電力電子課程設(shè)計(jì)--三相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)

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

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p><b>　　指 導(dǎo) 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(fù)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(jì)好的三相橋式全控電路進(jìn)行仿真，改變觸發(fā)角得到三相電源電壓，三相電源電流，負(fù)載電壓，負(fù)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(fù)載特性的影響，在應(yīng)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(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)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(jì)方案………………………………………………………………………1</p><p>　　2 電路的設(shè)計(jì)…………………

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(diǎn)…………………………………………………………………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(hù)電路……………………………………………………………………4</p><p>　　2.3.1晶閘管的保護(hù)電路………………………………………………………4</p><p

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

8、><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………12</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　整個設(shè)計(jì)主要分為主電路、觸發(fā)電路、保護(hù)電路三個部分?？驁D中沒有表明保護(hù)電路。當(dāng)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(dǎo)通工作。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　2 電路的設(shè)計(jì)</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(fù)載。習(xí)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(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。<

11、;/p><p>　　2.1.2 工作特點(diǎn)</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>　　（3） 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(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載，時）的平均值為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　（2）帶電阻負(fù)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>　?、倬чl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>　?、圯敵鲭妷篣d為0~200V，負(fù)載電阻R=10，輸出負(fù)載電流為：</p><p><b>　?。?-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(jìn)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(hù)電路</b></p><p>　　2.3.1 晶閘管的保護(hù)電路</p><p&

18、gt;　?。?）晶閘管的過電流保護(hù)：過電流可分為過載和短路兩種情況，可采用多種保護(hù)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(jìn)行抑制；對于整流橋內(nèi)部原因引起的過流以及逆變器負(fù)載回路接地時可以采用接入快速熔短器進(jìn)行保護(hù)。如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　?。?）晶閘管的過電壓保護(hù)：晶閘管

19、的過電壓保護(hù)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(fù)前，將在反向電壓作用下流過相當(dāng)大的反向恢復(fù)電流。當(dāng)阻斷能力恢復(fù)時，因反向恢復(fù)電流很快截止，通過恢復(fù)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(hù)電路</p><p>　　晶閘管設(shè)備在運(yùn)行過程中會受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過電壓和雷擊過電壓的侵襲，同時設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過電壓出現(xiàn)，所以要進(jìn)行過電壓保護(hù)，可采用如圖2-5所示的反向阻斷式過電壓抑制RC保護(hù)電路。整流電路正常工作時，保護(hù)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(hù)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(fù)到正常值。</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　2.3.3 直流側(cè)保護(hù)電路</p><p>　　直流側(cè)也可能發(fā)生過電壓，在圖2-6中，當(dāng)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(fù)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(hù)裝置能適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)這種過電壓，仍會通過導(dǎo)通的晶閘管反饋到直流側(cè)來，為此，直流側(cè)也應(yīng)該設(shè)置過電壓保護(hù)，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(fù)載電壓，負(fù)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>　?。?）</b></p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過此次電力電子課程設(shè)計(jì)我不但得到了將知識融入實(shí)際的機(jī)會

25、，同時也鞏固了自己本學(xué)期所學(xué)的知識。這次我的課程設(shè)計(jì)題目是三相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)。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(hù)電路，認(rèn)識了保護(hù)電路的重要，并對其深入了研究。整個課程設(shè)計(jì)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(jì)要用MATLAB進(jìn)行仿真。在仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。通過此次課程設(shè)計(jì)，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(jìn)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(jì)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(shí)用性很強(qiáng)的課程。電力電子裝置的應(yīng)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(yīng)用覺得收

27、獲很多。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王兆安，劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[2]仲麟，王峰. MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)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(yīng)用. 國防工業(yè)