电力电子课程设计三相桥式整流电路

辽宁工程技术大学 电力电子技术课程设计 设 计 题 目： 三相桥式全控整流电路的设计 院（系、部）： 电气与控制工程学院 专 业 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 日 期： 2015-1-15 电气工程系课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期2014/2015第1学期姓名专业电气技术班级课程名称 电力电子技术设计题目三相桥式全控整流电路的设计 成绩 评分项目优良中及格不及格设计表现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基本独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上设计说明书5.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误6.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好较规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大7.封面、目录、参考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差9.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标准个别不符合标准完全不符合标准评定说明：不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。最终成绩： 评定教师签字：课程设计任务书一、设计题目三相桥式全控整流电路的设计二、设计任务1、查阅参考资料，正确选择控制方案；2、绘制电气控制原理图，包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图)，正确选择或设计元器件；3、设计部分工艺图纸（电气控制图，电器元件布置图，安装接线图）；4、编制完整的设计说明书。三、设计计划课程设计共一周内完成。第1天，查阅资料，总结该题目的研究现状和发展趋势；第2天，完成主电路设计；第3天，完成控制电路设计；第4天，完成仿真验证；第5天，完成整个设计。四、设计要求按设计任务和格式要求完成课程设计说明书一份。指 导 教师：教研室主任：时 间： 2014年9月6日摘要本文主要介绍三相桥式全控整流电路带电阻负载的主电路和触发电路的原理及控制电路图,并用MATLAB对设计好的三相桥式全控电路进行仿真，改变触发角得到三相电源电压，三相电源电流，负载电压，负载电流以及出发脉冲信号的波形。通过对电力电子的仿真和分析，可知三相桥式全控整流电路的输出电压受控制角和负载特性的影响，在应用MATLAB的可视化仿真工具simulink对三相桥式全控整流电路的仿真结果进行了详细分析，并采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。关键词：三相整流；晶闸管；MATLAB；目录1 设计方案12 电路的设计22.1主电路22.1.1三相桥式全控整流电路图22.1.2工作特点22.1.3定量分析32.2触发电路32.3保护电路42.3.1晶闸管的保护电路42.3.2交流侧保护电路52.3.3直流侧保护电路63 MATLAB仿真7心得体会11参考文献12辽宁工程技术大学电力电子课程设计1 设计方案整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作。电源三相桥式全控整流电路集成触发器负载图1-12 电路的设计2.1 主电路2.1.1 三相桥式全控整流电路图VT2VT6VT4VT5VT3VT1图2-1如图2-1所示，为三相桥式全控带电阻负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。2.1.2 工作特点（1） 2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组 各1个，且不能为同1相器件。 （2） 对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60o。共阴极组VT1、VT3、VT5依次差120o。共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120o。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180o。 （3） ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样, 故该电路为6脉波整流电路。 （4）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。2.1.3 定量分析（1）当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载，时）的平均值为： （2-1）（2）带电阻负载且时，整流电压平均值为： （2-2）输出电流平均值： （2-3）（3）晶闸管额定电流、额定电压的选择晶闸管承受最大正向电压为变压器二次线电压峰值，即 (2-4) 晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即 （2-5）输出电压Ud为0200V，负载电阻R=10，输出负载电流为： （2-6）选用晶闸管时，额定电压要留有一定裕量通常取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的23倍。额定电流也要留一定裕量，一般取额定电流为通态平均电流的1.52倍。2.2 触发电路三相桥式全控触发电路由3个KJ004集成块和1个KJ041集成块（KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门）及部分分立元件构成，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可，分别连到VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6的门极。6路双脉冲模拟集成触发电路图如图2-2所示：图2-22.3 保护电路2.3.1 晶闸管的保护电路（1）晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。如图2-3所示：图2-3（2）晶闸管的过电压保护：晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联RC电路。如图2-4所示：图2-42.3.2 交流侧保护电路晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭，同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现，所以要进行过电压保护，可采用如图2-5所示的反向阻断式过电压抑制RC保护电路。整流电路正常工作时，保护三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值，输出电流很小，从而减小了保护元件的发热。过电压出现时，该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路，电容将吸取过电压能量转换为电场能量；过电压消失后，电容经 、 放电，将储存的电场能量释放，逐渐将电压恢复到正常值。图2-52.3.3 直流侧保护电路直流侧也可能发生过电压，在图2-6中，当快速熔断器熔断或直流快速开关切断时，因直流侧电抗器释放储能，会在整流器直流输出端造成过电压。另外，由于直流侧快速开关（或熔断器）切断负载电流时，变压器释放的储能也产生过电压，尽管交流侧保护装置能适当地保护这种过电压，仍会通过导通的晶闸管反馈到直流侧来，为此，直流侧也应该设置过电压保护，用于抑制过电压。图2-63 MATLAB仿真三相桥式全控整流电路仿真图：图2-7示波器从上到下依次表示为三相电源电压，三相电源电流，负载电压，负载电流以及出发脉冲信号的波形。（1）-（2）（3）（4）心得体会通过此次电力电子课程设计我不但得到了将知识融入实际的机会，同时也巩固了自己本学期所学的知识。这次我的课程设计题目是三相桥式全控整流电路的设计。通过对三相桥式全控整流电路的研究，更加深刻的理解了整流电路的线路、原理，以及触发电路，加深了对触发电路的功能了解。还有保护电路，认识了保护电路的重要，并对其深入了研究。整个课程设计的过程中，虽然遇到了很多棘手的问题，但通过查阅书刊以及网上查阅资料最终得到了有效的解决，感觉收获很多。本设计要用MATLAB进行仿真。在仿真实验中比较关键的是参数的设置。仿真做完了之后是做硬件实验。通过此次课程设计，熟悉了MATLAB和Protel的使用方法,它们都是与我们专业密切联系的软件。其中掌握了用MATLAB对电力电子电路进行仿真，观察波形，调整参数等操作。 此外，通过这次课程设计使自己了解到电力电子技术既是一门技术基础课程，也是实用性很强的课程。电力电子装置的应用是十分重要的。并且自己也在最初的不很懂到最终理解了三相桥式全控整流电路的