三相全控整流电路设计
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三相桥式全控整流电路设计课程设计
三相桥式全控整流电路设计课程设计主要包含以下几个步骤:
1.设计目标:明确设计的目标,如实现直流电压的可控输出、减
小谐波含量、提高系统的功率因数等。
2.电路拓扑:选择三相桥式全控整流电路作为拓扑结构。
3.器件选型:根据设计要求,选择适当的晶闸管、二极管等器
件,并确定其型号和规格。
4.参数计算:根据设计目标,计算电路的输入输出电压、电流、
功率等参数,以及晶闸管的控制角和触发脉冲等参数。
5.仿真分析:利用仿真软件对设计电路进行仿真分析,验证设计
的可行性和正确性。
6.电路板设计:根据仿真分析结果,进行电路板的设计,包括布
局、布线、元件封装等。
7.调试与测试:完成电路板制作后,进行调试和测试,确保电路
正常工作并达到设计目标。
8.总结与优化:总结设计过程中的经验和教训,优化电路设计,
提高系统的性能和可靠性。
在具体的设计过程中,可以根据实际情况进行调整和修改。
同时,需要注意安全问题,确保电路设计和使用过程中的安全可靠。
实验三三相桥式全控整流电路实验一、实验目的(1)加深理解三相桥式全控整流的工作原理。
(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四、实验内容三相桥式全控整流电路。
五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关三相桥式全控整流电路的有关内容。
(2))学习本教材中有关集成触发电路的内容,掌握该触发电路的工作原理。
六、思考题(1)如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中主电路三相电源的相序可任意设定吗?答:①采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式。
在本实验中使脉冲宽度大于1/6个周期。
②在除法某个晶闸管的同时,前一个晶闸管补发脉冲,即用两个窄脉冲替代宽脉冲。
(2)在本实验的整流时,对α角有什么要求?为什么?答:在本实验的整流时,移相角度α角度为0-90度,这是因为移相角度α超过90度就会进入逆变状态。
七、实验方法(1)三相桥式全控整流电路按图3-13接线,将DJK06上的 “给定”输出调到零(逆时针旋到底),使电阻器放在最大阻值处,按下“启动”按钮,调节给定电位器,增加移相电压,使α角在30°~150°范围内调节,用示波器观察并记录α=30°、60°及90°时的整流电压U d 和晶闸管两端电压U vt 的波形,并记录相应的U d 数值于下表中。
计算公式:U d =2.34U 2cosα (0~60O) U d =2.34U 2[1+cos(a+3)] (60o ~120o) 描绘α=300、600时Ud 、Uvt 的波形。
1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图图1-1中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、 VT5)为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)为共阳极组。
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。
此主电路要求带反电动势负载,此反电动势E=60V ,电阻R=10Ω,电感L 无穷大使负载电 流连续。
其原理如图1所示。
图1-1 三相桥式全控整理电路原理图1.2 主电路原理为说明此原理,假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。
此时,对于共阴极组的三个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的三个晶闸管,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。
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d u 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 1d u 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2d u 为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压d u =1d u -2d u 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。
从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压,输出整流电压 d u 为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压d u 波形为线电压在正半周的包络线。
课程设计任务书学生姓名:杨专业班级:自动化指导教师:工作单位:信息工程系题目:三相全控桥式整流电路的设计一.初始条件:1.直流电动机额定参数: PN=10KW, UN=220V, IN =50A,n=1000r/min,电枢电阻NRa=0.5Ω,电流过载倍数λ=1.5,电枢电感LD =7mH,励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6A.2.进线交流电源:三相380V3.性能指标:直流输出电压0-220V,最大输出电流75A,保证电流连续的最小电流为5A。
使用三相可控整流电路,电动机负载,工作于电动状态。
二.要求完成的主要任务:1. 三相全控桥式主电路设计(包括整流变压器参数计算,整流元件定额的选择,平波电抗器电感量的计算等),讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。
2.触发电路设计。
触发电路选型(可使用集成触发器)。
3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。
4.提供系统电路图纸不少于一张。
三.时间安排:指导老师签字:年月日1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。
2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3设计方案选择及论证3.1三相桥式全控整流电路(如图3-1)应用最为广泛,共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1,VT3,VT5)共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4,VT6,VT2)编号:1、3、5,4、6、2阻感负载时的工作情况a≤60°时,u d波形连续,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u d波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于:由于负载不同,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流i d波形不同。
三相桥式全控整流电路课程设计报告目录一、课程概述 (2)1. 课程背景与目的 (2)2. 课程设计任务及要求 (4)二、三相桥式全控整流电路基本原理 (4)1. 三相桥式整流电路结构 (6)1.1 电路组成及工作原理 (7)1.2 电路特点分析 (8)2. 三相桥式全控整流电路工作原理 (9)2.1 触发脉冲的控制 (10)2.2 整流过程的分析 (12)三、电路设计 (14)1. 电路主要参数计算 (15)1.1 输入参数设定 (17)1.2 输出参数计算 (18)1.3 散热设计考虑 (19)2. 电路元器件选择与配置 (20)2.1 整流器件的选择依据 (22)2.2 滤波电容的选择方法 (23)2.3 其他元器件的选择及布局设计 (24)四、仿真分析与实验验证 (26)1. 仿真分析 (27)1.1 仿真模型建立 (28)1.2 仿真结果分析 (29)2. 实验验证过程介绍及结果分析 (30)一、课程概述本课程设计旨在帮助学生深入理解和掌握三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点和工作过程,培养学生分析问题和解决问题的能力。
通过对三相桥式全控整流电路的设计与实现,使学生在理论知识与实际操作相结合的基础上,提高自己的专业素养和实践能力。
课程背景介绍:简要介绍三相桥式全控整流电路的发展历程、应用领域及其在现代电力系统中的重要性。
课程目标设定:明确本课程设计的目标,包括理论知识的学习和实际应用能力的培养。
课程内容安排:详细阐述本课程设计的主要内容,包括三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点、工作原理及参数计算等。
课程实验与测试:通过实验和测试,验证所学理论知识的正确性,培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
课程总结与反思:对本课程设计的过程进行总结,分析存在的问题和不足,并提出改进措施,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
1. 课程背景与目的随着现代电力电子技术的飞速发展,整流电路在各个领域的应用越来越广泛。
三相全控整流电路设计首先,我们来了解一下三相全控整流电路的原理。
三相电压通过变压器降压后输入到全控整流桥中。
全控整流桥由六个可控硅组成,用于将交流电转换为直流电。
当可控硅接通时,正半周交流电通过可控硅和负载,产生正半周输出电流。
当可控硅关断时,负载上的电流为零。
通过不断调节可控硅的触发角,可以实现对输出直流电的控制。
下面是三相全控整流电路的设计步骤:1.确定输入电源的参数:包括输入电压、频率、输出电流等。
根据这些参数来选择合适的变压器和滤波电容。
2.选择可控硅器件:可控硅具有可逆电流特性,可以控制整流桥的导通和关断。
选择合适的可控硅型号,考虑到其额定电流和电压能否满足设计需求。
3.计算滤波电容:滤波电容可以平滑输出电压波动。
根据负载电流和要求的纹波系数来计算所需的滤波电容。
4.设计触发控制电路:触发控制电路用于控制可控硅的导通和关断。
触发脉冲的宽度和相位可以通过控制触发电路的输出来实现。
5.绘制电路原理图和PCB布局:将上述设计结果绘制成电路原理图,并进行PCB布局,以便制造和安装电路。
6.选择合适的保护措施:三相全控整流电路在设计过程中需要考虑过电流、过温、过压等保护措施,保证电路的安全运行。
三相全控整流电路的应用非常广泛。
它可以用于工业电力系统中的直流电源供应,如钢铁厂、化工厂等。
此外,它还可以应用于交通设备控制,如电动车充电器、电车、电梯等。
同时,它还可以作为电动机的起动器,实现电动机电源的变频控制。
总而言之,三相全控整流电路是一种常见的交流电到直流电转换电路,具有广泛的应用领域。
在设计这个电路时,我们需要确定输入电源参数,选择合适的可控硅器件,计算滤波电容,并设计触发控制电路。
通过合适的保护措施,可以确保电路的安全运行。
三相全控整流电路在工业电力系统、交通设备和电动机控制等领域具有重要的应用。
三相全控整流电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解三相全控整流电路的基本原理和组成。
2. 学生能够掌握三相全控整流电路的电路图及其工作过程。
3. 学生能够解释三相全控整流电路中各元件的作用及其相互关系。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,正确绘制并分析三相全控整流电路。
2. 学生能够通过实验操作,验证三相全控整流电路的输出波形及其特点。
3. 学生能够解决实际应用中与三相全控整流电路相关的问题,具备一定的电路分析与设计能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术领域的兴趣,激发他们的求知欲和探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验操作的安全性和准确性。
3. 培养学生的团队协作精神,学会与他人共同分析问题、解决问题。
课程性质:本课程为电子技术专业课程,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生已具备一定的电子技术基础,具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求:结合课程性质、学生特点,本课程要求学生在掌握理论知识的基础上,注重实践操作,培养实际应用能力。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面:1. 三相全控整流电路基本原理- 介绍三相交流电源及其特点- 三相全控整流电路的工作原理- 三相全控整流电路的组成及各元件功能教学内容关联教材章节:第三章第三节“三相全控整流电路”2. 三相全控整流电路分析与设计- 电路图绘制及电路参数计算- 输出电压和电流波形的分析- 三相全控整流电路的触发角度与输出电压关系教学内容关联教材章节:第三章第四节“三相全控整流电路的分析与设计”3. 实践操作与实验- 三相全控整流电路的搭建与调试- 观察不同触发角度下的输出波形- 分析实验数据,验证理论分析结果教学内容关联教材章节:第三章实验“三相全控整流电路实验”教学进度安排:第一周:基本原理学习,电路组成和元件功能介绍第二周:电路分析与设计,触发角度与输出电压关系探讨第三周:实践操作与实验,观察与分析实验现象,总结实验结果三、教学方法为了提高教学质量,充分调动学生的学习兴趣和主动性,本章节将采用以下多样化的教学方法:1. 讲授法:- 对于三相全控整流电路的基本原理、组成和元件功能等理论知识点,采用讲授法进行教学。
电力电子三相桥式全控整流电路的设计一、设计原理三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成,分别连接在电源的三个相线和负载之间。
通过对六个可控硅器件的控制,可以实现对电源电压的全波整流,并将交流电转换为直流电供给负载。
由于可控硅器件具有可控导通和关断的特性,因此可以实现对整流电路的控制。
二、工作方式三相桥式全控整流电路的工作方式主要分为两个阶段:正半周期和负半周期。
在正半周期中,当Uab > Ubc > Uca时,可控硅器件S1和S2导通,S3和S4关断,S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
在负半周期中,当Uab < Ubc < Uca时,可控硅器件S1和S2关断,S3和S4导通,S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
通过不断调整控制信号,可以实现对整流电路的输出电压的控制。
三、电路参数计算1.电源电压:根据实际应用需求,确定电源电压的额定值,通常为220V或380V。
2.负载电流:根据负载的功率需求和额定电压,计算负载电流的额定值。
3.可控硅器件参数:选取合适的可控硅器件,根据其额定电流和额定电压,确定器件的参数。
4.电感参数:根据负载电流的频率和电感的自感系数,计算电感的参数。
5.电容参数:根据负载电流的频率和电容的容量,计算电容的参数。
四、性能指标1.效率:计算整流电路的输入功率和输出功率的比值,即效率。
2.谐波失真:通过谐波分析,计算整流电路输出电压的谐波含量,衡量电路输出电压的质量。
3.稳定性:通过控制信号的调整,使得整流电路输出电压的波动尽可能小,保证电路的稳定性。
4.抗干扰能力:通过合理的电路设计和控制策略,提高电路的抗干扰能力,减少外部干扰对电路的影响。
五、总结三相桥式全控整流电路是一种常见的电能变换电路,广泛应用于工业和电力系统中。
本文详细介绍了该电路的设计原理、工作方式、电路参数计算以及相关的性能指标。
在实际应用中,需要根据具体的需求和要求进行电路设计,并通过实验和测试来验证电路的性能。
三相桥式全控整流电路设计简介三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换的电路,可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
该电路由四个可控硅器件组成,通过适当的触发角控制,可以实现对整流电压的精确控制。
本文将详细介绍三相桥式全控整流电路的设计原理、工作原理、关键参数计算以及注意事项等内容。
设计原理三相桥式全控整流电路的设计基于桥式整流电路和可控硅器件。
在正半周,D1和D3导通,D2和D4截止;在负半周,D2和D4导通,D1和D3截止。
通过适当的触发角控制可控硅器件的导通时间,可以实现对输出直流电压的调节。
工作原理三相桥式全控整流电路的工作过程如下:1.当输入交流电源正半周时,S1和S3导通,S2和S4截止。
此时,在负载上产生正向直流输出。
2.当输入交流电源负半周时,S2和S4导通,S1和S3截止。
此时,在负载上产生反向直流输出。
通过调节可控硅器件的触发角,可以控制整流电路的导通时间,从而控制输出直流电压的大小。
关键参数计算在设计三相桥式全控整流电路时,需要计算以下关键参数:1.输入电压:根据实际应用需求和输入交流电源的特性确定。
2.输出电压:根据实际应用需求确定。
3.负载电阻:根据实际应用需求确定。
4.可控硅器件的触发角:根据输出直流电压的调节范围和所使用的可控硅器件的特性确定。
注意事项在设计和使用三相桥式全控整流电路时,需要注意以下事项:1.选择适当的可控硅器件:根据实际应用需求选择合适的可控硅器件,考虑其额定电流、额定电压、触发特性等参数。
2.进行散热设计:由于可控硅器件在工作过程中会产生较大的热量,因此需要进行散热设计,确保可控硅器件能够正常工作。
3.控制触发角度:通过控制可控硅器件的触发角度,可以实现对输出直流电压的精确控制。
需要合理选择触发角度,并进行相应的控制。
4.注意电路保护:在电路设计中,应考虑电路的过流保护、过压保护等功能,以确保电路的安全稳定运行。
结论三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换电路,可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
目录1 主电路的设计与原理说明 (1)1.1 主电路图的确定 (1)2 触发电路的设计 (5)2.1 触发电路的脉冲类型 (5)2.2 常用的集成触发电路 (5)2.3 触发电路的定相 (8)3 保护电路的设计 (10)3.1 过电流保护 (10)3.2 过电压保护 (11)4 各参数的分析 (13)4.1 参数的理论计算 (13)4.2 参数的波形分析 (14)5 应用举例 (16)6 结论 (18)7 心得体会 (19)8参考文献 (20)1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图的确定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。
此主电路要求带反电动势负载,此反电动势E=60V,电阻R=10Ω,电感L无穷大使负载电流连续。
其原理如图1所示。
图1 三相桥式全控整理电路原理图1.2 主电路原理为说明此原理,假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。
此时,对于共阴极组的三个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的三个晶闸管,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。
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d u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1d u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2d u为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压d u=1d u-2d u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。
从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压,u为这而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压,输出整流电压du波形为线电压两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压d在正半周的包络线。
由于负载端所接的电感值无限大,会对变化的电流有抵抗作用,从而使得负载电流几乎为一条直线。
其电路工作波形如图2所示。
为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段为060,如图2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。
由该表1可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
图2 带阻感负载α=0o时的波形表1 三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况时 段 ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管 VT 1VT 1VT 3VT 3VT 5VT 5共阳极组中导通的晶闸管 VT 6VT 2VT 2VT 4VT 4VT 6整流输出电压u du a -u b u a -u c u b - u c u b - u a u c - u a u c -u b =u ab =u ac =u bc =u ba =u ca =u cb当触发角α改变时,电路的工作情况将发生变化。
当α= 030 时,从ωt 角开始把一个周期等分为6段,每段为060与α=00时的情况相比,一周期中du 波形仍由6段线电压构成,每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。
区别在于,晶闸管起始导通时刻推迟了030,组成 d u的每一段线电压因此推迟030,d u 平均值降低。
图3中给出了变压器二次侧a 相电流 a i的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o 期间,a i为正,由于大电感的作用,d i 波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o 期间,a i波形的形状也近似为一条直线,但为负值。
当α=060时,电路工作情况仍可对照表1分析。
d波形中每段线电压的波图3 α=30o时的波形形继续向后移,d u平均值继续降低,α=60°时d u出现了为零的点。
由以上分析可见,当α≤60°时,d u波形连续。
对于带大电感的反电动势,d i波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。
当α>60°时,如α=90°时电阻负载情况下的工作波形如图4所示,d u平均值继续降低,由于电感的存在延迟了VT的关断时刻,使得d u的值出现负值,当电感足够大时,d u中正负面积基本相等,d u平均值近似为零。
这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的90。
α角的移相范围为0图4 α=90o时的波形2 触发电路的设计2.1 触发电路的脉冲类型对于三相桥式全控整流电路,在其合闸启动过程中或电流断续时,为确保电路在正常工作,需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。
为此,可采用两种方法:一种是使脉冲宽度大于060(一般取080~0100),称为宽脉冲触发;另一种方法是,在触发某个晶闸管的同时,给前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060,脉宽一般为020~030,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。
宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲,但为了不使脉冲变压饱和,需将铁心体积做得较大,绕组匝数较多,导致漏感增大,脉冲前沿不够陡。
因此,常用的是双脉冲触发。
2.2 常用的集成触发电路常用的三相全控桥整流电路的集成触发电路是由三个KJ004集成块和一个KJ041集成块组成的,脉冲产生后由六个晶体管进行放大。
图5 KJ004电路原理图KJ004 电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。
电原理见图5:锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。
对不同的移相控制电压VY ,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节相应的偏移电压VP 。
同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。
触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大。
R7和C2形成微分电路,改变R7和 C2的值,可获得不同的脉宽输出。
KJ004 的同步电压为任意值。
双脉冲信号的形成与控制用KJ041六路双脉冲形成器完成,KJ041是三相全控桥式触发线路中必备的电路,具有双脉冲形成和电子开关控制封锁功能。
实用块有电子开关控制的KJ041电路组成逻辑控制,适用于正反组可逆系统。
集成电路可靠性高,技术性能好,体积小,功耗低,调试方便,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取代分立式电路+15V图6 三相全控桥整流电路的集成触发电路-15+15V至V T 1u 至V T 2至V T 3至V T 4至V T 5至V T 62.3 触发电路的定相向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网,电网的频率不是固定不变的,而是会在允许内有一定的波动。
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,还应保证每个晶闸管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。
为保证触发电路和主电路频率一致,利用一个同步变压器,将一次侧接入为主电路供电的电网,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是一致的。
接下来就是触发电路的定相,即选择同步电压信号的相位,以保证触发脉冲相位正确。
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。
主电路电压与同步电压的关系如图7所示。
对于晶闸管VT1,其阳极与交流侧电压a u相接,可简单表示为VT1所接主电路电压为+a u,VT1的触发脉冲从00 至0180的范围为ωt1~ωt2。
采用锯齿波同步的触发电路时,同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点,通常使锯齿波的上升段为0240,上升段起始的030和终了的030线性度不好,舍去不用,使用中间的0180。
锯齿波的中点与同步信号0300位置对应。
三相桥整流器大量用于直流电动机调速系统,且通常要求可实现再生制动,使Ud=0的触发角α为090。
当α<90°时为整流工作,α>90°时为逆变工作。
将α=90°确定为锯齿波的中点,锯齿波向前、向后各有090的移相范围。
于是α=90°与同步电压的0300对应,也就是α=0°与同步电压的0210对应。
对于其它五个晶闸管,也存在同样的对应关系,即同步电压应滞后于主电路电压0180。
对于共阳极组的VT4、VT6和VT2,它们的阴极分别与a u 、b u 和c u相连,可得简单表示它们的主电路电压分别为-Ua 、-Ub 和-Uc 。
以为分析了同步电压与主电路电压的关系,一旦确定了整流变压器和同步变压器的接法,即可选定每一个晶闸管的同步电压信号。
图8给出了变压器接法的一种情况及相应的矢图8 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图矢量图,其中主电路整流变压器为Dy11联结,同步变压器为Dy5y11联结。
这时,同步电压选取的结果如表2所示。
表2 三相全控桥各晶闸管的同步电压(采用图8变压器接法时)为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰,可对同步电压进行R-C 滤波,当R-C 滤波滞后角为060时,同步电压选取结果如表3所示。
表3 三相桥各晶闸管的同步电压(有R-C 滤波波滞后0当变流形式不同,或整流变压器、同步变压器接法不同时,可参照上述例子确定同步电压信号。
D ,y 115-11u u u abc sa - u sb sc - u sa sb- u sccU b-U3 保护电路的设计3.1 过电流保护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。
过电流分过载和短路两种情况。
图9给出了各种过电流保护措施及其配置位置,其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。
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。
在选择各种保护措施时应注意相互协调。
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,直流民快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护,过电流继电器整定在过载时动作。