三相橋式整流電路課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.原理及方案1</b></p><p>　　2.主電路的設(shè)計(jì)與器件的選擇2</p><p>　　2.1三相全控橋工作原理3</p><p>　　2.2三相全控橋的工作特點(diǎn)3</p><p>　　

2、2.3阻感負(fù)載時(shí)的波形分析4</p><p><b>　　2.4參數(shù)計(jì)算8</b></p><p>　　3.觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1集成觸發(fā)電路10</p><p>　　3.2 KJ004的工作原理11</p><p>　　3.3集成觸發(fā)器電路圖12</p&

3、gt;<p>　　3.4用altium designer 繪制集成觸發(fā)電路13</p><p>　　4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1晶閘管的保護(hù)電路15</p><p>　　4.2交流側(cè)保護(hù)電路16</p><p>　　4.3直流側(cè)阻容保護(hù)電路17</p><p>　

4、　5.三相橋式整流電路MATLAB仿真18</p><p>　　5.1電路的構(gòu)成及其工作原理18</p><p><b>　　5.2 建模19</b></p><p>　　5.3參數(shù)的設(shè)置19</p><p>　　5.4仿真結(jié)果20</p><p>　　5.5仿真結(jié)果分析24</

5、p><p><b>　　心得體會(huì)25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　三相橋式整流電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.原理及方案</b></p><p>　　三相橋式全控整流電路系統(tǒng)通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連

6、接，經(jīng)過(guò)變壓器的耦合，晶閘管主電路得到一個(gè)合適的輸入電壓，使晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分。保護(hù)電路采用RC過(guò)電壓抑制電路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，利用快速熔斷器進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。采用鋸齒波同步KJ004集成觸發(fā)電路，利用一個(gè)同步變壓器對(duì)觸發(fā)電路定相，保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致，觸發(fā)晶閘管，使三相全控橋?qū)⒔涣髡鞒芍绷鳎瑤?dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p&g

7、t;　　結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。整個(gè)設(shè)計(jì)主要分為主電路、觸發(fā)電路、保護(hù)電路三個(gè)部分?？驁D中沒(méi)有表明保護(hù)電路。當(dāng)接通電源時(shí)，三相橋式全控整流電路主電路通電，同時(shí)通過(guò)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，使主電路中晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通工作，經(jīng)過(guò)整流后的直流電通給直流電動(dòng)機(jī)，使之工作。</p><p>　　圖1-1 三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.主電路的設(shè)計(jì)與器件的

8、選擇</p><p>　　設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)一三相橋式整流電路，負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)，電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：,,,， </p><p>　　2.1三相全控橋工作原理</p><p>　　如圖2-1所示，為三相橋式全控帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載，根據(jù)要求要考慮電動(dòng)機(jī)的電樞電感與電樞電阻，故為阻感負(fù)載。習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管稱為共陽(yáng)

9、極組。共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5， 共陽(yáng)極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)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。變壓器為型接法。變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。</p><p>　　圖2-1 三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載原理圖</p><

10、p>　　2.2三相全控橋的工作特點(diǎn)</p><p>　　三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載原理圖如圖2-1所示，它主要是在不同階段通過(guò)控制共陰極與共陽(yáng)極的晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)整流作用的，現(xiàn)具體介紹不同階段各晶閘管的工作情況，如表格2-2所示</p><p>　　表2-2三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載（觸發(fā)角α=0°）時(shí)晶閘管工作情況</p><p>　

11、?、?2個(gè)晶閘管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1個(gè)，且不能為同一相器件。</p><p>　?、?對(duì)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60°</p><p>　　共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120°</p><p>　　共陽(yáng)極

12、組VT4、VT6、VT2的脈沖也依次差120°?</p><p>　　同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6， VT5與VT2，脈沖相差180°。</p><p>　?、?一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)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(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)

13、系也相同。</p><p>　　2.3阻感負(fù)載時(shí)的波形分析</p><p>　　三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載供電（即用于直流電機(jī)傳動(dòng)），下面主要分析阻感負(fù)載時(shí)的情況，帶反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的情況，與帶阻感負(fù)載的情況基本相同。</p><p>　　1.當(dāng)α≤60°時(shí)，波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、

14、輸出整流電壓波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí)，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流 波形不同，電阻負(fù)載時(shí) 波形與 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。圖2-2和圖2-3分別給出了三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載α=0°和α=30°的波形。</p><p>　　圖2-2三相

15、全控橋式帶阻感負(fù)載（α=0°）時(shí)波形圖</p><p>　　圖2-3三相全控橋式帶阻感負(fù)載（α=30°）時(shí)的波形圖</p><p><b>　　2．定量計(jì)算</b></p><p>　　當(dāng)α≤時(shí)，波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，整流輸出電壓連續(xù)時(shí)的平均值為：</p><p><b

16、>　?。?-3-1）</b></p><p>　　當(dāng)α＞時(shí)，帶電阻負(fù)載，整流電壓平均值為： </p><p><b>　?。?-3-2）</b></p><p><b>　　輸出電流平均值為</b></p><p><b>　?。?-3-3）</b></

17、p><p>　　當(dāng)整流變壓器為星型接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-3所示，為正負(fù)半周各寬120°，前沿相差180°的矩形波，其有效值為：</p><p><b>　?。?-3-4）</b></p><p>　　三相橋式全控整流電路接，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載阻感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下電路工作情況與電感

18、性負(fù)載相似，電路中各處電壓 電流波形均相同，僅在計(jì)算時(shí)有所不同，接反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的為：</p><p><b>　?。?-3-5）</b></p><p><b>　　晶閘管的參數(shù)：</b></p><p>　?。?）電壓額定：晶閘管在三相橋式全控整流過(guò)程中承受的峰值電壓考慮安全裕量，一般晶閘管的額定電壓為工作時(shí)所承受峰

19、值電壓的2～3倍。即 </p><p>　?。?）電流額定：通態(tài)平均電流，考慮安全裕量，應(yīng)選用的通態(tài)平均電流為計(jì)算的（1.5～2）倍，即</p><p>　?。?）整流變壓器的參數(shù)：很多情況下晶閘管整流裝置所要求的變流供電壓與電網(wǎng)電壓往往不能一致，同時(shí)又為了減少電網(wǎng)與整流裝置的相互干擾，可配置整流變壓器。變壓器的一、二次容量為</p><p>　　3．當(dāng)

20、α＞60°時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感L的作用，波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。圖2-4給出了α=90°時(shí)的波形。若電感L值足夠大，中正負(fù)面積將基本相等，平均值近似為零。這說(shuō)明，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為90°。</p><p>　　圖2-4三相全控橋式帶電感負(fù)載（α=90°）時(shí)的波形圖<

21、/p><p><b>　　2.4參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)的等效電阻；</p><p>　?。?）變壓器二次側(cè)相電壓有效值：</p><p>　??； （2-4-1）</p><p><b>　　觸發(fā)角的確定：</b></p><p&

22、gt;<b>　?。?-4-2）</b></p><p><b>　　觸發(fā)角；</b></p><p>　　變壓器二次側(cè)電壓的峰值：</p><p>　?。?（2-4-3）</p><p>　　負(fù)載電流平均值的最小值：</p><p>　??； （2

23、-4-4）</p><p>　?。?）等效電感的值：</p><p>　??； （2-4-5）</p><p>　　（4）電動(dòng)機(jī)的等效反電動(dòng)勢(shì):</p><p>　??； （2-4-6）</p><p>　?。?）整流電路的輸出值：</p><p>　　整流輸出電壓

24、的平均值：</p><p><b>　?。唬?-4-7）</b></p><p><b>　　電流平均值：</b></p><p>　??； （2-4-8）</p><p>　　變壓器二次側(cè)電流有效值：</p><p>　　; （2-4-9）</p

25、><p>　?。?）晶閘管的選擇：</p><p>　　本電路中晶閘管承受的最大反向電壓：</p><p>　　； （2-4-10）</p><p>　　流過(guò)晶閘管的電流有效值：</p><p>　?。?（2-4-11）</p><p>　　考慮一定的安全裕量，則晶閘管的額

26、定電壓：</p><p>　??； （2-4-12）</p><p><b>　　晶閘管的額定電流：</b></p><p>　　; （2-4-13）</p><p>　?。?）變壓器的選擇：</p><p>　　變壓器的二次側(cè)功率：</p><p>

27、　??； (2-4-14)</p><p>　　一次側(cè)的功率和二次側(cè)功率是相等的</p><p><b>　　3.觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間需要觸發(fā)脈沖，常用的觸發(fā)電路有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，設(shè)計(jì)利用KJ004構(gòu)成的集成觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路。</p><p>

28、<b>　　3.1集成觸發(fā)電路</b></p><p>　　本系統(tǒng)中選擇模擬集成觸發(fā)電路KJ004，KJ004可控硅移相觸發(fā)電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中，作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。KJ004器件輸出兩路相差180度的移相脈沖，可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器線路。KJ004電路具有輸出負(fù)載能力大、移相性能好、正負(fù)半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、</p><p&g

29、t;　　對(duì)同步電壓要求低，有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點(diǎn)。原理圖如3-2所示：</p><p>　　圖3-2 集成觸發(fā)電路</p><p>　　3.2 KJ004的工作原理</p><p>　　如圖3-2 KJ004的電路原理圖所示，點(diǎn)劃框內(nèi)為KJ004的集成電路部分，它與分立元件的同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路相似。V1～V4等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓經(jīng)限流電阻R20加

30、到V1、V2基極。在的正半周，V1導(dǎo)通，電流途徑為(+15V－R3－VD1－V1－地)；在負(fù)半周，V2、V3導(dǎo)通，電流途徑為(+15V－R3－VD2－V3－R5－R21―(―15V))。因此，在正、負(fù)半周期間。V4基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。只有在同步電壓||＜0.7V時(shí)，V1～V3截止，V4從電源十15V經(jīng)R3、R4取得基極電流才能導(dǎo)通。</p><p>　　電容C1接在V5的基極和集電極之間，組成電容負(fù)反饋的鋸齒波發(fā)

31、生器。在V4導(dǎo)通時(shí)，C1經(jīng)V4、VD3迅速放電。當(dāng)V4截止時(shí)，電流經(jīng)(+15V－R6－C1－R22－RP1－(－15V))對(duì)C1充電，形成線性增長(zhǎng)的鋸齒波，鋸齒波的斜率取決于流過(guò)R22、RP1的充電電流和電容C1的大小。根據(jù)V4導(dǎo)通的情況可知，在同步電壓正、負(fù)半周均有相同的鋸齒波產(chǎn)生，并且兩者有固定的相位關(guān)系。</p><p>　　V6及外接元件組成移相環(huán)節(jié)。鋸齒波電壓uC5、偏移電壓Ub、移相控制電壓UC分別經(jīng)

32、R24、R23、R26在V6基極上疊加。當(dāng)ube6>+0.7V時(shí)，V6導(dǎo)通。設(shè)uC5、Ub為定值，改變UC，則改變了V6導(dǎo)通的時(shí)刻，從而調(diào)節(jié)脈沖的相位。</p><p>　　V7等組成了脈沖形成環(huán)節(jié)。V7經(jīng)電阻R25獲得基極電流而導(dǎo)通，電容C2由電源+15V經(jīng)電阻R7、VD5、V7基射結(jié)充電。當(dāng) V6由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，C2所充電壓通過(guò) V6成為 V7基極反向偏壓，使V7截止。此后C2經(jīng) （+15V－R25－

33、V6－地）放電并反向充電，當(dāng)其充電電壓uc2≥+1.4V時(shí)，V7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣，在V7集電極就得到固定寬度的移相脈沖，其寬度由充電時(shí)間常數(shù)R25和C2決定。</p><p>　　V8、V12為脈沖分選環(huán)節(jié)。在同步電壓一個(gè)周期內(nèi)，V7集電極輸出兩個(gè)相位差為180°的脈沖。脈沖分選通過(guò)同步電壓的正負(fù)半周進(jìn)行。如在us正半周V1導(dǎo)通，V8截止，V12導(dǎo)通，V12把來(lái)自V7的正脈沖箝位在零電位。同時(shí)，V7正脈

34、沖又通過(guò)二極管VD7，經(jīng)V9～V11放大后輸出脈沖。在同步電壓負(fù)半周，情況剛好相反，V8導(dǎo)通，V12截止，V7正脈沖經(jīng) V13～V15放大后輸出負(fù)相脈沖。</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　1) KJ004中穩(wěn)壓管VS6～VS9可提高V8、V9、V12、V13的門(mén)限電壓，從而提高了電路的抗干擾能力。二極管VD1、VD2、VD6～VD8為隔

35、離二極管。</p><p>　　2) 采用KJ004元件組裝的六脈沖觸發(fā)電路，二極管VD1～VD12組成六個(gè)或門(mén)形成六路脈沖，并由三極管V1～V6進(jìn)行脈沖功率放大。</p><p>　　3) 由于 V8、V12的脈沖分選作用，使得同步電壓在一周內(nèi)有兩個(gè)相位上相差 的脈沖產(chǎn)生，這樣，要獲得三相全控橋式整流電路脈沖，需要六個(gè)與主電路同相的同步電壓。因此主變壓器接成D，yn11及同步變壓器也接

36、成D，yn11情況下，集成觸發(fā)電路的同步電壓uSa、uSb、uSc分別與同步變壓器的uSA、uSB、uSC相接 RP1～RP3為鋸齒波斜率電位器，RP4～RP6為同步相位。</p><p>　　3.3集成觸發(fā)器電路圖</p><p>　　三相橋式全控觸發(fā)電路由3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊（KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門(mén)）及部分分立元件構(gòu)成，可形成六路雙脈沖，再由

37、六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可，分別連到VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6的門(mén)極。6路雙脈沖模擬集成觸發(fā)電路圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3集成觸發(fā)電路電路圖</p><p>　　3.4用altium designer 繪制集成觸發(fā)電路</p><p>　　3.4.1 KJ004各引腳的作用</p><p>

38、　　引腳1：輸出 引腳9：綜合比較</p><p>　　引腳2：空 引腳10：空</p><p>　　引腳3：鋸齒波形成 引腳11：微分阻容</p><p>　　引腳4：鋸齒波形成 引腳1

39、2：微分阻容</p><p>　　引腳5：-Vee（1K） 引腳13：封鎖調(diào)制</p><p>　　引腳6：空 引腳14：封鎖調(diào)制</p><p>　　引腳7：接地 引腳15：輸出</p><p>　　

40、引腳8：同步輸入 引腳16：接+Vcc</p><p><b>　　4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了保護(hù)設(shè)備安全，必須設(shè)置保護(hù)電路。保護(hù)電路包括過(guò)電流與過(guò)電流保護(hù)，大致可以分為兩種情況：一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，例如R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器等；另一種則是采用電子保護(hù)電路，檢測(cè)設(shè)備的輸出

41、電壓或輸入電流，當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過(guò)允許值時(shí)，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài)，從而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。</p><p>　　本例中設(shè)計(jì)的三相橋式全控整流電路為大功率裝置，故考慮第一種保護(hù)方案，分別對(duì)晶閘管、交流側(cè)、直流側(cè)進(jìn)行保護(hù)設(shè)電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.1晶閘管的保護(hù)電路</p><p>　?、?晶閘管的過(guò)電流保護(hù)：

42、過(guò)電流可分為過(guò)載和短路兩種情況，可采用多種保護(hù)措施。對(duì)于晶閘管初開(kāi)通時(shí)引起的較大的di/dt，可在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感進(jìn)行抑制；對(duì)于整流橋內(nèi)部原因引起的過(guò)流以及逆變器負(fù)載回路接地時(shí)可以采用接入快速熔短器進(jìn)行保護(hù)。如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1串聯(lián)電感及熔斷器抑制回路</p><p>　?、?晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)：晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)主要考慮換相過(guò)電壓抑制。晶閘管元件在反向

43、阻斷能力恢復(fù)前，將在反向電壓作用下流過(guò)相當(dāng)大的反向恢復(fù)電流。當(dāng)阻斷能力恢復(fù)時(shí)，因反向恢復(fù)電流很快截止，通過(guò)恢復(fù)電流的電感會(huì)因高電流變化率產(chǎn)生過(guò)電壓，即換相過(guò)電壓。為使元件免受換相過(guò)電壓的危害，一般在元件的兩端并聯(lián)RC電路。如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2并聯(lián)RC電路阻容吸收回路</p><p>　　4.2交流側(cè)保護(hù)電路</p><p>　　晶閘管設(shè)備在

44、運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過(guò)電壓和雷擊過(guò)電壓的侵襲，同時(shí)設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過(guò)電壓出現(xiàn)，所以要進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，可采用如圖4-3所示的反向阻斷式過(guò)電壓抑制RC保護(hù)電路。整流電路正常工作時(shí)，保護(hù)三相橋式整流器輸出端電壓為變壓器次級(jí)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(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)，該整流橋用于提供吸收過(guò)電壓能量的通路，電容將吸取過(guò)電壓能量轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能量；過(guò)電壓消失后，電容經(jīng) 、 放電，將儲(chǔ)存的電場(chǎng)能

45、量釋放，逐漸將電壓恢復(fù)到正常值。</p><p>　　圖4-3反向阻斷式過(guò)電壓抑制RC電路</p><p>　　4.3直流側(cè)阻容保護(hù)電路</p><p>　　直流側(cè)也可能發(fā)生過(guò)電壓，在圖4-4中，當(dāng)快速熔斷器熔斷或直流快速開(kāi)關(guān)切斷時(shí)，因直流側(cè)電抗器釋放儲(chǔ)能，會(huì)在整流器直流輸出端造成過(guò)電壓。另外，由于直流側(cè)快速開(kāi)關(guān)（或熔斷器）切斷負(fù)載電流時(shí)，變壓器釋放的儲(chǔ)能也產(chǎn)生過(guò)電

46、壓，盡管交流側(cè)保護(hù)裝置能適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)這種過(guò)電壓，仍會(huì)通過(guò)導(dǎo)通的晶閘管反饋到直流側(cè)來(lái)，為此，直流側(cè)也應(yīng)該設(shè)置過(guò)電壓保護(hù)，用于抑制過(guò)電壓。</p><p>　　圖4-4直流側(cè)阻容保護(hù)</p><p>　　5.三相橋式整流電路MATLAB仿真</p><p>　　5.1電路的構(gòu)成及其工作原理</p><p>　　三相橋式全控整流電路原理圖如圖2-1所

47、示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來(lái)的，它由三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽(yáng)極接法(VT1，VT6，VT2)的串聯(lián)組合。</p><p>　　其工作特點(diǎn)是任何時(shí)刻都有不同組別的兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，構(gòu)成電流通路，因此為保證電路啟動(dòng)或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通，必須對(duì)不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖，所以觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于π／3的寬脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大，易

48、使脈沖變壓器飽和，所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖；每隔π／3換相一次，換相過(guò)程在共陰極組和共陽(yáng)極組輪流進(jìn)行，但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號(hào)方法使每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)管子的組合導(dǎo)通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共陰極組T1，T3，T5的脈沖依次相差2π／3；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脈沖相差π，給分析帶來(lái)了方便；當(dāng)α=O時(shí)，輸出電壓Ud一周期內(nèi)的波形是6個(gè)線電壓的

49、包絡(luò)線。所以輸出脈動(dòng)直流電壓頻率是電源頻率的6倍，比三相半波電路高l倍，脈動(dòng)減小，而且每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路又可稱為6脈動(dòng)整流電路。同理，三相半波整流電路稱為3脈動(dòng)整流電路。α>0時(shí)，Ud的波形出現(xiàn)缺口，隨著α角的增大，缺口增大，輸出電壓平均值降低。當(dāng)α=2π／3時(shí)，輸出電壓為零，所以電阻性負(fù)載時(shí)，α的移相范圍是O～2π／</p><p><b>　　5.2 建模</b><

50、;/p><p>　　4-2三相橋式全控整流電路仿真模型</p><p>　　根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內(nèi)的模塊建立仿真模型如圖4-2所示，設(shè)置三個(gè)交流電壓源V1，V2，V2相位角依次相差120°，得到整流橋的三相電源。用6個(gè)Thyristor構(gòu)成整流橋，實(shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。6個(gè)PULSE generator產(chǎn)生整流橋的觸發(fā)脈沖，且從上到下分別給1

51、～6號(hào)晶閘管觸發(fā)脈沖</p><p><b>　　5.3參數(shù)的設(shè)置</b></p><p>　　三相電源的相位互差120°，交流峰值電壓為159.55V，頻率為50 Hz。晶閘管的參數(shù)為：Rn=O．001 Ω，Lon=0．000 1 H，Vf=0 V，Rs=50 Ω，Cs=250×10-9。</p><p>　　負(fù)載電阻性設(shè)

52、R=0.18 Ω，電感性負(fù)載設(shè)L=7.31mH。脈沖發(fā)生器脈沖寬度設(shè)置為脈寬的20 ％，脈沖高度為5 V，脈沖周期為0.02 s，脈沖移相角隨著控制角的變化對(duì)“相位角延遲”進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　（1）三相電源的設(shè)置情況</p><p>　　三相電源的相位互差120°，V1為0°，V2為-120°，V3為120°，頻率為50HZ，電壓峰值為1

53、59.55V。</p><p>　　（2）脈沖的仿真情況</p><p>　　根據(jù)觸發(fā)角為61.24°，所以晶閘管VT1，VT3，VT5，VT4，VT6，VT2的延遲時(shí)間分別為0.0034s，0.01s，0.0167s，0.0134s，0.02s，0.0267s</p><p><b>　　5.4仿真結(jié)果</b></p>

54、<p>　?。?）觸發(fā)角61.24°時(shí)的三相電源，脈沖，電壓，電流，晶閘管VT1電壓的仿真</p><p>　　圖5-4-1 觸發(fā)角為61.24°時(shí)的仿真圖</p><p>　　（2）觸發(fā)角為30°時(shí)，三相電源，脈沖，電壓，電流，晶閘管VT1電壓的仿真</p><p>　　根據(jù)觸發(fā)角為30°，所以晶閘管VT1，VT

55、3，VT5，VT4，VT6，VT2的延遲時(shí)間分別為0.00166s，0.00833s，0.015s，0.01166s，0.01833s，0.025s</p><p>　　圖5-4-2 觸發(fā)角為30°時(shí)的仿真圖</p><p>　?。?）觸發(fā)角為60°時(shí)，三相電壓，脈沖，電壓，電流，晶閘管VT1電壓的仿真根據(jù)觸發(fā)角為60°，所以晶閘管VT1，VT3，VT5，VT

56、4，VT6，VT2的延遲時(shí)間分別為0.0033s，0.01s，0.0166s，0.0133s，0.02s，0.0266s</p><p>　　圖5-4-3 觸發(fā)角為60°時(shí)的仿真圖</p><p>　　(4) 觸發(fā)角為90°時(shí)，三相電壓，脈沖，電壓，電流，晶閘管的仿真</p><p>　　根據(jù)觸發(fā)角為90°，所以晶閘管VT1，VT3，V

57、T5，VT4，VT6，VT2的延遲時(shí)間分別為0.005s，0.0117s，0.0183s，0.015s，0.0217s，0.0283s</p><p>　　由于設(shè)計(jì)中要求，所用到的電感不是無(wú)窮大，所以得到的波形與課本上有很大的差別。</p><p>　　圖5-4-4觸發(fā)角為90°時(shí)的仿真圖 </p><p><b>　　5.5仿真結(jié)果分析<

58、/b></p><p>　　由前面的理論分析知道，當(dāng)α≤60°時(shí)，波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí)，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流 波形不同，電阻負(fù)載時(shí) 波形與 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一

59、條水平線。</p><p>　　當(dāng)α＞60°時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感L的作用，波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。圖2-4給出了α=90°時(shí)的波形。若電感L值足夠大，中正負(fù)面積將基本相等，平均值近似為零。</p><p>　　由仿真結(jié)果可知，當(dāng)α≤60°時(shí)，電壓波形連續(xù)，與理論值相差不大，但由于電感與無(wú)窮

60、大相差甚遠(yuǎn)，所以電流并不是一條直線，而是符合電機(jī)啟動(dòng)電流由零逐漸增大趨于穩(wěn)定；但當(dāng)α＞60°，比如α=90°時(shí)，本來(lái)阻感負(fù)載電壓波形連續(xù)，但由于電感與無(wú)窮大相差甚遠(yuǎn)，所以電壓波形出現(xiàn)斷續(xù)，電流也斷續(xù)。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　首先，我學(xué)到了不少東西。是我開(kāi)闊了眼界，本次課程設(shè)計(jì)完美結(jié)束。同時(shí)我也意識(shí)到自己的

61、不足，覺(jué)得應(yīng)該好好學(xué)習(xí)，努力增加自己的知識(shí)含量。在設(shè)計(jì)中，我感到自己平時(shí)下功夫太少，以至于書(shū)到用時(shí)方恨少。同時(shí)，我覺(jué)得，一次課程設(shè)計(jì)是我如此疲憊，所以應(yīng)該珍惜學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。</p><p>　　我知道電力電子技術(shù)是一門(mén)基礎(chǔ)性和支持很強(qiáng)的技術(shù)，但我真正體會(huì)到這一點(diǎn)卻是在這次課設(shè)的過(guò)程中。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì) ，我對(duì)電力電子技術(shù)這門(mén)課有了很深的了解，對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)更好的掌握。</p><p>　　

62、本次設(shè)計(jì)，我所設(shè)計(jì)的是三相橋式全控整流電路，開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)我遇到了很多的問(wèn)題，使我有種很深的無(wú)助感。好在后來(lái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)查閱資料，各類(lèi)圖書(shū)，以及老師和同學(xué)的幫助，我順利完成了課設(shè)中的任務(wù)。</p><p>　　通過(guò)這次電力電子課程設(shè)計(jì)，讓我明白了課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際動(dòng)手操作的巨大差距，課堂學(xué)習(xí)為動(dòng)手操作提供了不可或缺的理論指導(dǎo)，實(shí)際動(dòng)手操作可以讓自己更好地理解自己所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，本次課程設(shè)計(jì)中，很多地方用到了課堂上沒(méi)有詳細(xì)講

63、解的內(nèi)容，比如觸發(fā)電路，所以在課設(shè)的過(guò)程中，就需要自己花費(fèi)大量的時(shí)間與精力去查找相關(guān)的資料，弄清楚觸發(fā)電路的原理，雖然過(guò)程比較辛苦，但覺(jué)得自己過(guò)得還是很充實(shí)，畢竟搞清楚了自己曾經(jīng)不清楚的地方，收獲還是很大。</p><p>　　在此我要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，感謝老師在百忙之中給我的幫助。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中我培養(yǎng)了自己獨(dú)立工作的能力，給自己的未來(lái)樹(shù)立了信心，我相信它會(huì)對(duì)我今后的工作、學(xué)習(xí)、生活產(chǎn)生重要影響

64、，我相信這次的課程設(shè)計(jì)會(huì)讓我終身收益！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王兆安、黃俊,電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]王維平,現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，1999 </p><p>　　[3]葉斌,電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置.北