电力电子技术基础课程设计--三相半波可控整流电路的设计（电阻性负载）.doc

0课 程 设 计 任 务 书专 业自动化班 级1班姓 名杜高伟设 计 起 止 日 期2012.12.24201212.28设计题目：三相半波可控整流电路的设计（电阻性负载）设计任务（主要技术参数）：1.主要技术参数 （已知条件）输入电压为380V，60Hz，输出功率为2kw晶闸管的重复峰值电压为： =2.45380=931V2.利用软件画出电路原理图并仿真3.编写设计说明书指导教师评语：成绩： 签字：年 月 日01 课程设计说明书用纸 NO.11课程设计目的随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 电力电子技术课程是一门学科必修课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的交流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力。通过设计能够使学生巩固、加深对交流电路基本原理的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。2设计方案论证2.1当电路带电阻负载时的工作情况2.1.1原理说明 整流变压器副边接成星形，有个公共零点，所以也叫三相零式电路。图中，uA，uB，uC分别表示三相对0点的相电压 (u2p)，电源的三个相电压分别通过VSl、VS2、VS3晶闸管向负载电阻R供给直流电流，改变触发脉冲的相位即可以获得大小可调的直流电压。10 沈 阳 大 学0 课程设计说明书用纸 NO.2图1三相半波可控整流电路原理图对于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触发导通，1、2、3点是相邻相电压波形的交点，也是不可控整流的自然换相点。对三相可控整流而言，控制角就是从自然换相点算起的。控制角02/3，导通角0 2/3。晶闸管承受的最大正向电压 .承受的最大反向电压：2.1.2负载电压 当 0 /6 时图2电路输出电压波形在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压Ud，其波形是连续的。电流波形与电压波形相似，这时，每只晶闸管导通角为120，负载上电压平均值为：1 课程设计说明书用纸 NO.3当 /6 5/6 时图3电路输出电压波形2.2带阻感负载时的工作情况2.2.1原理说明 电感性负载由于电感的存在使得电流始终保持连续，所以每只晶闸管导通角为2/3，输出电压的平均值为：当=/2时， Ud =0， 因此三相半波整流电感负载时的控制角为0 /2正向承受的最大电压为反向承受的最大电压为图4是电路接线图图4阻感负载接线图2 课程设计说明书用纸 NO.4图5输出电压波形3.设计结果与分析3.1仿真模型 根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建 立相应的仿真模型如图5图6仿真模型图3 课程设计说明书用纸 NO.53.2 仿真参数设置晶闸管参数： Ivt=I/3=0.577Id=0.5776.04=3.46A Ifav=IVT/1.57=2.2A 额定值一般取正向电流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之间的数值。 UFM=URM=2.45U2=245V 晶闸管额定电压选值一般为最大承受电压的2-3倍，所以额定电压取值为490-735V之间。变压器参数计算 Ud=100V 变压器二次侧采用星形接法，所以变压器二次侧峰值为141.4V 变压器一次侧采用三角形接法，因此每相接入电压峰值为380V 一次侧电压接电网电压220V电压器变比则约为2.693.3仿真结果U2波形仿真图图7 U2波形仿真图4 课程设计说明书用纸 NO.6Uvt1波形图图8 Uvt1波形图Ivt1波形图Ivt图9 Ivt1波形图ud波形图图10 ud波形图5 课程设计说明书用纸 NO.7id波形图图11 id波形图设置触发脉冲分别为0。其产生的相应波形如图12在波形图中第一列波为电压波形，第二列波为脉冲波形，第三列波为负载电流波形，第四列波为负载电压波形，第五列波为晶闸管正相电压波形，第六列波为晶闸管反向波形图12=0的波形6 课程设计说明书用纸 NO.8设置触发脉冲分别为30。其产生的相应波形如图13所示。图13=30的波形设置触发脉冲分别为60。其产生的相应波形如图14所示。图14=60的波形7 课程设计说明书用纸 NO.9设置触发脉冲分别为90。其产生的相应波形如图14所示。设置触发脉冲分别为90。其产生的相应波形如图15所示。图15=90的波形9 课程设计说明书用纸 NO.104.设计体会 一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养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。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 通过这次设计，本人在多方面都有所提高,综合运用本专业所学课程的理论和实际知识进行一次设计工作的训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了整流电路设计等课程所学的内容，掌握整流电路设计的方法和步骤，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在设计过程中对三相半波可控整流电路的工作原理有了更深入的了解。三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。在前面分析整流电路时，均未考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，认为换相是瞬时完成的。但实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感LB表示，并将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。同时也对matlab这一款庞大的仿真软件有了初步的认识.对matlab中的simulink仿真模块有了深入了解. 在这次设计过程中，体现出自己单独设计能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。10 课程设计说明书用纸 NO.115.参考文献1周渊深.电力电子技术与MATLAB仿真M.北京：中国电力出版社.2005:56-672洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真M.北京：机械工业出版社.2010：89-913黄俊 王兆安.电力电子技术.北京：机械工业出版社.2000：24-344陈志明主编. 电力电子器件基础M. 北京：机械工业出版社，1992: 220