可以更深刻的理解知识，把握理论的要点。
通过这次设计，我们深刻的理解了书本理论知识到实际应用层面的转化，是一个质变的过程。而这个质变的过程正是以量变为基础的，没有扎实的理论知识作为基础，是不可能有实际工程应用的转变的。这也告诉我们了一个道理，大学里学到的知识并不是用来应付那
简单的期末考试的，更重要的是要用到实际应用中，有言道：“实践是检验真理的唯一标准”，这次课程设计正是给我们提供了一个这样的平台来检验自己学到的真理。还有很重要的一点，那就是实验室的老师，给我们提供了很大的帮助。在我们课程设计遇到困难的时候、在我们对设计一筹莫展的时候，是老师给我们指明了方向，提出了问题，使我们得到了知识上和本领上的升华。这样的设计很锻炼学生的实际应用能力，应该多多进行这样的课程设计，对于我们以后进入社会，扮演工作的角色，提供坚实的实际应用基础。
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
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。
1 原理及方案 1.1原理 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。 1.2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 增大，负载电流减小到一定程度时，
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)
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。
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 = - =
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。
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。
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
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。
五邑大学 电力电子技术课程设计报告题目：三相桥式整流电路的MATLAB仿真 院系信息工程学院 专业轨道交通电气化 班级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间2016年11 月17 日
三相桥式整流电路的MATLAB仿真 一、题目的要求和意义 利用MATLAB软件中的SIMULINK对三相桥式整流电路进行建模、仿真，设置参数，采集波形。具体要求如下：输入三相电压源，线电压取380V，50Hz，内阻0.004欧姆。利用六个晶闸管搭建三相桥式整流电路的模型。当负载分别为纯电阻负载和阻感负载时设置相关参数利用示波器查看仿真波形，并将ud、id、uVT1波形记录下来。 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，不仅应用于一般工业领域，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。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。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。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。利用matlab对三相桥式全控整流电路仿真，可以让我们进一步深入了解三相整流电路工作的每一个步骤，充分掌握三相整流电路，而对故障波形的采集与分析，锻炼我们解决电路出现问题时的能力，以使我们在实际工作中也能足够的理论知识去排除及解决各种电路故障，具有十分重要的意义。二、基本原理 三相桥式整流电路习惯将其阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（VT2、VT6、VT2）称为阳极组，如图1所示、 图1 三相桥式整流电路原理图 图1中a相电源的初相角是0，c相电源初相角是120度，b相电源的初相角是-120度。三相半波整流时，在一个周期内，相电压最高值会交换三次，而三相全桥时，负载相当于接在两相的线电压上，而线电压的最高值每个周期会交换六次，线电压波峰的交点叫自然交换点，这就意味，当触发角α=0时，就能整流出一个周期内有六个波峰的直流电，它们的电压波形如图2
三相桥式全控整流电路课程设计文稿
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湖北民族学院 三相桥式全控整流电路的设计 学生姓名：林博 指导教师：徐超 专业：电气工程及其自动化 班级：K0312416 学号；K081241138
摘要 电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和亿万人们日常生活的各个领域,进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上。本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压380V经升压变压器后由SCR(可控硅)再整流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率,大电流,高电压,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。本电路图主要由芯片C8051-F020微控制器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR。在负载端取出整流电压,负载电流到C8051-F020模拟口,然后由MCU处理后发出信号控制SCR的导通角的大小。在本课题设计开发过程中,我们使用KEIL-C开发软件,C8051开发系统及PROTEL-99,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。 关键字：MCU;SCR;电力电子;导通角;KEIL-C
目录 摘要 (2) 1、原理及方案 (4) 2、主电路的设计及器件选择 (5) 2.1三相全控桥的工作原理 (5) 2.2参数计算 (7) 3、触发电路设计 (10) 3.1集成触发电路 (10) 3.2KJ004的工作原理 (10) 3.3集成触发器电路图 (11) 4、保护电路的设计 (13) 4.1晶闸管的保护电路 (13) 4.2交流侧保护电路 (14) 4.3直流侧阻容保护电路 (15) 5、MATLAB建模与仿真 (16) 5.1MATLAB建模 (16) 5.2MATLAB仿真 (18) 5.3仿真结构分析 (19) 课程设计体会 (21)
实验十一三相桥式全控整流及有源逆变电路实验 一、实验目的 (1)加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。 (2)了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。 二、实验所需挂件及附件 序号型号备注 1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 2 DJK02 晶闸管主电路 3 DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。 4 DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。 5 DJK10 变压器实验该挂件包含“逆变变压器”以及“三相不控整流”。 6 D42 三相可调电阻 7 双踪示波器自备 8 万用表自备 三、实验线路及原理 实验线路如图3-13及图3-14所示。主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三 相不控整流电路组成，触发电路为DJKO2-1中的集成触发电路，由KCO4、KC4l、KC42等集成 芯片组成，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。集成触发电路的原理可参考1-3节中的有关 内容，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。 图3-13 三相桥式全控整流电路实验原理图 在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器 均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压 端Am、Bm、Cm,返回电网的电压从高压端A、B、C输出，变压器接成Y/Y接法。 图中的R均使用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式；电感L d在DJK02面板上， 选用700mH，直流电压、电流表由DJK02获得。
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 -