電力電子技術基礎課程設計--三相半波可控整流電路的設計（電阻性負載）

1、<p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　專 業(yè)自動化班 級1班姓 名</p><p>　設 計 起 止 日 期2012.12.24~201212.28</p><p>　設計題目：三相半波可控整流電路的設計（電阻性負載）</p><p>　設計任務（主要技術參數(shù)）：1.主要技術參數(shù) （已知條件）輸入電壓為380V，

2、60Hz，輸出功率為2kw晶閘管的重復峰值電壓為：=2.45×380=931V2.利用軟件畫出電路原理圖并仿真3.編寫設計說明書</p><p>　指導教師評語：成績： 簽字：年 月 日</p><p><b>　　1．課程設計目的</b></p><p>　　隨著社會生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，整流電路在自動控制系統(tǒng)、測

3、量系統(tǒng)和發(fā)電機勵磁系統(tǒng)等領域的應用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路，由于整流電路涉及到交流信號、直流信號以及觸發(fā)信號，同時包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規(guī)電路分析方法顯得相當繁瑣，高壓情況下實驗也難順利進行。Matlab提供的可視化仿真工具Simtlink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數(shù)，并且立即可得到任意的仿真結果，直觀性強，進一步省去了編程的步驟

4、。本文利用Simulink對三相橋式全控整流電路進行建模，對不同控制角、橋故障情況下進行了仿真分析，既進一步加深了三相橋式全控整流電路的理論，同時也為現(xiàn)代電力電子實驗教學奠定良好的實驗基礎。 </p><p>　　《電力電子技術》課程是一門學科必修課，電力電子技術課程設計是電力電子技術課程理論教學之后的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是訓練學生綜合運用學過的交流電路原理的基礎知識，獨立完成查找資料、選擇方案、設計電路、撰

5、寫報告的能力。通過設計能夠使學生鞏固、加深對交流電路基本原理的理解，提高學生運用電路基本理論分析和處理實際問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，為今后的學習和工作打下堅實的基礎。</p><p><b>　　2．設計方案論證</b></p><p>　　2.1當電路帶電阻負載時的工作情況</p><p><b>　　2.1.1原理

6、說明</b></p><p>　　整流變壓器副邊接成星形，有個公共零點，所以也叫三相零式電路。圖中，uA，uB，uC分別表示三相對</p><p>　　0點的相電壓 (u2p)，電源的三個相電壓分別通過VSl、VS2、VS3晶閘管向負載電阻R供給直流電流，改變觸發(fā)脈沖的相位即可以獲得大小可調(diào)的直流電壓。</p><p>　　圖1三相半波可控整流電路原理圖

7、</p><p>　　對于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3點之后對應于該元件承受正向電壓期間來觸發(fā)脈沖，該晶閘管才能觸發(fā)導通，1、2、3點是相鄰相電壓波形的交點，也是不可控整流的自然換相點。對三相可控整流而言，控制角α就是從自然換相點算起的?？刂平?<α￡2π/3，導通角0<θ￡ 2π/3。晶閘管承受的最大正向電壓 .承受的最大反向電壓：</p><p><b&g

8、t;　　2.1.2負載電壓</b></p><p>　　當 0 ≤ α ≤ π/6 時</p><p>　　圖2電路輸出電壓波形</p><p>　　在一個周期內(nèi)三相輪流導通，負載上得到脈動直流電壓Ud，其波形是連續(xù)的。電流波形與電壓波形相似，這時，每只晶閘管導通角為120°，負載上電壓平均值為：</p><p>　　當

9、 π/6 < α ≤ 5π/6 時</p><p>　　圖3電路輸出電壓波形</p><p>　　2.2帶阻感負載時的工作情況</p><p><b>　　2.2.1原理說明</b></p><p>　　電感性負載由于電感的存在使得電流始終保持連續(xù)，所以每只晶閘管導通角為2π/3，輸出電壓的平均值為：</p&

10、gt;<p>　　當α=π/2時， Ud =0， 因此三相半波整流電感負載時的控制角為0~ π/2</p><p>　　正向承受的最大電壓為</p><p>　　反向承受的最大電壓為</p><p><b>　　圖4是電路接線圖</b></p><p><b>　　圖4阻感負載接線圖</b&

11、gt;</p><p><b>　　圖5輸出電壓波形</b></p><p><b>　　3.設計結果與分析</b></p><p><b>　　3.1仿真模型</b></p><p>　　根據(jù)原理圖利用MATLAB/SIMULINK軟件中，電力電子模塊庫建 立相應的仿真模型

12、如圖5</p><p><b>　　圖6仿真模型圖</b></p><p>　　3.2 仿真參數(shù)設置</p><p><b>　　晶閘管參數(shù)：</b></p><p>　　Ivt=I/√3=0.577Id=0.577×6.04=3.46A</p><p>　　Ifa

13、v=IVT/1.57=2.2A</p><p>　　額定值一般取正向電流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之間的數(shù)值。</p><p>　　UFM=URM=2.45U2=245V</p><p>　　晶閘管額定電壓選值一般為最大承受電壓的2-3倍，所以額定電壓取值為490-735V之間。</p><p><b>　　變壓器參數(shù)計

14、算</b></p><p><b>　　Ud=100V</b></p><p>　　變壓器二次側采用星形接法，所以變壓器二次側峰值為141.4V</p><p>　　變壓器一次側采用三角形接法，因此每相接入電壓峰值為380V</p><p>　　一次側電壓接電網(wǎng)電壓220V</p><p&

15、gt;　　電壓器變比則約為2.69</p><p><b>　　3.3仿真結果</b></p><p><b>　　U2波形仿真圖</b></p><p>　　圖7 U2波形仿真圖</p><p><b>　　Uvt1波形圖</b></p><p>　　

16、圖8 Uvt1波形圖</p><p><b>　　Ivt1波形圖</b></p><p><b>　　Ivt</b></p><p>　　圖9 Ivt1波形圖</p><p><b>　　ud波形圖</b></p><p><b>　　圖10

17、ud波形圖</b></p><p><b>　　id波形圖</b></p><p><b>　　圖11 id波形圖</b></p><p>　　設置觸發(fā)脈沖α分別為0°。其產(chǎn)生的相應波形如圖12在波形圖中第一列波為電壓波形，第二列波為脈沖波形，第三列波為負載電流波形，第四列波為負載電壓波形，第五列波為

18、晶閘管正相電壓波形，第六列波為晶閘管反向波形</p><p>　　圖12α=0°的波形</p><p>　　設置觸發(fā)脈沖α分別為30°。其產(chǎn)生的相應波形如圖13所示。</p><p>　　圖13α=30°的波形</p><p>　　設置觸發(fā)脈沖α分別為60°。其產(chǎn)生的相應波形如圖14所示。</p&

19、gt;<p>　　圖14α=60°的波形</p><p>　　設置觸發(fā)脈沖α分別為90°。其產(chǎn)生的相應波形如圖14所示。</p><p>　　設置觸發(fā)脈沖α分別為90°。其產(chǎn)生的相應波形如圖15所示。</p><p>　　圖15α=90°的波形</p><p><b>　　4.設

20、計體會</b></p><p>　　一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能

21、穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．</p><p>　　通過這次設計，本人在多方面都有所提高,綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和實際知識進行一次設計工作的訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了整流電路設計等課程所學的內(nèi)容，掌握整流電路設計的方法和步驟，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。</p><p>　　在設計過程中對三相半波可控整流電路的工作原理有

22、了更深入的了解。三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應用較少。在前面分析整流電路時，均未考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側電感的影響，認為換相是瞬時完成的。但實際上變壓器繞組總有漏感，該漏感可用一個集中的電感LB表示，并將其折算到變壓器二次側。由于電感對電流的變化起阻礙作用，電感電流不能突變，因此換相過程不能瞬間完成，而是會持續(xù)一段時間。同時也對matlab這一款龐大的仿真軟件有了初步的認識.對matla

23、b中的simulink仿真模塊有了深入了解.</p><p>　　在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。</p><p><b>　　5.參考

24、文獻</b></p><p>　　[1]周淵深.電力電子技術與MATLAB仿真[M].北京：中國電力出版社.2005:56-67</p><p>　　[2]洪乃剛.電力電子、電機控制系統(tǒng)的建模和仿真[M].北京：機械工業(yè)出版社.2010：89-91</p><p>　　[3]黃俊 王兆安.電力電子技術.北京：機械工業(yè)出版社.2000：24-34</

25、p><p>　　[4]陳志明主編. 電力電子器件基礎[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1992: 220-230</p><p>　　[5]林渭勛主編. 現(xiàn)代電力電子技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006: 310-330</p><p>　　[6]趙可斌主編. 電力電子變流技術[M]. 上海:上海交通大學出版社，1993: </p>