第1章三相可控整流逆变

三相逆变器控制器工作原理
三相逆变器控制器的工作原理是通过对输入电源进行处理，将直流电源转换为需要的交流电信号。

首先，三相逆变器控制器采集输入电源的电压和电流信息，并将其送入控制器内部进行处理。

接下来，控制器使用特定的控制策略，如PWM (脉宽调制)控制策略，来生成一组合适的开关信号。

这些开关信号被发送到三相逆变器的开关器件（如功率MOSFET或IGBT）上，用来控制器开关器件的导通和截止。

通过适当地控制开关器件的导通和截止时间，可以实现需要的输出电流和电压波形。

在控制器中，还需要对输出电流和电压进行采样和测量，以实时监控输出信号的质量。

如果输出信号发生异常，控制器会采取相应的控制策略，如调整开关器件的导通和截止时间，以使输出信号恢复正常。

同时，三相逆变器控制器还可以通过调整开关器件的工作频率来控制输出信号的频率。

通过改变开关器件的导通和截止时间间隔，可以改变开关器件的开关频率，进而改变输出信号的频率。

总的来说，三相逆变器控制器通过采集、处理和控制输入电源信号，使其经过特定的控制策略，生成所需的输出电流和电压
波形。

这样，三相逆变器控制器能够将直流电源转换为需要的交流电信号，以满足特定的应用需求。

课程设计报告题目三相可控整流技术的工程应用学院名称电气信息学院专业班级 xxxxxxxxxxxxxxx学号 xxxxxxxxxx学生姓名 xxxxx指导教师 xxxxxxx2012年1月12日摘要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。

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，不仅应用于一般工业，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。

关键词：电力电子三相桥式可控电路整流AbstractPower electronics technology has a very wide range of applications in the power system. It is estimated that in developed countries more than 60% of the electrical energy at least through the end-use of electricity, more than once device processing power electronic converters. Power system in the process leading to the modern power electronics technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave power electronics technology, the modernization of the electric power system is unthinkable.Rectifier circuit technology has very wide application in industrial production. Such as voltage variable speed DC power supply, electrolysis and electroplating DC power. The rectifying circuit is the AC power is converted to DC power circuit. Most of the rectifier circuit by the transformer, rectifier circuit, and filters. It has been widely used in the field of DC motor speed control, generator excitation regulator, electrolysis, electroplating.Rectifier circuit, especially the three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important and the most widely used application circuit in the power electronics technology is not only used in general industrial, is also widely used in the transportation, electric power systems, communication systems, energy systems and other fields. Comparative analysis and study of the three-phase bridge controlled rectifier circuit parameters and the different nature of the work load has great practical significance, this is not only an important part of the learning power electronic circuit theory and engineering practice The practical application of predictive and guiding role.Key words：Power electronic Three-phase bridge controlled circuit Rectifier目录摘要 (2)一.设计任务书 (5)二.设计说明 (6)2.1设计目的 (6)2.2作用 (6)2.3技术指标 (6)三.设计方案的选择 (7)3.1三相桥式可控整流电路原理 (7)3.2三相桥式可控整流电路原理图 (7)3.3三相桥式可控整流电路工作波形 (8)3.4总设计框图 (10)四.触发电路的设计 (11)五.保护电路的设计 (12)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)六.参数的计算 (14)七.器件选择清单 (15)八.三相桥式可控整流电路的工程应用 (16)九.心得体会 (16)参考文献 (17)一．设计任务书院系：xxxxxxxxx年级：xxxxxx专业班级：xxxxxxxxxx二．设计说明2.1设计目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。

9、三相全控桥式整流电路在什么条件下处于整流状态和逆变状态？整流和逆变状态有何作用？
答：三相全控桥式整流电路的控制角α在0°~90°时，电路工作在整流状态，将交流转为直流；α在90°~180°时，电路工作在逆变状态，将直流转为交流。

整流状态主要用于对发电机的励磁；逆变状态主要用于对发电机的灭磁。

11、何谓三相全控桥式整流电路的逆变状态？实现逆变的条件是什么？
答：三相全控桥式整流电路的逆变状态：将直流转变为交流，也就是当三相全控整流桥的控制角α> 90°时，将负载电感L中储存的能量反馈给交流电源，使负载电感L中的磁场能量很快释放掉。

逆变的条件：负载必须是电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态；控制角α应在90°~180°之间，三相全控桥的输出电压平均值为负值；逆变时，交流侧电源不能消失。

一、实验背景整流是指将交流电变换为直流电的变换，而将交流电变换为直流电的电路称为整流电路。

整流电路是四种变换电路中最基本的变换电路，应用非常广泛。

对于整流电路，当其带不同负载情况下，电路的工作情况不同。

此外，可控整流电路不仅可以工作在整流状态，即将交流电能变换为直流电能，还可以工作在逆变状态，即将直流电能变换为交流电能，称为有源逆变。

在工业中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路（Three Phase Full Bridge Converter），它是由两个三相半波可控整流电路发展而来。

该次试验即是针对三相桥式全控整流电路而展开的一些较为简单的学习与研究。

二、实验原理三相桥式全控整流及有源逆变该次实验连接电路图如下图所示整流有源逆变控制信号初始化约定：，，整流，，逆变，，临界注意事项：在接主电路过程中，晶闸管接入双刀双闸开关时一定要注意正负极必须正确匹配。

电容器用于吸收感性电流引起的干扰，使得示波器显示的波形更加标准、清晰。

双刀双掷开关在切换时主回路必须断电，否则很可能因切换时拉出电弧而损坏设备。

（一）整流电路1、整流的概念把交流电变换为直流电的变换称为整流（Rectifier），又叫AC-DC变换（AC-DC Converter）。

整流电路是一种把交流电源电压转换成所需的直流电压的电路。

AC-DC变换的功率流向是双向的，功率流向由交流电源流向负载的变换称之为“整流”，功率流向由负载流向交流电源的变换称之为“有源逆变”。

采用晶闸管作为整流电路的主控器件，通过对晶闸管触发相位的控制从而达到控制输出直流电压的目的，这样的电路称之为相控整流电路。

2、整流电路的分类（1）按电路结构分类①半波整流电路：半波整流电路中每根电源进线流过单方向电流，又称为零式整流电路或单拍整流电路。

②全波整流电路：全波整流电路中每根电源进线流过双方向电流，又称为桥式整流电路或双拍整流电路。

（2）按电源相数分类①单相整流电路：又分为单脉波整流电路和双脉波整流电路。

实验三、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。

（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。

脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。

主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。

晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。

12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。

所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。

电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。

续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。

（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。

面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。

三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。

实验三 三相半波可控整流及有源逆变一．实验目的1．了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。

2．研究三相半波有源逆变电路的工作，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。

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”、“励磁电源”等模块2 DJK02晶闸管主电路 该挂件包含“晶闸管”、“电感”等模块3 DJK02-3三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”、“正反桥功放” 等模块 4 DJK10变压器实验 该挂件包含“逆变变压器”、“三相不控整流”等模块 5 D42 三相可调电阻 6 双踪示波器 7万用表三．实验线路及原理1．三相半波可控整流三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。

不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。

图3-4中晶闸管用DJK02正桥组的三个，电阻R 用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联形式，L d 电感用DJK02面板上的700mH ，其三相触发信号由DJK02-3提供。

直流电压、电流表由DJK02获得。

2．三相半波有源逆变其工作原理详见电力电子技术教材中的有关内容。

晶闸管、电感L d 、电阻R 同三相半波可控整流电路，直流电源用DJK0l 上的励磁电源，其中DJK10-1中的心式变压器用作升压变压器使用，变压器接成Y/Y 接法，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。

直流图3-4 三相半波可控整流电路实验原理图电压、电流表均在DJK02上。

图3-5 三相半波有源逆变电路实验原理图四．实验内容1．研究三相半波可控整流电路带电阻性负载。

2．研究三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。

3．研究三相半波有源逆变电路。

实验三、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。

（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。

脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。

主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。

晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。

12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。

所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。

电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。

续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。

（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。

面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。

三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。

三相可控整流原理
三相可控整流是一种根据三相交流电压来调整直流输出电压的电力变换装置。

它使用可控硅器件作为开关元件，通过控制和改变可控硅的导通角来实现对输出电压的调节。

在三相可控整流中，三相交流电源首先经过输入电抗器进行干扰滤波和降低故障电流的作用。

然后，经过整流桥电路，将交流电转化为直流电，并通过滤波电感对直流电进行滤波，使其更加平滑。

在整流桥电路中，三相可控整流装置采用了六个可控硅器件，分别连接在正、负电压的两组对角点上。

这样的连接方式使得它能够实现对输出电压的控制。

在控制电路的控制下，通过逐个控制可控硅的导通角，可以控制整流桥电路的导通时刻和导通角度。

通过调整可控硅的导通角，可以改变整流桥中电流的导通时间，从而实现对输出电压的调节。

通过控制可控硅的导通角度，可以改变整流桥的平均输出电压，从而实现对直流电压的调节。

同时，通过控制可控硅的导通时刻，可以改变整流桥的功率因数，实现对输出功率的控制。

总的来说，三相可控整流利用可控硅器件的导通控制特性，通过控制导通时刻和导通角度，实现对输出电压的调节，从而满足各种功率调节需求。

这种技术在工业领域中得到广泛应用，可用于电机控制、变频调速、能源回馈等方面。

第三章电力电子技术实验本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括单相、三相整流及有源逆变电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路，单相并联逆变电路，晶闸管(SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率三极管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等新器件的特性及驱动与保护电路实验。

实验一单结晶体管触发电路实验一、实验目的(1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。

(2)掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。

二、实验所需挂件及附件单结晶体管触发电路的工作原理已在1-3节中作过介绍。

四、实验内容(1)单结晶体管触发电路的调试。

(2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。

五、预习要求阅读本教材1-3节及电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。

六、思考题(1)单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中C1的数值有什么关系?(2)单结晶体管触发电路的移相范围能否达到180°?七、实验方法(1)单结晶体管触发电路的观测将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（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。

如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。

在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），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，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路，经半波整流后“1”点的波形，经稳压管削波得到“2”点的波形，调节移相电位器RP1，观察“4”点锯齿波的周期变化及“5”点的触发脉冲波形；最后观测输出的“G、K”触发电压波形，其能否在30°～170°范围内移相?(2)单结晶体管触发电路各点波形的记录调整RP1，同时观察“5”点是否出现触发脉冲，以及α的变化情况及范围，观察并记录1-5点波形及输出的“G、K”触发电压波形。

实验三三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉MCL-31A, MCL-33组件。

2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。

二．实验内容1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，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4－9所示。

主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。

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。

三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。

四．实验所需挂件及附件五．实验方法1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。

（1）打开MCL-31A电源开关，给定电压有电压显示。

（2）用示波器观察MCL-33的脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。

（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”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。

（4）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（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。

（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使α=150o。

2．三相桥式全控整流电路按图4－9接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450Ω)。

合上主电源，调节Uct，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，并记录相应的Ud和交流输入电压U2数值。

3．三相桥式有源逆变电路断开电源开关后，将S拨向右边的不控整流桥，调节Uct，使α仍为150O左右。

合上主电源，调节Uct，观察α=90O、120O、150O时, 电路中u d、u VT的波形，并记录相应的Ud、U2数值。