79电力电子技术课程设计

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：550W三相桥式可控整流实验装置院（系）：电气工程学院专业班级：电气103学号：100303088学生姓名：朱绍革指导教师：（签字）起止时间：2012-12-31至2012-1-11本科生课程设计（论文）I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100303088学生姓名朱绍革专业班级电气103课程设计（论文）题目550W三相桥式可控整流实验装置课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能为了电力电子技术课程的教学实验，设计此装置，使学生通过该装置测试、观察三相桥式可控整流的各个参数及波形，通过实验验证所学的理论知识。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、触发电路设计或选择。6、绘制相关电路图。要求1、文字在4000字左右。2、文中的理论分析与计算要正确。3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。技术参数1、交流电源：三相380V。2、整流输出电压Ud在0～110V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20～300左右。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：确定平波电抗器；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）II摘要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、国防现代化、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。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上。本文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经变比为四比一的降压变压器后提供给直流测的晶闸管，由集成触发电路KJ004对晶闸管进行控制其导通角，从而控制直流输出的直流电压，给负载供电，通过接入电路的阻值对电流进行控制，电流需要注意的是接入点路的电阻值不能小于55Ω。关键词：三相；整流；触发电路；本科生课程设计（论文）III目录第1章绪论......................................................11.1电力电子技术概况.............................................11.2本文设计内容.................................................2第2章系统电路的设计................................................32.1实验装置的整体框图设计.......................................32.2具体电路设计.................................................42.2.1主电路设计............................................................................................42.2.2三相桥式全控整流的特点....................................................................42.2.3三相桥式整流的波形............................................................................52.2.4触发电的设计........................................................................................62.2.5保护电路设计........................................................................................92.2.6晶闸管保护电路..................................................................................102.2.7交流侧保护电路..................................................................................102.2.8直流侧阻容保护电路..........................................................................112.2.9电路的测试点......................................................................................122.2.10主电路的设计....................................................................................13第3章参数的计算及器件的选择.......................................143.1参数的计算..................................................14第4章总结.........................................................16参考文献........................................................18本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1电力电子技术概况电力电子技术是以功率处理和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确地控制与高效整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。本科生课程设计（论文）21.2本文设计内容为了电力电子技术课程的教学实验，设计此装置，使学生通过该装置测试、观察三相桥式可控整流的各个参数及波形，通过实验可以验证所学的理论知识。本文设计的内容主要包括整流，触发电路，及测试点，首先交流电源为三相380V交流电压。通过整流器整流输出电压Ud在0～110V连续且可调。其整流输出电流最大值5A。负载包括纯电阻、阻感、直流电动机。根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。同学们即可通过测试点对三相桥式可控整流各个部分的数值进行测试，以对三项桥式可控整流有进一步的了解。本科生课程设计（论文）3第2章系统电路的设计2.1实验装置的整体框图设计三相桥式可控整流电路总体方案框图如图2.1所示，主要包括整流，触发及测试三大部分，整流主要为三相桥式整流电路，触发电路设计主要用KJ004构成的集成的集成触发器，当电路接阻感负载时通过测试点对电路进行测试，从而来验证所学理论的正确与否。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保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。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，经过整流后的直流电通给负载，使之工作。图2.1整体结构框图交流电源三项可控整流装置变压器同步电路触发电路负载电路测试点本科生课程设计（论文）42.2具体电路设计2.2.1主电路设计实验参数设定负载为110V、5A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全控桥。如图2.2所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。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VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。变压器为Y型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。2.2.2三相桥式全控整流的特点⑴2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。⑵对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。图2.2主电路图本科生课程设计（论文）5共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。⑶ud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。⑷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2.2.3三相桥式整流的波形当α≤60度时，ud波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同，电阻负载时ud波形与id的波形形状一样。而阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。图2.3和图2.4分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0度和α=30度的波形。图2.3α为零度的