課程設(shè)計(jì)---三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)

1、<p>　　電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題目：三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)</p><p>　　單 位：電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化系 </p><p><b>　　、</b></p><p><b>　　、</b></p><p>　　自動(dòng)

2、化2006級(jí)《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間：1周</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目及要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目1：三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1）技術(shù)要求</b></

3、p><p>　　三相交流電源，線電壓380V。</p><p>　　整流輸出電壓Ud在0～210V連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　最大整流輸出電流20A。</p><p>　　負(fù)載為阻感負(fù)載，且電感值較大（工作時(shí)可認(rèn)為負(fù)載電流是連續(xù)平滑的直流）。</p><p><b>　　2）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容</b>&

4、lt;/p><p>　　整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算（選擇變壓器次級(jí)額定電壓和變比，初、次級(jí)繞組的導(dǎo)線直徑。計(jì)算時(shí)取導(dǎo)線電流密度為5A/mm2）；</p><p>　　晶閘管器件的電流、電壓定額等參數(shù)的計(jì)算；</p><p>　　集成觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。（包括：觸發(fā)電路的定向【參教材】；觸發(fā)電路采用集成觸發(fā)電路）。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的

5、主要內(nèi)容</p><p>　　選題背景及意義簡(jiǎn)單介紹。</p><p>　　設(shè)計(jì)方案的確定。（確定主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定控制方案等）。</p><p>　　主電路工作原理及過(guò)程的分析。給出詳細(xì)的電路工作原理和過(guò)程分析。</p><p>　　功率器件定額參數(shù)的計(jì)算。主要包括：【1】電力電子器件電壓、電流等定額計(jì)算（注意留余量：電壓2-3倍，電流1

6、.5-2倍）；【2】變壓器的參數(shù)計(jì)算等；【3】電容器，電抗器等參數(shù)的計(jì)算等。</p><p>　　控制系統(tǒng)（電路）的設(shè)計(jì)等。</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)。（課程設(shè)計(jì)的結(jié)論概括，設(shè)計(jì)體會(huì)等）。</p><p>　　附錄（包括：電路圖和元器件明細(xì)表等）。 8）參考文獻(xiàn)。</p><p>　　注：在報(bào)告的最后給出完整的主電路原理圖和控制電

7、路原理圖等；并列出所用元器件明細(xì)表。</p><p>　　要求插圖及圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強(qiáng)；</p><p>　　提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告字?jǐn)?shù)不得少于4000字。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、選題背景及意義………………………………………..........……..……1</p&

8、gt;<p>　　二、設(shè)計(jì)方案……………………….…………..............…...…… 2</p><p>　　1 方案分析…………………………….....................…....……3</p><p>　　2 方案選擇………………...........................................………4</p>

9、<p>　　三、電路工作原理及過(guò)程的分析…………………..............……….....……5</p><p>　　1 電路工作原理及過(guò)程的分析……….......................………………...............5</p><p>　　2 電路工作原理及過(guò)程的分析……………...................................

10、.....……6</p><p>　　3 電路工作原理及過(guò)程的分析……………........................................……7</p><p>　　四、功率器件定額參數(shù)的計(jì)算……...................................………8</p><p>　　5 變壓器額定參數(shù)計(jì)算……………………….......

11、.................................………9</p><p>　　6 晶閘管額定參數(shù)計(jì)算………………..............................…..............………10</p><p>　　6 平波電抗參數(shù)計(jì)算………………..............................…..............………11<

12、/p><p>　　6 濾波電容參數(shù)計(jì)算………………..............................…..............………11</p><p>　　五、保護(hù)電路設(shè)計(jì)……………………...........………......……12</p><p>　　六、控制系統(tǒng)（電路）設(shè)計(jì)……………………...........………......……12</

13、p><p>　　七、結(jié)束語(yǔ)…………………………………..................………16</p><p>　　八、附錄………………………………..................………17</p><p>　　九、參考文獻(xiàn)………………………………..................………13</p><p>　　一、選題背景及意義目

14、前，各類電力電子變換器的輸入整流電路輸入功率級(jí)一般采用不可控整流或相控整流電路。這類整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制技術(shù)成熟，但交流側(cè)輸入功率因數(shù)低，并向電網(wǎng)注入大量的諧波電流。據(jù)估計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家有60%的電能經(jīng)過(guò)變換后才使用，而這個(gè)數(shù)字在本世紀(jì)初達(dá)到95%。</p><p>　　電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)一次以上電力電子變流裝置的處理。

15、電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，如果離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。</p><p>　　而電能的傳輸中，直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計(jì)算機(jī)

16、所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因?yàn)楦鞣N信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說(shuō)信息電子技術(shù)離不開電力電子技術(shù)。近年發(fā)展起來(lái)的柔性交流輸電（FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　二、方案選擇</b>&l

17、t;/p><p><b>　　1．方案分析</b></p><p>　　單相可控電路與三相可控電路相比，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出脈動(dòng)大，脈動(dòng)頻率低的特點(diǎn)，其不適于容量要求高的情況，而三相可控整流電路有與之基本相反的特點(diǎn)，對(duì)于相當(dāng)于反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它能滿足其電流容量較大，電流脈動(dòng)小且連續(xù)不斷的要求。</p><p><b>　　2．方案選

18、擇</b></p><p>　　課設(shè)題目中給出的正是要求為220V、20A的直流電動(dòng)機(jī)供電，它的容量為S= kw，屬于高容量，所以應(yīng)選用三相可控整流電路整流。另外三相橋式整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高一倍，因而所需平波電抗器的電感量也減小約一半。三相半波雖具有接線簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但由于其只采用三個(gè)晶閘管，所以晶閘管承受的反向峰值電壓較高，并且電流是單方向的，存在直流磁化問(wèn)題?；谝陨显?，最終我選擇三相橋

19、式全控電路為電機(jī)整流。</p><p>　　三相可控整流電路的控制量可以很大，輸出電壓脈動(dòng)較小，易濾波，控制滯后時(shí)間短，因此在工業(yè)中幾乎都是采用三相可控整流電路。在電子設(shè)備中有時(shí)也會(huì)遇到功率較大的電源，例如幾百瓦甚至超過(guò)1—2kw的電源，這時(shí)為了提高變壓器的利用率，減小波紋系數(shù)，也常采用三相整流電路。另外由于三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，為此在應(yīng)用中較少。而采用三相橋式全控整

20、流電路，可以有效的避免直流磁化作用。雖然三相橋式全控整流電路的晶閘管的數(shù)目比三相半波可控整流電路的少，但是三相橋式全控整流電路的輸出電流波形便得平直，當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流波形可以近似為一條水平線。在實(shí)際應(yīng)用中，特別是小功率場(chǎng)合，較多采用單相可控整流電路。當(dāng)功率超過(guò)4KW時(shí)，考慮到三相負(fù)載的平衡，因而采用三相橋式全控整流電路。</p><p>　　三． 主電路原理分析</p><p>

21、　　目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如圖書（1），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)極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從至的順序?qū)?，為此將按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與三相電源相接的3個(gè)晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與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)晶閘管分別為按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)椤?lt;

22、/p><p>　　1）下面對(duì)其帶阻感負(fù)載時(shí)工作情況進(jìn)行分析：</p><p>　　先假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共極組的3個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。</p>

23、;<p>　　（1）時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二次繞組相電壓與線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析的波形時(shí)，既可以從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最大的相電壓，而共陽(yáng)極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最小的相電壓，輸出整流電壓波形為線電壓在正半周期的包絡(luò)線。</p><p>

24、;　　圖3為時(shí)，即在自然換相點(diǎn)觸發(fā)換相時(shí)，把一個(gè)周期等份6段。在第1段期間，a相電位高，因而共陰極組的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低。所以共陽(yáng)極組的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，這時(shí)電流由a相經(jīng)流向負(fù)載，再經(jīng)流入b相，變壓器a,b兩相工作。經(jīng)過(guò)角后，進(jìn)入第2段工作時(shí)期。此時(shí)a相電位仍然最高，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，但是c相電位卻變成最低。當(dāng)經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)c相晶閘管，電流從b相換到c相，承受反向電壓而關(guān)斷。這時(shí)電流由a相流出經(jīng)、負(fù)載R,L、流回電源c

25、相，變壓器a,c兩相工作，再經(jīng)過(guò)后，進(jìn)入第3段時(shí)期。此時(shí)b相電位最高，共陰極組經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管，電流即從a相換到b相，c相晶閘管電位仍然最低而繼續(xù)導(dǎo)通，這時(shí)變壓器b,c兩相工作。在第3段期間，b相電位最高，晶閘管仍然繼續(xù)導(dǎo)通，這時(shí)a相電位卻變成最低，所以晶閘管導(dǎo)通，這時(shí)電流由b相流出經(jīng)、負(fù)載R,L、晶閘管流回b相電源，變壓器b,a兩相工作。在第4段期間，c相電位最高，晶閘管導(dǎo)通，b相電位最低，晶閘管導(dǎo)通，電流由c相流出經(jīng)、

26、負(fù)載R,L、晶閘管流回電源b相，變壓器c,b兩相工作。</p><p><b>　　圖3：</b></p><p>　?。?），下面給出其波，與相比，一周期中波形仍由段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管等仍符合表的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了，組成的每一段線電壓因此推遲，平均值降低。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

27、流的波形可近似為一條水平線。</p><p>　　圖4為時(shí)，把一個(gè)周期同樣等份6段。在第1段期間，a相電位高，因而晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低。這時(shí)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，這時(shí)電流由a相經(jīng)流出而流向負(fù)載R,L，再經(jīng)流入b相，變壓器a,b兩相工作。在第2段工作時(shí)期,此時(shí)a相電位仍然最高，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，a相電位最低。因而晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，電流由a相流出經(jīng)晶閘管流入負(fù)載，經(jīng)過(guò)流入c相，變壓器c,a兩相工作，在第3段工作時(shí)

28、期，b相電位最高，因而晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，a相電位最低，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，電流由b相經(jīng)流出，經(jīng)過(guò)負(fù)載，經(jīng)過(guò)流入a相，這時(shí)變壓器b,a兩相工作。在第4段期間，c相電位最高，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，a相電位最低，晶閘管導(dǎo)通，這時(shí)電流由c相經(jīng)流出、經(jīng)過(guò)負(fù)載、再經(jīng)流入a相，a電位最低，變壓器c,a兩相工作。在第5段工作期間，c相電位最高，晶閘管導(dǎo)通，b相電位最低，晶閘管導(dǎo)通，電流由c相經(jīng)流出、負(fù)載、再經(jīng)流入b相，變壓器c,b兩相工作。</p>

29、;<p><b>　　圖4：</b></p><p>　　（3）時(shí)，由于電感L的作用，波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。，若電感L足夠大，中正負(fù)面積將基本相等，平均值近似為零。這表明，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路角移相范圍為。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，當(dāng)時(shí)，波形連續(xù)，由于電感L的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流的波形可以近似為

30、一條水平線。由波形可見，在晶閘管導(dǎo)通段，波形由負(fù)載電流波形決定，和波形不同。當(dāng)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。如圖2時(shí)所示，若電感L足夠大，中正負(fù)面積基本相等，平均值近似為零。這表明帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的角移相范圍為。</p><p>　　三相橋式全控整流電路是通過(guò)六個(gè)晶閘管和足夠大的電感把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化

31、為直流電而供給電機(jī)使用的，它可以通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的控制電壓Uco改變晶閘管的控制角α，從而改變輸出電壓Ud和輸出電流Id來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。整流電路在接入電網(wǎng)時(shí)由于變壓器一次側(cè)電壓為380V，大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓，所以選用降壓變壓器，為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成星型，而一次側(cè)接成三角形，這樣可以避免三次諧波電流流入電網(wǎng)，減少對(duì)電源的干擾。</p><p>　　圖(1)   主電路原理圖

32、</p><p>　　2）電路的工作特點(diǎn)：</p><p>　　三相橋式全控整流電路每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)晶閘管導(dǎo)通，而且這兩個(gè)晶閘管一個(gè)是共陰極組，一個(gè)是共陽(yáng)極組，只有它們能同時(shí)導(dǎo)通，才能形成導(dǎo)電回路。</p><p>　　三相橋式全控整流電路就是兩組三相半波整流電路的串聯(lián)，所以與三相半波整流電路一樣，對(duì)于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之

33、間的相位差為。對(duì)于共陽(yáng)極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差為。在電感負(fù)載情況下，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通.</p><p>　　由于共陰極組晶閘管是在正半周觸發(fā)，共陽(yáng)極組晶閘管是在負(fù)半周觸發(fā)，因此接在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位差為。</p><p>　　三相橋式全控整流電路每隔60度有觸發(fā)換流到下一號(hào)晶閘管。例如由換流到，因此每隔60度要觸發(fā)一個(gè)晶閘管，觸發(fā)

34、脈沖的順序是，依次下去。相鄰兩脈沖的相位差是60度。</p><p>　　整流輸出的電壓，也就是負(fù)載上的電壓，它屬于變壓器次級(jí)的線電壓。</p><p>　　晶閘管所承受的電壓波形如圖一所示。三相橋式全控整流電路在任何瞬間僅有二臂的元件導(dǎo)通，其余四臂的元件均承受變化著的反向電壓。</p><p>　　由于該電路的負(fù)載為阻感負(fù)載，且WL>>R，所以整流輸出

35、電流為一條直線。每個(gè)晶閘管導(dǎo)電，電流波形為長(zhǎng)方形波。</p><p>　　四、主電路元件計(jì)算及選擇</p><p>　　1、變壓器參數(shù)計(jì)數(shù)根據(jù)地已知的技術(shù)要求：一次側(cè)線電壓U1=380V，整流輸出電壓加在阻感負(fù)載上，且電感值較大（工作時(shí)可認(rèn)為負(fù)載電流是連續(xù)平滑的直流），</p><p>　　由輸出電壓可由控制觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)，且整流輸出電壓Ud在0～210V內(nèi)連續(xù)可

36、調(diào)。</p><p>　　可取時(shí)，，由上面的分析</p><p><b>　　得出</b></p><p>　　考慮到變壓器有漏感，會(huì)造成減小，但漏電感又在設(shè)計(jì)中無(wú)給出，由于其為小型變壓器，電壓損失較小，故可取。</p><p>　　三相交流電源，線電壓380V，知其相電壓</p><p><

37、;b>　　由上結(jié)果計(jì)算變比N</b></p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　下面計(jì)算初、次級(jí)繞組的導(dǎo)線直徑。計(jì)算時(shí)取導(dǎo)線電流密度為5A/mm2；</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　再由變比與電流的關(guān)系得一次側(cè)電波有效值&l

38、t;/p><p>　　根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度法來(lái)選擇導(dǎo)線, ，。</p><p><b>　　變壓器一次側(cè):</b></p><p><b>　　變壓器二次側(cè):</b></p><p>　　可根據(jù)計(jì)算選取變壓器一次側(cè)導(dǎo)線直徑0.50mm,二次側(cè)導(dǎo)線直徑1.02mm。</p><p>　

39、　2、電力電子器件電壓、電流等定額計(jì)算</p><p>　　1）晶閘管電壓定額(一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2~3倍):</p><p>　　2）晶閘管電流定額(一般取其平均電流為按此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.5~2倍):</p><p><b>　　已知</b></p><p><b>　　計(jì)

40、算得:</b></p><p>　　3、平波電抗器電感值的計(jì)算</p><p>　　一般只要主電路電感足夠大,可以只考慮電流連續(xù)段,完全按線性處理.當(dāng)帶電機(jī)時(shí)在低速輕載時(shí),斷續(xù)作用顯著,對(duì)于三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載的系統(tǒng),有</p><p>　　L中包括整流變壓器的漏電感、電樞電感和平波電抗器和電感。前者數(shù)值都較小，所以上式求的近似為平波電抗電感

41、。而一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的?？扇槠漕~定值。</p><p>　　因?yàn)槿鄻蚴饺卣麟妷旱拿}動(dòng)頻率比三相半波的高一倍，因而所需平波電抗器的電感量也可相應(yīng)減少約一半，這也是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　4、電容濾波的電容計(jì)算</p><p>　　根據(jù)“電壓下降速度相等”原則，三相橋式結(jié)構(gòu)時(shí)</p><p><b>

42、;　　而負(fù)載電阻為</b></p><p><b>　　容量：</b></p><p>　　加此電容可以濾去電壓中高頻成分。</p><p><b>　　五、保護(hù)電路</b></p><p>　　我采取緩沖電路,它的作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò)電壓\或者過(guò)電流和,減少器件的開關(guān)損耗.在

43、有緩沖電路的情況下,晶閘管開通時(shí)緩沖電容向先通過(guò)向晶閘管放電,使電流先上一個(gè)臺(tái)階,以后因?yàn)橛幸种齐娐返?的上速度減慢。、是在V關(guān)斷時(shí)為中的磁場(chǎng)能量提供放電回路而設(shè)置的。在V關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)分流，減輕了的負(fù)擔(dān)，抑制了和過(guò)電壓。</p><p>　　六、相控電路的驅(qū)動(dòng)控制</p><p>　　晶閘管可控整流電路是通過(guò)控制觸發(fā)角的大小，即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制電壓大小。為保證相控電路的正

44、常工作，很重要的一點(diǎn)是應(yīng)保證觸發(fā)角的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。</p><p><b>　　1、集成觸發(fā)器</b></p><p>　　集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。隨著集成電路制作技術(shù)的提高，晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，現(xiàn)已逐步取代分立式電路。目前國(guó)內(nèi)常用的有KJ系列和KC系列，兩者生產(chǎn)廠家不同，但很相似。我

45、根據(jù)我們的教材選了KJ系列</p><p>　　下圖為KJ004電路原理圖。其中點(diǎn)劃線內(nèi)為集成電路部分。從圖中可以看出，它與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似。可以分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。由1個(gè)KJ004構(gòu)成的觸發(fā)單元可輸出個(gè)相位間隔的觸發(fā)脈沖。</p><p>　　只需用3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管

46、脈沖放大即構(gòu)成完整的三相全控橋觸發(fā)電路，如圖下所示：</p><p>　　其中，KJ041內(nèi)部實(shí)際是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門，其作用是將6路單脈沖輸入轉(zhuǎn)換為6路雙脈沖輸出。</p><p>　　以上觸發(fā)電路均為模擬量的，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，但缺點(diǎn)中易受電網(wǎng)電壓影響，觸發(fā)脈沖的不對(duì)稱度較高，可達(dá)~，精度你。在對(duì)精度要求高的大容量變流裝置中，越來(lái)越多地采用了數(shù)字觸發(fā)電路，可獲得很多的觸

47、發(fā)脈沖對(duì)稱度。</p><p>　　而在送觸發(fā)脈沖時(shí)，又加了一脈沖變壓器，起電氣隔離作用，對(duì)于是晶閘管起保護(hù)作用，電路圖如下：</p><p><b>　　2、觸發(fā)電路的定相</b></p><p>　　向晶閘管整流電路供電的交流電源通常來(lái)自電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓的頻率不是固定不變的，而是會(huì)在允許范圍內(nèi)有一定的波動(dòng)。觸發(fā)電路除了變當(dāng)保證工作頻率與主電路

48、交流電源的頻率一致外，還應(yīng)保證每個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系，這就是觸發(fā)電路的定相。</p><p>　　為保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致，利用一個(gè)同步變壓器，將其一次側(cè)接入為主電路供電的電網(wǎng)，由其二次側(cè)提供同步電壓信號(hào)，這樣，由同步電壓決定的觸發(fā)脈沖頻率與主電路晶閘管電壓頻率始終是一致的。接下來(lái)的問(wèn)題是觸發(fā)電路的定相，即選擇同步電壓的相位，以保證觸發(fā)脈沖相位正確，觸發(fā)電路的定

49、相由多方面的因素確定，主要包括相控電路的主電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)等。</p><p>　　觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)系。</p><p>　　如下給出了主電路電壓與同步電壓的關(guān)系示意圖。</p><p>　　對(duì)于晶閘管，其陽(yáng)極與交流側(cè)電壓相接，可簡(jiǎn)單表示為所接主電路電壓為，的觸發(fā)脈沖從到的范圍為~。</p><p>

50、　　采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的對(duì)應(yīng)于鋸齒波起點(diǎn)，通常使鋸齒波的上升段的為，上升段起始的和終了的線性度不好，舍去不用，使去中間的。鋸齒波的中點(diǎn)與同步信號(hào)的位置對(duì)應(yīng)。</p><p>　　三相整流電路器大量用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，使的觸發(fā)角為。當(dāng)時(shí)為整流工作，時(shí)為逆變工作。將確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有的移相范圍。于是與同步電壓的對(duì)應(yīng)，也就與同步電壓的對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)于

51、陽(yáng)極電壓的位置對(duì)應(yīng)，則其同步信號(hào)的應(yīng)與的對(duì)應(yīng)，說(shuō)明的同步電壓應(yīng)滯后于。</p><p>　　對(duì)于其他5個(gè)晶閘管，也存在同樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同步電壓應(yīng)滯后于主電路電壓。對(duì)于共陰極組的、和，他們的陰極分別與、和。</p><p>　　以上分析了同步電壓與主電路的關(guān)系，一旦確定了整流變壓器和同步變壓器的接法，即可選定每一個(gè)晶閘管的同步電壓信號(hào)。</p><p>　　下圖給出

52、了變壓器接法的一種情況及相應(yīng)的矢量圖，其中主電路整流變壓器為聯(lián)結(jié)，同步變壓器為聯(lián)結(jié)。這時(shí)，同步電壓選取的結(jié)果見表</p><p><b>　　七、總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾天的努力，我的課程設(shè)計(jì)完成。一路走過(guò)來(lái)，感覺比較充實(shí)還有一點(diǎn)成就感，因?yàn)檫@是通過(guò)自己的努力完成的。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我到校圖書館查閱了大量

53、的資料，學(xué)到了很多有用的但課本上沒有的東西，并且有不懂的地方積極的請(qǐng)教老師和同學(xué)，進(jìn)一步鞏固了課堂上學(xué)的東西。</p><p>　　通過(guò)本次課設(shè)，自己的動(dòng)手能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)，深刻的體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，鍛煉了自己獨(dú)立思考完成實(shí)際問(wèn)題的能力，使自己的水平得到進(jìn)一步的提高，更好的掌握了自己所學(xué)的知識(shí)。最后對(duì)老師們表示感謝，謝謝他們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間為我解答問(wèn)題。</p><p>&l

54、t;b>　　八、附錄</b></p><p><b>　　1、所選元器件清單</b></p><p>　　整流變壓器 1個(gè)</p><p>　　同步壓器 1個(gè)</p><p>　　KP30型晶閘管 6個(gè)</p><p>　　KJ004集成塊 3個(gè)

55、</p><p>　　KJ041集成塊 1個(gè)</p><p>　　晶體管放大器 6個(gè)</p><p>　　二極管 21個(gè)</p><p>　　電感器 1個(gè)</p><p>　　電容器 若干</p><p>　　電阻

56、 若干</p><p>　　九、參考資料[1] 王兆安.電力電子技術(shù).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003 [2] 潘再平.電力電子技術(shù)與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教程,浙江大學(xué)出版社,2001[3] 王兆安,黃俊.電力電子變流技術(shù)(第四版)機(jī)械工業(yè)出版社,2001 [4] 馬建國(guó),孟憲元.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社,2004[5] 馬建國(guó).電子系統(tǒng)設(shè)計(jì).高等教育出版社,2004 [6] 王鎖萍