电力电子技术课程设计报告

MINNAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

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:

成 绩: 高婷婷，林建华 指导老师评语:

指导教师签名：

年 月

日

摘要

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4. 1三相桥式全控整流电路的仿真模型 6

目录

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. 2仿真结果及其分析 .............................................................................7

5设计总结.................................................................................................. 8

6参考文献.................................................................................................. 91设计的目的和意义

本课程设讣属于《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 设讣基本技能的训练，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/ = 150匕R = 10。上=0.5/7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,并讣算出直流电压的 变化范围

2. 计算«=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a二60°时，负载两端-和晶闸管两端”仏波形。

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

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VTI -VT2-VT3-VT4-VT 5-VT 6。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兀/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，所以可以釆用脉冲列代替双窄脉冲：每隔兀/ 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V T1

VT2-VT3-VT4-VT5-VT6：共阴极组T1,T3, T5的脉冲依次相差2刃/ 3；同 一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4, VT3和VT6, VT5和VT 2的脉冲相差n ,给 分析带来了方便；当a =0时，输岀电压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1倍，脉 动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路乂可称为6脉动整流电路。同理,"d 三相半波整流电路称为3脉动整流电路。ci>0时，Ud的波形出现缺口，随着 a角的增大，缺口增大，输出电压平均值降低。当a=2n / 3时，输出电压为零, 所以电阻性负载时，Q的移相范围是0〜2刃/3：当OWa Wn /3时，电流连续, 每个晶闸管导通2刃/ 3 ;当刃/ 3W a W2刃/ 3时，电流断续，个晶闸管导通小于 2n /3. 23a=ii / 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5精确计算的主要因素是/值的大小 要保证满足负载所要求的最大平均电压匕，当整流输出电压连续时（即带阻感负 载时）的平均值为

2） 二次电流厶和一次电流人的计算 直流输出平均电流为

30^66 =30396M

R 10

3） 变压器容量的讣算变压为

厶=0.816厶=24.804A

S = 3Ul =3*150*24.804 = 11.1618bv

■ 厶

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询提下降低成本，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。 =2.3

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

5=（2 〜3）%

山理论分析可得，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

UTM=UFW

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：

5=屁附 «400V

2晶闸管额定电流（1小）

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

3选择晶闸管的型号

三相桥式全控整流电路应选择K P 30-4型晶闸管，共六只

4晶闸管的图片 ITN >(1.5-2) 厶

L57

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®=380V,人二82. 96A;次级绕组星形接法 /二150V, /2=24.80 4 A,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