三相半波可控整流电路220V200A 电力电子技术 课程设计.doc

电力电子技术 课程设计（论文）题目：三相半波可控整流电路220V/200A院（系）：电气工程学院专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师签字： 教师职称： 起止时间：09-7-6至09-7-12课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电气学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目三相半波可控整流电路（220200）课程设计（论文）任务将三相380V交流电转换为连续可调的直流电，为1台直流电动机供电。一、技术要求1、 三相交流380V电源。2、 整流输出电压Ud在0220V连续可调。3、 整流输出电流最大值200A。4、 反电势负载，Em=210V。5、要求工作电流连续。二、设计任务1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具体型号。4、确定变压器变比及容量。5、确定平波电抗器6、触发电路设计或选择。7、绘制主电路图。8、课程设计总结指导教师评语及成绩平时考核： 设计质量： 论文格式： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第1章 课程设计方案11.1 课程设计目的11.2 方案的选择与设计1第2章 课程设计内容2 2.1 工作原理及波形分析22.2 计算选择整流器件的型号52.3 平波电抗器的确定52.4 触发电路的设计62.5 整体工作主电路的设计.8第3章 课程设计总结9参考文献.9第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2方案的选择与设计整流电路，即将交流电能转换为直流电能的电路。他也是电力电子电路中出现最早的一种。整流电路种类繁多，应用广泛。按其组成器件可分为不控整流电路、半控整流电路和全控整流电路。后两种电路按其控制方式又可分为相控整流电路和斩波整流电路。相控整流电路由于采用电网换相方式，不需要专门的换相电路，因而电路简单、工作可靠，得到广泛应用。当整流容量较大，或要求直流电压脉动较小时，多采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。在当中最为基本的就是三相半波可控整流电路。三相交流电源380v整流电路整流输出触发电路 系统方框图第2章 课程设计内容2.1工作原理及波形分析 三相半波可控整流电路如图所示为了得到零线，变压器的二次侧一定要接成星形，而一次侧则接成三角形，避免三次谐波电流流入电网。三个晶闸管的接法有两种，分别是共阴极接法和共阳极接法。但在实际中多采用的是共阴极的接法，这种接法方便了触发电路的连线。负载选取为阻感负载，且L值较大。之所以如此选取是因为在阻感负载情况下，输出的电流Id的波形基本是平直且为连续的，而流过晶闸管的电流也相近于矩形波。在30时，整流波形与电阻负载时相同，因为两种情况下，负载电流均是连续的。其大致工作流程为，在电路图中的三个晶闸管VT1,VT2和VT3，在触发脉冲到来时，其相应的相电压最大则该相所对应的晶闸管导通，并使其他两相的晶闸管承受反压关断，输出整流即为该相的相电压。在一周期中，器件工作情况如下：在t1t2期间，相电压最高，VD1导通，ud= ua；在t2t3期间，b相电压最高，VD2导通，ud= ub；在t3t4期间，c相电压最高，VD3导通，ud= uc。此后，在下一周期相当于t1的位置即t4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VD1、VD2、VD3轮流导通，每管各导通120o。VT1两端的电压波形，由3段组成：第1段, VT1导通期间，为一管压降，可近似为Uvt1=0；第2段，在VT1关断后,，VT2导通期间，Uvt1= UaUb = Uab ,为一段线电压；第3段，在VT3 导通期间，Uvt1= UaUc = Uac为另一段线电压。 =0时的波形图 =30时，波形从输出电压、电流的波形可以看出，这时负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120。=30时的波形30时，当电压U2过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因为VT1继续导通，直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断。阻感负载时的移相范围为90o。 =60时的波形输出电压平均值Ud 输出电流平均值Id 流过SCR的平均电流Idvt 流过SCR的平均电流有效值Ivt 变压器的二次侧电流I2 由于负载电流连续，因此晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次侧线电压峰值 即 2.2计算选择整流器件的型号 整流输出电压Ud在0220V连续可调 =60时，由公式 可以得出 ,考虑到电压损耗取U2=380V整流输出电流最大值200A，所以R=1.1反电势负载，Em=210V 154.5A Ivt（AV）=Ivt/1.57=0.386Id=59.6A 根据以上数据可以选择KP10晶闸管来满足设计要求变压器变比K=U/U2=380/380=1变压器容量S=U2*Id=380*154.5=58.7KW，考虑损耗及安全性问题，取变压器容量为59KW2.3平波电抗器的确定 平波电抗器在整流电路中是个重要元件，它的主要作用有1. 限制短路电流，（逆变晶闸管换相时同时导通相当于整流桥负载直接短路）没有电抗器就直接短路。 2. 抑制中频分量对工频电网的影响。 3. 滤波作用（整流电流带有交流成分；高频交流不一通过大电感）使整流输出波形连续，如不连续，就会出现电流为零的时间，这时逆变桥停止工作，造成整流桥开路的现象。 4. 并联逆变电路的输入功率有无功分量的吞吐，逆变桥的输入电路中必定有储能的元件电抗器为保证电流连续所需的电感量L可以由下式求出 L=2.87*10-3 Idmin为输出平均额定电流的最小值，通常取额定值的%5 求得L=2.87*10-3*380/7.725=141.17mH直流电动机LD可省略；变压器LT一般为5mH2.4触发电路的设计高性能晶闸管三相移相除法集成电路TC787，是采用先进IC工艺设计制作的单片集成电路，可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相可控硅移相触发电路和三相三极管脉宽调制电路，以构成多种调压调速和变流装置。与KC系列电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽，外接元件少等优点；而且装调简便，使用可靠。只需要一块这样的集成电路，就可以完成三块TCA785或五块KC系列器件组合（三块KC009或 KC004，一块KC041，一块KC042）才能具有的三相移相功能。因此TC787, TC788可广泛应用于三相全控，三相半控，三相过零等电力电子，机电小型化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KC009、KC004、KC042、KC042等同类电路，为提高整机寿命，缩小体积，降低成本提供了一种新的更加有效的途径。其主要特点是1）电路采用单电源工作，电源电压8V15V。2）三相触发脉冲调相角可在0180之间连续同步改变。 3）识别零点可靠，可方便地用作过零开关。 4）器件内部设计有交相锁定电路，抗干扰能力强。 5）可用于三相全控触发（6脚接VDD），也可用于三相半控触发（6脚接地）。 6）电路备有输出保护禁止端，可在过流过压时保护系统安全。 7）TC787输出为调制脉冲列，适用于触发可控硅及感性负载。 8）调制脉冲或方波的宽度可根据需要通过改变电容Cx而选择。工作原理为 三相同步电压经过T型网络进入电路，同步电压的零点设计为1/2电源电压（电路输入端同步电压峰峰值不宜大于电源电压），通过过零检测和极性判别电路检测出零点和极性后，在Ca、Cb、Cc三个电容上积分形成锯齿波。由于采用集中式恒流源，相对误差极小，锯齿波有良好的线性。电容的选取应相对误差小，产生锯齿波幅度大且不平顶为宜。锯齿波在比较器中与移相电压比较取得交相点，移相电压由4脚通过电位器或外电路调节而取得。抗干扰电路具有锁定功能，在交相点以后锯齿波或移相电压的波动将不能影响输出，保证交相唯一并且稳定。2.5 整体工作主电路的设计第3章 课程设计总结本次课设的题目三相半波可控整流电路，是三相整流控制电路中的基本电路，掌握它的工作过程有助于进一步加深对三相可控整流电路的理解。在本次课设中，主要借鉴了课本中的一些知识，如波形和基础电路等。而不太了解的触发电路也在网上找到了相应的讲解和说明。当然在设计过程当中也遇到了很多的困难和不理解的地方，但在老师和同学的帮助解答下都得到了解决，最终可以完成这次设计任务。参考文献1 王兆安.电力电子技术