電力電子課程設(shè)計--三相橋式全控整流電路的設(shè)計

1、<p>　　《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè) 計 題 目： 三相橋式全控整流電路的設(shè)計 </p><p>　　院（系、部）： 電氣與控制工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 班 級： </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p><b>　　指 導 教 師： </b></p><p>　　日 期： 2015-1-15 </p><p><b>　　摘要</b></p

3、><p>　　本文主要介紹三相橋式全控整流電路帶電阻負載的主電路和觸發(fā)電路的原理及控制電路圖,并用MATLAB對設(shè)計好的三相橋式全控電路進行仿真，改變觸發(fā)角得到三相電源電壓，三相電源電流，負載電壓，負載電流以及出發(fā)脈沖信號的波形。通過對電力電子的仿真和分析，可知三相橋式全控整流電路的輸出電壓受控制角和負載特性的影響，在應用MATLAB的可視化仿真工具simulink對三相橋式全控整流電路的仿真結(jié)果進行了詳細分析，并采

4、用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電壓波形進行比較，進一步驗證了仿真結(jié)果的正確性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三相整流；晶閘管；MATLAB；</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 設(shè)計方案………………………………………………………………………1</p><p>　　2 電路的設(shè)計…………………

5、…………………………………………………2</p><p>　　2.1主電路………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1.1三相橋式全控整流電路圖………………………………………………2</p><p>　　2.1.2工作特點…………………………………………………………………2</p><p>　　2.1.

6、3定量分析…………………………………………………………………3</p><p>　　2.2觸發(fā)電路……………………………………………………………………3</p><p>　　2.3保護電路……………………………………………………………………4</p><p>　　2.3.1晶閘管的保護電路………………………………………………………4</p><p

7、>　　2.3.2交流側(cè)保護電路…………………………………………………………5</p><p>　　2.3.3直流側(cè)保護電路…………………………………………………………6</p><p>　　3 MATLAB仿真…………………………………………………………………7</p><p>　　心得體會………………………………………………………………………11</p

8、><p>　　參考文獻………………………………………………………………………12</p><p><b>　　1 設(shè)計方案</b></p><p>　　整個設(shè)計主要分為主電路、觸發(fā)電路、保護電路三個部分?？驁D中沒有表明保護電路。當接通電源時，三相橋式全控整流電路主電路通電，同時通過同步電路連接的集成觸發(fā)電路也通電工作，形成觸發(fā)脈沖，使主電路中晶閘管

9、觸發(fā)導通工作。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　2 電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 主電路</b></p><p>　　2.1.1 三相橋式全控整流電路圖</p><p><b>

10、;　　圖2-1</b></p><p>　　如圖2-1所示，為三相橋式全控帶電阻負載。習慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個晶閘管稱為共陽極組。共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5， 共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。晶閘管的導通順序為 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。<

11、;/p><p>　　2.1.2 工作特點</p><p>　　（1） 2個晶閘管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組 各1個，且不能為同1相器件。 </p><p>　?。?） 對觸發(fā)脈沖的要求： </p><p>　　按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60o。共陰極組VT1、VT3、VT5依次差120o。共

12、陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120o。同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180o。 </p><p>　?。?） ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣, 故該電路為6脈波整流電路。 </p><p>　?。?）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。</p><p>　　

13、2.1.3 定量分析</p><p>　?。?）當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載，時）的平均值為：</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　?。?）帶電阻負載且時，整流電壓平均值為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p>&

14、lt;p>　　輸出電流平均值： （2-3）</p><p>　?。?）晶閘管額定電流、額定電壓的選擇</p><p>　　①晶閘管承受最大正向電壓為變壓器二次線電壓峰值，即</p><p><b>　　(2-4) </b></p><

15、p>　?、诰чl管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　③輸出電壓Ud為0~200V，負載電阻R=10，輸出負載電流為：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　選用晶閘管時，額定

16、電壓要留有一定裕量通常取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓的2~3倍。額定電流也要留一定裕量，一般取額定電流為通態(tài)平均電流的1.5~2倍。</p><p><b>　　2.2 觸發(fā)電路</b></p><p>　　三相橋式全控觸發(fā)電路由3個KJ004集成塊和1個KJ041集成塊（KJ041內(nèi)部是由12個二極管構(gòu)成的6個或門）及部分分立元件構(gòu)成，可形成六路雙脈沖，

17、再由六個晶體管進行脈沖放大即可，分別連到VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6的門極。6路雙脈沖模擬集成觸發(fā)電路圖如圖2-2所示：</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　2.3 保護電路</b></p><p>　　2.3.1 晶閘管的保護電路</p><p&

18、gt;　　（1）晶閘管的過電流保護：過電流可分為過載和短路兩種情況，可采用多種保護措施。對于晶閘管初開通時引起的較大的di/dt，可在晶閘管的陽極回路串聯(lián)入電感進行抑制；對于整流橋內(nèi)部原因引起的過流以及逆變器負載回路接地時可以采用接入快速熔短器進行保護。如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　?。?）晶閘管的過電壓保護：晶閘管

19、的過電壓保護主要考慮換相過電壓抑制。晶閘管元件在反向阻斷能力恢復前，將在反向電壓作用下流過相當大的反向恢復電流。當阻斷能力恢復時，因反向恢復電流很快截止，通過恢復電流的電感會因高電流變化率產(chǎn)生過電壓，即換相過電壓。為使元件免受換相過電壓的危害，一般在元件的兩端并聯(lián)RC電路。如圖2-4所示：</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.3.2

20、交流側(cè)保護電路</p><p>　　晶閘管設(shè)備在運行過程中會受到由交流供電電網(wǎng)進入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲，同時設(shè)備自身運行中以及非正常運行中也有過電壓出現(xiàn)，所以要進行過電壓保護，可采用如圖2-5所示的反向阻斷式過電壓抑制RC保護電路。整流電路正常工作時，保護三相橋式整流器輸出端電壓為變壓器次級電壓的峰值，輸出電流很小，從而減小了保護元件的發(fā)熱。過電壓出現(xiàn)時，該整流橋用于提供吸收過電壓能量的通路，電容將吸取

21、過電壓能量轉(zhuǎn)換為電場能量；過電壓消失后，電容經(jīng) 、 放電，將儲存的電場能量釋放，逐漸將電壓恢復到正常值。</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　2.3.3 直流側(cè)保護電路</p><p>　　直流側(cè)也可能發(fā)生過電壓，在圖2-6中，當快速熔斷器熔斷或直流快速開關(guān)切斷時，因直流側(cè)電抗器釋放儲能，會在整流器直流輸出端造成過

22、電壓。另外，由于直流側(cè)快速開關(guān)（或熔斷器）切斷負載電流時，變壓器釋放的儲能也產(chǎn)生過電壓，盡管交流側(cè)保護裝置能適當?shù)乇Ｗo這種過電壓，仍會通過導通的晶閘管反饋到直流側(cè)來，為此，直流側(cè)也應該設(shè)置過電壓保護，用于抑制過電壓。</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　3 MATLAB仿真</p><p>　　三相橋式全控整流電路

23、仿真圖：</p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　示波器從上到下依次表示為三相電源電壓，三相電源電流，負載電壓，負載電流以及出發(fā)脈沖信號的波形。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　-</b></p>

24、<p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（4）</b></p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過此次電力電子課程設(shè)計我不但得到了將知識融入實際的機會

25、，同時也鞏固了自己本學期所學的知識。這次我的課程設(shè)計題目是三相橋式全控整流電路的設(shè)計。通過對三相橋式全控整流電路的研究，更加深刻的理解了整流電路的線路、原理，以及觸發(fā)電路，加深了對觸發(fā)電路的功能了解。還有保護電路，認識了保護電路的重要，并對其深入了研究。整個課程設(shè)計的過程中，雖然遇到了很多棘手的問題，但通過查閱書刊以及網(wǎng)上查閱資料最終得到了有效的解決，感覺收獲很多。本設(shè)計要用MATLAB進行仿真。在仿真實驗中比較關(guān)鍵的是參數(shù)的設(shè)置。仿真

26、做完了之后是做硬件實驗。通過此次課程設(shè)計，熟悉了MATLAB和Protel的使用方法,它們都是與我們專業(yè)密切聯(lián)系的軟件。其中掌握了用MATLAB對電力電子電路進行仿真，觀察波形，調(diào)整參數(shù)等操作。 </p><p>　　此外，通過這次課程設(shè)計使自己了解到電力電子技術(shù)既是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是實用性很強的課程。電力電子裝置的應用是十分重要的。并且自己也在最初的不很懂到最終理解了三相橋式全控整流電路的原理以及應用覺得收

27、獲很多。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王兆安，劉進軍. 電力電子技術(shù). 機械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[2]仲麟，王峰. MATLAB仿真技術(shù)與應用教程.國防工業(yè)出版社．2003</p><p>　　[3]劉敏，魏玲. MATLAB通信仿真與技術(shù)應用. 國防工業(yè)