31三相桥式全控整流电路

湖南科技大学信息与电气工程学院《课程设计报告》题目：三相桥式全控整流电路专业：13级电气工程及其自动化班级：六班姓名：雷志明、曹可、杨帅、奉林峰学号：1304010306、13040103041304010317、1304010321指导教师：郭小定2015年12月12日评语：成绩：评阅人：日期：信息与电气工程学院课程设计任务书2015—2016学年第1学期专业：电气工程及其自动化班级：13电气六班学号：1304010306姓名：雷志明学号：1304010304姓名：曹可学号：1304010317姓名：杨帅学号：1304010321姓名：奉林峰课程设计名称：电力电子技术课程设计设计题目：三相桥式全控整流器设计(输出电压110V，电流50A)完成期限：自2015年11月4日至2015年12月12日共4周设计依据、要求及主要内容一、设计依据设计参数：变流器参数：额定电压：DC110V，额定电流50A二、要求及主要内容1．主电路、保护电路、控制电路设计；2．主电路元件的参数计算与选择；3．计算整流变压器参数、选择其容量和规格；4．主电路中过电压过电流保护电路的选择及相应电路元件的计算与选择；5．绘制主电路、保护电路、控制电路设计电气系统原理图；6．写出课程设计报告。其中设计报告要包括有设计的目的，设计原理，设计参数的计算，元器件选型，器件表，电路图的设计说明以及设计的心得等；设计报告3000字以上；指导教师（签字）：批准日期：2015年11月4日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。本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和控制电路，由工频50Hz的三相线电压380V经变压器后由SCR(可控硅)再整流为直流供负载用。由于工艺要求大功率，大电流，高电压，因此控制比较复杂，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。本电路图主要通过控制脉冲信号源在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR，即控制SCR的导通角的大小，从而控制输出的电压。在本课题设计开发过程中,我们使用Multisim软件进行电路仿真，实现电路改造设计，并最终达到预期的效果。关键字：电力电子；SCR；导通角；Multisim1目录目录....................................................................................................................................................11、目的与意义.................................................................................................................................22、原理（原理论述、原理图）..................................................................................................23、器件选型（主电路参数计算、芯片简述、器件表）..........................................................53.1晶闸管的选择...................................................................................................................53.1.1晶闸管的额定电压..............................................................................................53.1.2晶闸管的额定电流..............................................................................................53.2平波电抗器的选择..........................................................................................................63.3芯片简述............................................................................................................................63.3.12N3670可控硅简介..........................................................................................63.3.2脉冲信号源（PULSEVOLTAGE）的简介.......................................................73.4器件表................................................................................................................................84、仿真（仿真平台、过程、遇到的问题、解决的问题、结论、波形图）........................84.1三相桥式全控整流电路的仿真实验..........................................................................84.2三相桥式全控整流电路的参数设定..........................................................................94.3.1触发角为α=29°度时的整流波形.................................................................114.3.2三相交流电源电路............................................................................................114.3.3晶闸管阳极与阴极间的电压AKU...................................................................124.4仿真过程遇到的问题....................................................................................................134.5仿真过程解决的问题....................................................................................................135、心得体会...................................................................................................................................13参考文献..........................................................................................................................................1421、目的与意义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。目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。在现代电网的传输系统中，谐波的产生会产生巨大的危害，降低电能的传输效率。在电能的传输过程中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管等各种电子装置，它们一般都需要不同电压等级的直流电源供电。为了满足以上的要求，提高电网的输电效率。满足各种用电设备的电压需求。此次课程设计采用晶闸管三相桥式可控整流电路，与三相半波整流电路相比，三相桥式整流电路的电源利用率更高，应用更为广泛。2、原理（原理论述、原理图）2.1主电路习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与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。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续。其原理如图2-1所示。图2-1三相桥式全控整流电路主电路32.2主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析du的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压1du为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压2du为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压du1du2du是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压du为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压du波形为线电压在正半周的包络线。由于负载端所接的电感值无限大，会对变化的电流有抵抗作用，从而使得负载电流几乎为一条直线。其电路工作波形如图2-2所示。为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为6段，每段为060，如图2-2所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表2-1可图2-2α＝0o时的波形4见，6个晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3V