三相桥式整流电路设计

1、设计的基本要求1.1、主要技术数据1）电源电压：交流220V/50Hz2）输出电压范围50V100V3）最大输出电流：10A4）具有过流保护功能，动作电流：12A5）具有稳压功能6）效率不低于70%1.2、主要用途三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其4、总体方案控制电路1触发电路光耦隔离匚他领域。保护电路主电路三、电路原理说明1、主电路原理说明1.1、工作原理三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接

2、法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3VT5,而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4VT6VT2假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。相当于晶闸管触发角a=00时的情况。三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60。对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。六个自然换相点把一个周期分成以下六段：椀洀攀椀cDt1cotWcot2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。椀洀攀椀cDt2cotWcot3时，共阴极组VT1导通，共阳极

3、组VT2导通，ud=uac。椀洀攀椀cDt3cotWcot4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。椀洀攀椀cot4t&cot5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。椀洀攀椀cot5t&cot6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。椀洀攀椀wt6t&cot1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点：任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便形成通路品闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120。，由于共阴极组

4、与共阳极组的自然换相点互差60,所以每隔600有一个元件换相。同一桥臂上的两个元件的触发脉冲互差180,元件导通顺序为VTVT2VTVT-VTAVT-VT1。输出电压的波形为线电压的一部分，一周期脉动6次。变压器正负半周都有电流流过，所以没有直流磁化问题，变压器利用效率高。为了保证任何时刻共阴极组合共阳极组各有一个元件导通，必须对两组中应导通的两个元件同时加触发脉冲。可以采用宽脉冲(脉冲大于60。)或双窄脉冲实现。电力电子技术课程设计5)整流变压器采用4/Y接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波，更接近正弦波，谐波影响小。3.1.2、基本数量关系(1)阻性负载电阻负载a0,使得输出电压波形

5、在线电压的正向包络线基础上减小了一块相应于a=30的面积，因而使输出整流平均电压减小。电感负载=90当控制角a060时，波形均为正值，当60a60。时波形断续，晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断，移相范围为0120(7)流过晶闸管的电流与三相半波时相同，当a00时， 每个晶闸管都不在自然换流点换流， 而是后移一个a角开始换流， 图2-14、2-15、2-16为a=30、60、90时电路的波形。从图中可见，当a060时，ud的波形均为正值，其分析方法与a=00时相同。当a60时，由于电感L的感应电势的作用，ud的波形出现负值，但正面积大于负面积，平均电压Ud仍为正值。当a=90时，正、负

6、面积相等，输出电压Ud=00、参数及元件参数计算)三相变压器输出电压有效值50V设计要求输出电压范围50V100V2二五二Ud二一二3.、-6U2sintd(t)=2.34U2cos-一3一因为3(0a60)3Ud=3二6U2sintd(t)=2.34U21cos(：)3-3(60a120)所以控制角a的取值范围是31.30a64.9）直流侧最大输出电流：10AI2=,2*Id=I2=8.16A3变压器容量为S=3UI2=3X50Vx8.16A=1224V-A4）效率P_UISU2I24.2、元件选取1）直流稳压电路用变压器（220V/18V25VA）,4个二极管（IN4001）,电容（100

7、uF35V）三端稳压器件7815组成电路提供15V直流电，供芯片使用2）晶闸管的选择晶闸管承受最大正向电压为，为变压器二次线电压峰值，即U=6U2=650V=122.5V流过品闸管的额定电流为考虑2倍的安全余量，品闸管电压额定为UM=2URM=2122.5V=250V额定电流为IT（AV）=2IT=23.7A=7.4A可选型号为KP10-53）变压器选择主电路变压器380V/50V1.5KV-A控制电路变压器380V/30V4）电阻电容选择可变电阻R6R7、R8取值10K,取VCC/2电压电阻采用2个20K电阻。而C2、C&C4为滤波电容，它与R9R10R11构成滤去同步电压中毛刺的环

8、节。他们取值分别为1uF200KQ电容CaChCc为产生矩形波电容，当他们取0.15uF时，矩形波线性最好。电容Cx决定调制脉冲宽度，为了产生稳定的双脉冲，取值0.15uF。脉冲输出电流在15V电源工作下最大为10mA，而光电耦合器白驱动电流为40mA所以要用三级管进行电流放大。三极管用9013,其电流放大倍数大约为150倍，脉冲输出电压为14V,可以得出基极第15页共19页I-1.5712A1.573.7A电力电子技术课程设计电阻阻值取为47QO集电极电阻取300QO移相控制电压取样电阻，取1个51KQ、1个220KQ固定电阻和1个100KQ可调电阻,则可以取到的电压范围是1.95V5.8V

9、理论移相范围为23.569.5过电压保护电压采样电阻，取1个100KQ和1个10KQ的电阻，若输出电压为100V,采样电压为9.1V,则电压比较器的比较电压应设定为9.1V。电压比较器电压取样可调电阻取100KQ可调蜂鸣器KDB-23L090-3.3,其限流电阻取200QRC过压抑制电路，电阻取51K,电容取1uF。5）过流继电器采用LL-12A6）熔断丝选择交流熔断丝F4、F5、F7选取10A,直流熔断丝F6选取12.5A五、保护电路随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用。同时，开关电源技术在

10、不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过电流保护、过电压保护。过电流保护输入过电流保护380V/50V当电路输入交流电流过大时，熔断丝会烧断输出过电流保护在直流开关电源电路中，为了保护品闸管在电路短路、电流增大时不被烧毁，需在输出端加过电流保护电路。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，过流继电器动作，从而给芯片一个信号，使其不输出脉冲，从而关断晶闸管，输出电流也就随着降低。如上图所示，当输出电流超过1

11、2A的临界值时，过流继电器吸合，从而给芯片一个高电平，使其不输出脉冲，从而关断晶闸管，输出电流也就随着降低，从而达到保护目的。熔断丝的作用是当继电器损坏后，其失去保护效果，电流继续增大，当电流超过12.5A时，熔断丝就会烧断，从而断开输出回路，输出电流为0蜂鸣器的作用是当电流输出过大时，蜂鸣器产生间断的声音信号，从而提醒用户检查输出回路或者降低输出电压，以减小输出电流。过电压保护直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源（诸如蓄电池和整流器）的电压如果过高，将导致开关稳压器不能正常工作，甚至损坏内部器件，因此开关电源中有必要使用

12、输入过电压保护电路。输入过电压保护如图为简单的RC过电压抑制电路，通常用于交流侧过电压抑制的连接方式。由于电容两端电压不能突变，当交流输入电压产生波动时，电容两端的电压不会突变，与电容串联的电阻将消耗部分产生过电压的能量，从而抑制过电压。输出过电压保护图 5 输出过电压保护如图为输出过电压保护，在输出端并联2个大阻值的电阻，其作用是将输出电压降低，然后将降低后的输出电压接入电压比较器的同相输入端，方向输入端接可调电阻，其作用是产生一个比较电压。当输出电压过大时，具降压后的电压也增大，当电压增大到超过比较电压时，集成运放输出高电平，从而使芯片不输出脉冲，关断晶闸管，降低输出电压。六、实验总结通过

13、为期一周的电力电子课程设计， 我们完成了一个三相全控桥式整流电路的工程应用的课程设计。 这个看似简单的设计，并没有想象中的那么简单，反而是遇到了一些困难，也花费了很多的心血在里面。通过这次课程设计， 我们再一次的通过实际应用理解了三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的电路， 也对其用protel画电路图，有了更进一步的认识和理解。对于理论知识的吸收、理解和应用，有了很大的在课堂上不可能得到的提高。在这次设计过程中， 我最深刻的认识就是， 课程设计的过程中可以把学到的知识横向比较的来进行理解，例如在这次的设计过程中，我们遇到了一个小问题，那就是：在电感性负载时三相桥式半控整流电路和单相桥式半控电路有什么相似之处？三相全控桥式整流电路和三相半控桥式整流电路有什么区别？这个问题在课本中都很难得到准确的答案的，因为课本中的理论知识是以章节的形式出现的，是独立的纵向的知识结构。在课程设计中，锻炼了我们把知识横向比较和运用的能力。这样的方法可以更深刻的理解知识，把握理论的要点。通过这次设计，我们深刻的理解了书本理论知识到实际应用层面的转化，是一个质变的过程。而这个质变的过程正是以量变为基础的，没有扎实的理论知识作为基础，是不可能有实际工程应用的转变的。这也告诉我们了一个道理，大学里学到的知识并不是用来应付那TIDID5.