三相桥式全控整流实验装置(辽宁工程技术大学电力电子课设,格式完全正确,10分下载即用)

1、课程设计名称： 电力电子技术课程设计 题 目： 三相桥式全控整流实验装置 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表学 期姓 名专 业班 级课程名称电力电子课程设计论文题目三相桥式全控整流实验装置评定标准评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易性15结合实际性10知识掌握程度15书写规范性10工作量10总成绩100评语：任课教师李国华时 间20年月日备 注课 程 设 计 任 务 书一、设计题目三相桥式全控整流实验装置二、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、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、

2、触发电路设计或选择。三、设计计划第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务第2 3天：分析原始资料，拟定主接线方案 第4天：主电路设计，选择器件第5 6天：触发及保护电路设计第7天：答辩四、设计要求1、交流电源：三相380V。2、整流输出电压Ud在0110V连续可调。3、整流输出电流最大值5A。4、负载：纯电阻、阻感、直流电动机。5、根据实际工作情况，最小控制角取20300左右指导教师：王继强 李国华 张继华教研室主任：汪玉凤时 间：20年月日摘 要整流电路就是把交流电转换成直流电的电路。整流电路技术在工业生产中应用极其广泛，如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。目前在各种整流电路中，应用最为广

3、泛的是三相桥式全控整流电路。由于三相桥式全控整流电路的优越性很明显，故本课程选此为题。三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流   关键词：三相整流；触发电路；保护电路；目录引言11 电路总体设计方案22 主电路设计32.1 阻感性负载32.2 纯电阻负载53 各部分电路设计73.1 控制电路设计73.2驱动电路的设计73.2.1触发

4、电路73.3保护电路的设计83.3.1过电压保护电路设计83.3.2过电流保护电路设计94 整流电路元器件型号选择104.1 晶闸管主要参数计算104.2 变压器的选型10结论11设计体会12参考文献13辽宁工程技术大学课程设计引言电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。目前所用的电力电子器件采用半导体制成，故称电力半导体器件。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技

5、术和控制技术的发展而发展的。自本世纪五十年代末第一支晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转交流机组和静止离子交流器进入由电力电子器件构成的交流器时代，这标志着电力电子的诞生。目前，电力电子技术的应用已深入到工农业经济建设，交通运输，空间技术，国防现代，医疗，环保，和亿万人们日常生活的各个领域。进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛，因此对电力电子技术的研究更为重要。本人主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图，由工频三相电压380V经升压变压器后由SCR（可控硅）在整

6、流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率，大电流，高电压，因此控制技术比较复杂，特别是触发电路部分必须一一对应，否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。1 电路总体设计方案设计一个三相桥式可控整流电路，其交流电源为三相380V电压源，经过整流的输出电压在0110V连续可调。输出电流最大值为5A,最小控制角为20300可调。通过对三相桥式全控电路的分析，选用晶体管的电力电子器件，其市场价格比较合适，而且比较耐用，其系统框架原理图如下：保护电路三相交流电源三相桥式整流电路负载触发电路图1-1系统框架原理图通过学生控制实验装置的控制端，改变输入电压，经过三相桥式全控整流电路主电路整流，可以

7、通过示波器观察不同输入电压下的不同输出波形。2 主电路设计2.1 阻感性负载三相桥式全控整流电路主回路接线如图2-1所示。三相整流变压器/Y接法，以利减小变压器磁通、电势中的谐波。整流桥由6只晶闸管组成，以满足整流元件全部可控的要求。由于习惯上希望晶闸管的导通按123456顺序进行，则晶闸管应按图示进行标号。分析中假定，Ld>>Rd，为大电感负载，负载电流id连续平直。(1) 0°图2-2为0°时，大电感负载下的电压、电流波形。三相桥式电路在任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个在共阴极组，一个在共阳极组以构成回路。这样，负载上获得的是相应相间的线电压。比较相、

8、线电压波形可以看出，相电压的交点与线电压的交点在同一位置上，使得线电压的交点同样也是自然换流点。这样，分析三相桥式全控电路工作过程时，可以直接在线电压波形上根据给定控制角来求取直流电压波形。图2-1 三相桥式全控整流电路图2-2 三相桥式全控整流电路波形(阻感性负载，0）(2) 0° 60°图2-3为30°时的整流电路电压波形，其中直流电压ud波形可以直接从线电压u2l波形上分析求得。图2-3还给出了负载电流id、晶闸管VT1上电流iT1及变压器副边a相电流ia的波形。图2-3 三相桥式全控整流电路波形(电感性负载， =30°)(3) 60°6

9、0°后，线电压瞬时值将过零变负，此时由于流过负载电感Ld中的电流有减小趋势，使得Ld上感应出顺晶闸管单向导电方向的自感电势eL，这样作用在导通晶闸管对上的阳极电压为（u2LeL）。由于负载电感足够大，使得在下一对晶闸管触发导通之前能保证(u2LeL)0，尽管线电压过零变负，仍能保证原导通的晶闸管对继续导通，直流电压ud中出现了负电压波形。图2-4为 = 90°时的ud与uT1电压波形。图2-4 三相桥式全控整流电路波形(阻感性负载，=90°) (4) 基本数量关系直流平均电压Ud计算如下 由上式可见三相桥式全控整流电路带电感负载时的移相范围为90°。晶闸

10、管电流与三相半波时相同，即晶闸管电流平均值为 晶闸管电流有效值为 变压器次级绕组电流为正、负对称的矩形波电流，其平均值为零，有效值为 晶闸管承受的最大正、反向峰值电压与三相半波时相同，为线电压峰值 2.2 纯电阻负载 (1) 60设负载电阻大小为Rd。当60°时，直流电压ud及直流电流id连续，每个晶闸管导通120°，直流电压、晶闸管上承受的电压与电感性负载时相同。图2-4给出了60°时的波形图。可以看出，60°是电阻负载下电流连续与否的临界点。当60°后，由于线电压过零变负时，无负载电感产生的自感电势保证晶闸管继续承受正向阳极电压，元件即被阻

11、断，输出直流电压为零，电流变为不连续，不再出现电感负载时那种ud为负值的情况2-4 电阻性负载(60°)(2) 90°图2-5给出了90°时的电压波形、晶闸管VT1的电流iT1及电压uT1波形。图2-5 电阻性负载(90)3 各部分电路设计3.1 控制电路设计晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：（1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸

12、管才导通。（3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。（4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。3.2驱动电路的设计对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。驱动电路亦称触发电路。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合

13、理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。3.2.1触发电路晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求： （1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，要求触发脉冲的移项范围是0度180度，带大电感负载时，要求移项范围是0度90度；三相半波可控

14、整流电路电阻性负载时，要求移项范围是0度90度。（5）触发脉冲与主电路电源必须同步。为了使晶闸管在每一个周期都以相同的控制角被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应该相同，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。触发电路同时受控于电压uc与同步电压us控制。图2-6触发电路电路图3.3保护电路的设计在电力电子器件电路中，除了电力电子器件参数要选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护也是必不可少的。3.3.1过电压保护电路设计所谓过压保护，即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压。产生过电压的原因一般

15、由静电感应、雷击或突然切断电感回路电流时电磁感应所引起。其中，对雷击产生的过电压，需在变压器的初级侧接上避雷器，以保护变压器本身的安全；而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压，一般发生在交流侧、直流侧和器件上，因而，下面介绍单相桥式全控整流主电路的电压保护方法。（1）.交流侧过电压保护过电压产生过程：电源变压器初级侧突然拉闸，使变压器的励磁电流突然切断，铁芯中的磁通在短时间内变化很大，因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。保护方法：阻容保护（2）.直流侧过电压保护过电压产生过程：当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因果载使快速熔断器熔断时，由于直流住电路电感中储存能量的释放，会在电路的

16、输出端产生过电压。保护方法：阻容保护（如图2-7） 图2-7主电路的过电压保护3.3.2过电流保护电路设计电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。过电流分载和短路两种情况。一般电力电子均同时采用几种过电压保护措施，怪提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器只作为短路时的部分区断的保护，直流快速断路器在电子电力动作之后实现保护，过电流继电器在过载时动作。在选择快熔时应考虑：1、电压等级应根据快熔熔断后实际承受的电压来确定。2、电流容量应按照其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔一般与电力半导体体器件串联

17、连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。3、快熔的It值应小于被保护器件的允许It值。4、为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。快熔对器件的保护方式分为全保护和短保护两种。全保护是指无论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕量较大的场合。短路保护方式是指快熔只要短路电流较大的区域内起保护作用，此方式需与其他过电流保护措施相配合。熔断器是最简单的过电流保护元件，但最普通的熔断器由于熔断特性不合适，很可能在晶闸管烧坏后熔断器还没有熔断，快速熔断器有较好的快速熔断特性，一旦发生过电流可及时熔断起到保护作用。最好的办法是晶闸管元件上直接串快

18、熔，因流过快熔电流和晶闸管的电流相同，所以对元件的保护作用最好。4 整流电路元器件型号选择4.1 晶闸管主要参数计算在选用晶闸管时，额定电压应为正常工作峰值电压的23倍。根据三相桥式可控整流工作原理，晶闸管所承受的最大反向电压为2.34U2Ud=2.34U2U2=Ud/2.34U2=54.282VUmax=*54.282=132.968V晶闸管的额定电压UN =（23）Umax =（23）*132.968=265.936V398.904V额定电流INUd=110V时，控制角量按=30º计算，已知整流输出电压Ud在0110V连续可调、整流输出电流最大值5A：当=5时，流过每个晶闸管的电

19、流有效值为： =5A=2.89AIN =（1.52）It/1.57=2.76A3.68A晶闸管额定电流It(AV)=It/1.57=2.89/1.57=1.84A通过以上计算分析，在本次课程设计中所采用的晶闸管类型为T21210螺栓型普通晶闸管。4.2 变压器的选型若将变压器看作是理想变压器，不计变压器的励磁电流，根据变压器的磁动势平衡原理，得 I1N1=I2N2 变压器的变比K= N1/N2 =U1/U2 =380/54.282=7考虑到安全性以及损耗问题，变压器应选变比为7。结论目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路。三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变