电力电子技术课程设计报告
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电力电子类课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解电力电子器件的基本原理,掌握各类电力电子器件的构造、工作原理及应用场合。
2. 掌握电力电子变换器的基本电路拓扑,了解其功能、性能及在实际应用中的优缺点。
3. 学会分析电力电子电路的静态和动态特性,能够对简单电路进行设计和计算。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际电力电子问题的能力。
2. 提高学生动手实践能力,能够正确搭建和调试基本的电力电子实验电路。
3. 培养学生团队协作能力和沟通表达能力,能够就电力电子技术问题进行有效讨论。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电力电子技术领域的兴趣,培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度,使其养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识,认识到电力电子技术在节能减排方面的重要作用,培养其社会责任感。
课程性质:本课程为电力电子类课程的实践性教学环节,旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:学生已具备一定的电力电子基础知识,对实际应用有较高的兴趣,动手实践能力较强。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,强调学生的主体地位,充分调动学生的积极性,提高其分析和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 电力电子器件:包括二极管、晶体管、晶闸管、场效应晶体管等基本器件的原理、特性及应用。
2. 电力电子变换器:介绍升压、降压、逆变、斩波等基本变换器的工作原理、电路拓扑及控制方法。
3. 电力电子电路分析与设计:学习静态和动态分析方法,对简单电力电子电路进行设计和计算。
4. 电力电子技术应用:分析电力电子技术在电力系统、新能源、电力传动等领域的应用实例。
教学大纲安排如下:第一周:电力电子器件原理与特性第二周:电力电子器件的应用及选型第三周:电力电子变换器的工作原理及电路拓扑第四周:电力电子变换器的控制方法第五周:电力电子电路的静态分析第六周:电力电子电路的动态分析第七周:电力电子电路设计与计算第八周:电力电子技术应用及发展趋势教学内容与课本关联性:参照教材《电力电子技术》相关章节,结合课程目标,对教学内容进行选择和组织,确保科学性和系统性。
电力电子 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及其在电路中的应用;2. 使学生了解电力电子变换器的工作原理,掌握常见电力电子变换器的电路拓扑及控制方法;3. 引导学生理解电力电子技术在能源转换、电力系统中的应用及发展趋势。
技能目标:1. 培养学生能够运用所学知识分析、设计和搭建简单的电力电子电路;2. 提高学生运用电力电子器件和变换器解决实际问题的能力;3. 培养学生运用电力电子技术进行能源转换和电力系统优化的技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术产生兴趣,激发学生学习积极性;2. 培养学生具备团队协作、沟通交流的能力,增强合作意识;3. 使学生认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展中的重要性,树立环保意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在让学生在掌握电力电子基础知识的基础上,提高实际应用能力,培养学生解决实际问题的综合素质。
通过本课程的学习,学生能够具备以下具体学习成果:1. 能够列举并解释常见电力电子器件的原理和特点;2. 能够绘制并分析常见电力电子变换器的电路图;3. 能够运用电力电子技术进行实际案例分析,提出优化方案;4. 能够关注电力电子技术的发展趋势,认识到其在节能环保领域的作用。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,结合教材,科学系统地组织以下内容:1. 电力电子器件:-PN结、晶体管、晶闸管等基本原理和特性;-电力MOSFET、IGBT等现代电力电子器件的结构和特点。
2. 电力电子变换器:-AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换器的工作原理及分类;-常见电力电子变换器电路拓扑及其控制方法。
3. 电力电子技术应用:-电力电子技术在电力系统、新能源发电、电动汽车等领域的应用案例;-电力电子器件和变换器在节能、环保等方面的作用。
教学大纲安排如下:第一周:电力电子器件的基本原理和特性;第二周:现代电力电子器件的结构和特点;第三周:AC-DC、DC-AC变换器工作原理及电路拓扑;第四周:DC-DC变换器及控制方法;第五周:电力电子技术应用及案例分析;第六周:电力电子技术在节能环保领域的贡献及发展趋势。
电力电子技术的课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电力电子器件的基本工作原理,如二极管、晶体管、晶闸管等;2. 了解电力电子电路的基本类型,如整流电路、斩波电路、逆变电路等;3. 学会分析简单电力电子电路的性能、特点及应用场合;4. 掌握电力电子设备在实际应用中的参数计算和选型方法。
技能目标:1. 能够正确使用实验设备搭建简单的电力电子电路;2. 学会运用电路分析方法,对电力电子电路进行性能分析和故障排查;3. 能够根据实际需求设计简单的电力电子系统,并进行参数计算和选型。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术的兴趣,激发学习热情;2. 增强学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;3. 培养学生严谨的科学态度,树立工程伦理观念。
课程性质:本课程为电力电子技术的基础课程,旨在使学生掌握电力电子器件、电路及其应用,培养实际操作能力和工程素养。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力,但对电力电子技术尚处于入门阶段。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手实践和实际应用,提高学生的综合能力。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件:介绍二极管、晶体管、晶闸管等基本器件的结构、工作原理及特性,重点讲解其在电力电子电路中的应用。
教材章节:第一章至第三章内容安排:2学时2. 电力电子电路:讲解整流电路、斩波电路、逆变电路等基本电路的类型、工作原理及性能特点。
教材章节:第四章至第六章内容安排:4学时3. 电力电子电路分析:教授电路分析方法,如平均值法、等效电路法等,分析典型电力电子电路的性能和应用。
教材章节:第七章内容安排:3学时4. 电力电子设备设计:介绍参数计算和选型方法,结合实际案例进行设备设计。
教材章节:第八章内容安排:3学时5. 实践操作:安排学生进行电力电子电路搭建、性能测试和故障排查,提高动手能力。
电子行业电力电子技术课程设计引言背景随着电子行业的蓬勃发展,电力电子技术在各个领域中扮演着重要的角色。
电力电子技术涉及到将电能进行转换、传递和控制,以满足各种应用的需求。
因此,对于从事电子行业的从业者来说,掌握电力电子技术是必不可少的。
目的本课程设计旨在帮助学生深入了解电力电子技术的基本原理和应用,并通过实际案例的设计和实施来提升学生的实践能力。
通过该课程,学生将能够独立设计和实现电力电子系统,提高其在电子行业就业的竞争力。
课程设计内容第一周:电力电子技术概述在第一周的课程中,学生将会对电力电子技术的基本概念和原理进行学习。
包括电力电子的发展历程、基本电力电子器件的特性和使用、常见的电力电子系统等内容。
此外,还将介绍电力电子技术在各个领域中的应用案例。
第二周:电力电子器件的特性和使用在第二周的课程中,学生将深入学习常见的电力电子器件的特性和使用。
包括二极管、晶闸管、场效应管等。
通过理论讲解和实验实践,学生将了解到这些器件在电力电子系统中的作用以及如何正确选择和使用它们。
第三周:电力电子系统设计基础在第三周的课程中,学生将学习电力电子系统的基本设计原则和方法。
包括电力电子系统的开关技术、控制电路设计、功率传递和转换等。
通过案例分析和实验演练,学生将能够独立设计和实现简单的电力电子系统。
第四周:电力电子系统可靠性和保护在第四周的课程中,学生将学习电力电子系统的可靠性和保护技术。
包括防雷保护、过流、过压和过温保护等。
通过理论学习和实践操作,学生将掌握电力电子系统故障排除和维修的基本方法。
第五周:电力电子系统的应用案例研究在第五周的课程中,学生将分组进行电力电子系统的应用案例研究。
每个小组将选择一个具体的应用场景,并进行系统设计和实施。
通过实践操作,学生将加深对电力电子技术的理解和掌握。
第六周:项目展示与总结在第六周的课程中,每个小组将展示他们的项目成果,并进行总结和讨论。
学生将有机会分享彼此的设计思路和经验,并从中获取更多的学习收获。
(一)课程设计的目的1、掌握三相全桥相控整流电路的结构及其工作原理,明确触发脉冲的相位关系,熟悉整流电路交流侧与直流侧电流,电压关系;2、掌握三相电压型逆变电路的结构及其工作原理,明确触发脉冲的相位关系,熟悉逆变电路交流测与直流侧电压电流的关系;3、熟悉电力电子电路的计算机仿真方法。
(二)课程设计内容与要求1、使用Matlab仿真软件实现“三相桥式全控整流电路仿真模型”,构建触发延时角为0°,30°,60°的三相全桥整流波,电感10mH,电阻负载1Ω。
采用宽脉冲触发方式。
观测电网电压波形、触发脉冲波形、直流侧电压波形及负载电流波形。
2、使用Matlab仿真软件实现“三相电压型逆变电路仿真”,构建合适的触发延时角,设定合适的元器件值。
观测交流测电压电流波形。
(三)Matlab原理应用以及Simulink仿真时至今日,Matlab以矩阵运算为基础,把科学计算、绘图及动态系统仿真等功能有机地融合在一起。
同时,它又具有程序设计语言的基本特征,所以也可以称之为一种编程语言。
它已成为一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言,在工程计算与数值分析、动态系统设计和仿真、金融建模设计与分析等许多科学领域都有着十分广泛的应用。
Simulink仿真是一种以Matlab为基础,对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
在该软件环境下,用户可以在屏幕上调用现成的模块,并将它们适当连接起来以构成系统的的模型。
以该模型为对象运行Simulink中的仿真程序,可以对模型进行仿真,并可以随时观察仿真结果和干预仿真过程。
根据仿真结果,用户可以调整系统参数,观察分析仿真结果的变化,从而获得更加理想的仿真结果。
(四)主电路设计及仿真1、三相全桥相控整流电路基本工作原理在三相桥式全控整流电路中,习惯上将阴极连接在一起的三个晶闸管(VT1,VT3,VT5)称为共阴极组,阳极连接在一起的三个晶闸管(VT4,VT6,VT2)称为共阳极组。
前言电力电子技术又称为功率电子技术,他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段,是当代高新技术发展的重要内容,也是支持电力系统技术革命发展的重要基础,并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展,极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明,使得半导体变流技术从电子学中分离出来,发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明,进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门,包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电,小到一瓦的手机充电器,电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展,电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快,控制方便,灵活的特点,能够显著地改善电力系统的特性,在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
目录1.设计任务说明 (3)2.方案选择 (4)2.1器件的介绍 (4)2.2单相可控整流电路的比较 (6)3.辅助电路的设计 (12)3.1驱动电路的设计 (12)3.2保护电路的设计 (13)3.3过流保护 (14)3.4过压保护 (14)3.5 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (14)4.主体电路的设计 (15)4.1主要电路原理及说明 (15)4.2主电路的设计 (16)4.3主要元器件的说明 (16)4.4元器件清单 (19)5.性能指标分析 (19)6. 设计心得 (21)7. 参考文献 (22)1、设计任务书一、课程设计的目的:1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。
电力电子技术课程设计报告.doc本次课程设计的主题是电力电子技术,旨在通过实践操作及深入研究,掌握电力电子器件和系统的运行原理、设计与控制方法。
本报告将详细介绍本次课程设计的内容、目的及实施过程,并对结果进行总结与展望。
一、课程设计的内容及目的本次课程设计的主要内容为电力电子器件模块的设计及控制,具体包括以下内容:(1)电力电子器件模块的设计:本次课程设计的目标是实现一个电力电子器件模块,该模块采用的器件是MOSFET,要求能够实现输入电压与输出电压的变化控制,并具有良好的稳定性和可靠性。
(2)控制电力电子器件模块:本次课程设计还要求实现对电力电子器件模块的控制,包括输出电压的变化控制和保护性措施的设计等。
通过本次课程设计,学生可以了解电力电子器件的工作原理、性能特点和设计方法,掌握电力电子器件的调节和控制技术,提高学生的综合实践能力和创新能力。
二、课程设计的实施过程本次课程设计主要分为设计、制作及测试三个阶段。
1、设计阶段在设计阶段,学生需按照要求完成电力电子器件模块的设计,具体包括以下内容:(1)设计输入输出电压的大小和变化范围。
(2)选择合适的电力电子器件,确定电路拓扑结构。
(3)设计电力电路的关键参数,包括电流、电压、功率等。
(4)根据设计参数选择合适的控制电路,包括开关电路、反馈电路等。
(5)通过电路仿真软件进行仿真分析,调整电路参数,保证各项参数性能合理、稳定、可靠。
2、制作阶段在设计阶段完成电路模块的主要参数设定后,开始实际制作电路模块。
具体操作流程如下:(1)选购相关器件,如MOSFET、电容、电感等。
(2)通过电路图纸完成电路板原理图和PCB布局设计。
(3)利用PCB设计软件进行图纸制作,并进行打样检验。
(4)进行电路元器件焊接。
(5)检查焊接后电路元器件的连接情况是否正确。
(6)测试电路模块的基本性能,包括输入输出电压的测试、开关信号测试等。
3、测试阶段在电路模块制作完成后,需要进行测试,以检验电路的性能是否满足要求。
《电力电子技术》课程设计专业:电气工程及其自动化班级:2010级电气班学生姓名:吴世方学号:指导教师:祝敏时间:2012年12 月28 日----2013年1 月9 日题目:小功率晶闸管整流电路设计一设计的目的和要求电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合,可加深理解和全面掌握《电力电子技术》课程的基本内容,可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高,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。
因此,通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的:1)加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识,提高学生综合运用所学知识的能力;2)培养学生根据课程设题的需要,查阅资料和独立解决工程实际问题的能力;3)账务仪器的正常使用方法,和调试过程;4)培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
设计技术数据及要求:1、V380交流供电电源;2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。
3、电路应具有一定的稳压功能,同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。
触发电路输出满足系统要求。
4、负载为并励直流电动机,型号为,电机参数为:一、课程设计方案的选择与确定电力电子技术课程设计报告1.系统总设计框图保护电路电源触发电路整流电路负载电路2.整流电路方案一:单相半波整流电路特点及优缺点:对于晶闸管整流装置在整流器功率较小时,用单相整流电路。
在单相电路中,半波电路比全波电路脉动成分高,滤波没有全波电路容易。
双半波整流电路由于使用的整流器件少,在电压不高的小功率电路中也可被采用。
方案二:单相桥式全控整流电路- 3 -特点及优缺点:此电路对每个导电回路进行控制,与单相桥式半控整流电路相比,无须用续流二极管,也不会失控现象,负载形式多样,整流效果好,波形平稳,应用广泛。
变压器二次绕组中,正负两个半周电流方向相反且波形对称,平均值为零,即直流分量为零,不存在变压器直流磁化问题,变压器的利用率也高。
电力电子技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及功能,理解不同器件在电力转换中的应用。
2. 使学生了解电力电子电路的基本拓扑结构,掌握常见电力电子电路的原理及分析方法。
3. 帮助学生掌握电力电子装置的控制策略,了解电力电子技术在节能、环保等方面的应用。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析、设计简单电力电子电路的能力。
2. 提高学生动手实践能力,能正确搭建、调试和优化电力电子实验装置。
3. 培养学生运用电力电子技术解决实际问题的思维方法和创新能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电力电子技术学科的兴趣,培养其探索精神和求知欲。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识,学会在团队中沟通交流,共同解决问题。
3. 增强学生的节能环保意识,使其认识到电力电子技术在未来可持续发展中的重要性。
课程性质:本课程为专业核心课程,旨在让学生掌握电力电子技术的基本理论和实践技能,培养学生具备分析和解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和实践操作能力,对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的主体地位,鼓励学生主动参与、积极思考,提高其分析问题和解决问题的能力。
通过课程学习,使学生达到预定的学习成果,为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件原理及分类:包括半导体器件、二极管、晶体管、晶闸管等基本原理、特性及应用。
教材章节:第一章《电力电子器件》2. 电力电子电路拓扑结构:分析常见电力电子电路如整流电路、斩波电路、逆变电路的原理及性能。
教材章节:第二章《电力电子电路拓扑》3. 电力电子装置控制策略:学习PID控制、PWM控制等在电力电子装置中的应用。
教材章节:第三章《电力电子装置的控制》4. 电力电子技术应用:介绍电力电子技术在工业、家电、新能源等领域的应用案例。
教材章节:第四章《电力电子技术的应用》5. 实践教学:组织学生进行电力电子电路搭建、调试和优化实验,提高学生动手能力。
电力电子实训课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电力电子器件的基本原理,掌握其工作特性和应用范围。
2. 学生能掌握常见电力电子电路的组成、工作原理及电路分析方法。
3. 学生能了解电力电子装置在实际应用中的注意事项,如散热、电磁兼容等。
技能目标:1. 学生能正确使用电力电子器件,进行简单电路的搭建与调试。
2. 学生能运用所学知识,分析和解决实际电力电子电路中存在的问题。
3. 学生能通过实训课程,提高动手能力,培养实际操作技能。
情感态度价值观目标:1. 学生通过课程学习,培养对电力电子技术的兴趣,提高科技创新意识。
2. 学生能够认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展等方面的重要作用,增强环保意识。
3. 学生能够在团队合作中发挥积极作用,培养沟通、协作、解决问题的能力。
本课程针对高年级学生,具有较强的实践性和应用性。
课程设计紧密联系实际,注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
在教学过程中,教师应充分关注学生的个体差异,激发学生的学习兴趣,引导学生主动探究,提高学生的综合素质。
课程目标的设定旨在使学生在掌握电力电子技术基本知识的基础上,能够将其应用于实际工作中,为我国电力电子行业的发展做出贡献。
通过对课程目标的分解,有助于教学设计和评估的实施,确保课程目标的达成。
本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 电力电子器件原理及其特性:介绍常见的电力电子器件如二极管、晶体管、晶闸管等的工作原理、特性参数及应用场合。
2. 常见电力电子电路:分析整流电路、斩波电路、逆变电路、变频电路等典型电路的组成、工作原理及电路分析方法。
3. 电力电子装置的散热与电磁兼容设计:讲解散热技术、电磁兼容原理,分析实际应用中应注意的问题及解决方法。
4. 电力电子电路的仿真与实验:运用相关软件进行电力电子电路的仿真分析,开展实际电路的搭建、调试与性能测试。
具体教学安排如下:第一周:电力电子器件原理及其特性第二周:整流电路第三周:斩波电路第四周:逆变电路第五周:变频电路第六周:电力电子装置的散热与电磁兼容设计第七周:电力电子电路仿真与实验(上)第八周:电力电子电路仿真与实验(下)教学内容与教材紧密关联,按照教学大纲逐步展开,旨在确保学生能够系统地掌握电力电子技术的基本知识和实践技能。
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计学院:电子与电气工程学院年级专业:2015级电气工程及其自动化姓名:学号:指导教师:高婷婷,林建华成绩: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同时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。
关键词:电力电子,三相,整流1 设计的目的和意义 (1)2 设计任务与要求 (1)3 设计方案 (1)3.1三相全控整流电路设计 (1)3.1.1三相全控整流电路图原理分析 (2)3.1.2整流变压器的设计 (2)3.1.3晶闸管的选择 (3)3.2 保护电路的设计 (4)3.2.1变压器二次侧过压保护 (4)3.2.2 晶闸管的过压保护 (4)3.2.3 晶闸管的过流保护 (5)3.3 触发电路的选择设计 (5)4 实验调试与分析 (6)4.1三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)4.2仿真结果及其分析 (7)5 设计总结 (8)6 参考文献 (9)1 设计的目的和意义本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续,通过设计实践,进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。
通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。
通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识,同时也提高了学生的动手能力。
2 设计任务与要求三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H==Ω=为阻感性负载。
1.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围2.计算α=60°时,负载两端电压和电流,晶闸管平均电流和有效电流。
3.画出α=60°时,负载两端dU 和晶闸管两端1VT U 波形。
4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。
5.晶闸管的型号选择。
3 设计方案3.1三相全控整流电路设计图1.三相桥式全控整流电路的阻感性负载3.1.1三相全控整流电路图原理分析晶闸管按从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。
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。
同理,三相半波整流电路称为3脉动整流电路。
α>0时,Ud 的波形出现缺口,随着α角的增大,缺口增大,输出电压平均值降低。
当α=2π/3时,输出电压为零,所以电阻性负载时,α的移相范围是O ~2π/3;当O ≤α≤π/3时,电流连续,每个晶闸管导通2π/3;当π/3≤α≤2π/3时,电流断续,个晶闸管导通小于2π/3.23α=π/3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。
3.1.2整流变压器的设计三相桥式全控整流电路应选用三相变压器星形接法如图1所示。
主电路种影响整流变压器次级电压2U 精确计算的主要因素是2U 值的大小要保证满足负载所要求的最大平均电压dU ,当整流输出电压连续时(即带阻感负载时)的平均值为22.34303.972d U U V ==2)二次电流2I 和一次电流1I的计算 直流输出平均电流为303.96630.396610d d U I A R ===3)变压器容量的计算变压为20.81624.804d I I A==2233*150*24.80411.1618S U I kw===3.1.3 晶闸管的选择合理地选择晶闸管,可以在保证晶闸管装置可靠运行的前提下降低成本,获得较好的技术经济指标。
在采用普通型(KP 型)晶闸管的整流电路种,应正确选择晶闸管的额定电压与额定电流参数。
1晶闸管额定电压(TN U )晶闸管额定电压必须大于元件在电路中实际承受的最大电压,考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素,还要设置2到3倍的安全系数,即()TN TMU =2~3U由理论分析可得,当可控整流电路接成三相全控电路形式时,每个晶闸管所承受的正、反向电压均为整流变压器次级线电压的峰值,即TM U =U FM由三相全控整流电路的波形分析可知,晶闸管最大正向电压峰值均为变压器二次线电压峰值:2U FM =TM U 400FM V ≈2晶闸管额定电流(TN I )晶闸管的电流定额要按照有效值相等的原则来选取,并应留一定裕量。
一般取其额定电流为按此原则计算结果的1.5到2倍,即TN I (1.5~2)1.57TI 1I3选择晶闸管的型号三相桥式全控整流电路应选择KP30-4型晶闸管,共六只 4晶闸管的图片图2.晶闸管3.2.保护电路的设计3.2.1变压器二次侧过压保护该变压器为初级绕组三角形接法1U =380V, 1I =82.96A ;次级绕组星形接法2U =150V ,2I =24.804A ,容量为12KV 的变压器,RC 过电压抑制电路可接于供电变压器的两端(供电网一侧称网测,电力电子电路一侧称阀测),或电力电子电路的直流侧。
图3.二次侧过压保护3.2.2晶闸管的过压保护:主要考虑换相过电压抑制。
晶闸管元件在反向阻断能力恢复前,将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。
当阻断能力恢复时,因反向恢复电流很快截止,通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压,即换相过电压。
为使元件免受换相过电压的危害,一般在元件的两端并联RC电路。
即图4.晶闸管过压保护3.2.3过流保护电路1主电路保护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,支流快速熔断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。
2晶闸管过流保护对重要的且易发生短路的晶闸管设备,需采用电子电路进行过电流保护。
常在全控型器件的驱动电路种设置过电流保护环节,响应最快。
图5.晶闸管过流保护3.3触发电路的选择设计驱动电路位于主电路和控制电路之间,用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管),称为驱动电路,驱动电路的基本任务。
就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。
对半控型器件只需提供开通控制信号,对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保证器件按要求可靠导通或关断。
触发电路由三片集成触发电路芯片KJ004和一片集成双脉冲发生器芯片KJ041形成六路双脉冲,再由六个晶体管进行脉冲放大,即构成完整的。
触发电路产生的触发信号用接插线与主电路各晶闸管相连接。
该电路可分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。
图6.触发电路3.4总设计图图7.总设计图4 调试与总结分析4.1三相桥式全控整流电路的仿真模拟根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如图2所示,设置三个交流电压源Va,Vb,Vc相位角依次相差120°,得到整流桥的三相电源。
用6个Thyristor构成整流桥,实现交流电压到直流电压的转换。
6个PULSE generator产生整流桥的触发脉冲,且从上到下分别给1~6号晶闸管触发脉冲。
图8.仿真模拟电路4.2仿真结果与分析当α=60度时,ud波形连续,电路的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ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。
区别在于负载不同时,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流 id波形不同,电阻负载时 ud 波形与 id的波形形状一样。
而阻感负载时,由于电感的作用,使得负载电流波形变得平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似为一条水平线。
图9.触发角为α=60°时的波形图图10.触发角为α=60°时的仿真波形图5 设计总结6 参考文献【1】王兆安,黄俊,电力电子技术(第四版),北京:机械工业出版社;【2】康华光,电子技术基础,北京:高等教育出版社;【3】谭立新,刘觉民,三相桥式全控整流电路设计期刊论文,湖南文理学院学报(自然科学报);【4】李自成,许丽,电力电子技术及应用,西北工业大学出版社;。