三相桥式可控整流电路设计

烟台南山学院电力电子课程设计

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

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。

三相桥式可控整流电路的设计

三相桥式可控整流电路技术是驱动半导体电源（VSD）的基础，由全桥整流器和可控整流元件（发光二极管、晶体管或MOSFET）组成，并在控制器中加以分析和控制。三相桥式可控整流电路（VR）通常由六个部件组成，包括可控整流元件，正向模式整流Mosfet，静止状态模式整流Mosfet，欠压限幅器，外部控制电源，外部回路控制管脚和开关控制管脚。

通常，三相桥式可控整流电路的正向模式（正向极性模式）是非常重要的，因为它们能够用于换档控制，从而使VSD控制更加灵活。此外，这种可控整流电路也可以被设计用来实现电网力量调整、线γ调整、电网均衡调整、电压瞬间补偿和运行比负荷调整等功能。

三相桥式可控整流电路的实现要求用户深入了解VSD技术原理，此外，桥式可控整流器设计也需要考虑到一系列的性能，包括切换时间、效率、功率行业等问题。在设计过程中，用户可以选择合适的硬件，包括Mosfet、IGBT或发光二极管。此外，用户可以采用不同的架构来对带负载的VR进行控制，比如中断式控制、半桥式控制、联网控制及脉冲宽度调制控制等，并在实践中加以考察和解决。

最后，为了提高电流控制精度和补偿能力，在VR设计时要考虑滤波网络、滞后控制和脉冲宽度调制等策略，并通过调整可控整流元件的开关极性以改善负载特性。有了不同的VR架构和控制策略，用户可以设计出灵活高效的三相桥式可控整流电路，从而满足各类应用的需求，同时提高可控整流元件的可靠性和使用寿命。

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

控制电路

触发电路

光耦隔离 主电路 保护电路 2 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。