三相桥式全控整流电路设计

电力电子技术课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计学院电子信息工程学院专业自动化学生姓名秋凉学号222222222222年级10级指导教师一叶职称高工2013年12月31日成都学院课程设计报告三相桥式全控整流电路设计摘要：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)再整流为直流供负载用。本电路图主要由芯片C8051-F020微控制器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR。在负载端取出整流电压，负载电流到C8051-F020模拟口，然后由MCU处理后发出信号控制SCR的导通角的大小。关键字：电力电子；MCU；SCR；导通角;；KEIL-C成都学院课程设计报告Three-phasebridgetypeallcontrolrectifiercircuitdesignAbstract：Applicationofelectronictechnologyhasdoneagreatdealtotheagriculturalandindustrialeconomicdevelopment,transportation,spacetechnology,themodernizationofnationaldefense,healthcare,environmentalprotection,andthemillionsofpeopleinallareasofdailylife,afterenteringthe21stcentury,morewidespreadapplicationofpowerelectronics,powerelectronicsresearchwasmoreimportant.Thisarticleintroducesthreephasefull-controlledrectifiercircuitprincipleandcontrolofmaincircuitandtriggercircuitcircuitafterstep-uptransformer,thepowerfrequencyvoltageof380Vthree-phaseSCR(Siliconcontrolledrectifier)rectifiertoDCfortheload.Thecircuitdiagramismainlycontrolledbyamicro-controllerchipC8051-F020andatdifferentmomentsofthepulsecontrol6SCR.Removetherectifiervoltageontheloadside,loadcurrenttoC8051-F020analog,thensignalsafterprocessedbyMCUcontrollingthesizeofSCR'sbreakoverangleKeywords：Powerelectronics;MCU;SCR;conductionangle;;KEIL-C成都学院课程设计报告目录绪论................................................................................11原理及方案.......................................................................22主电路的设计及器件选择...........................................................32.1三相全控桥的工作原理........................................................32.1.1三相全控桥的工作特点..................................................32.1.2阻感负载时的波形分析..................................................42.2参数计算....................................................................52.2.1整流变压器的选择......................................................52.2.2晶闸管的选择..........................................................62.2.3平波电抗器的选择......................................................63触发电路设计.....................................................................83.1集成触发电路................................................................83.2KJ004的工作原理.............................................................83.3集成触发器电路图............................................................94保护电路的设计..................................................................114.1晶闸管的保护电路...........................................................114.2交流侧保护电路.............................................................124.3直流侧阻容保护电路.........................................................125MATLAB建模与仿真...............................................................145.1MATLAB建模.................................................................145.2MATLAB仿真................................................................165.3仿真结构分析...............................................................17结论...............................................................................19参考文献...........................................................................20致谢...............................................................................21课程设计题目:三相桥式全控整流电路设计成都学院课程设计报告学生姓名:秋凉设计报告成绩（按照优、良、中、及格、不及格评定）指导教师评语：指导教师（签名）年月日说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。课程设计题目:运动控制工程综合项目设计学生姓名:秋凉设计报告成绩（按照优、良、中、及格、不及格评定）指导教师评语：指导教师（签名）年月日说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。成都学院课程设计报告1绪论目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级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。据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。而电能的传输中，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变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。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。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。成都学院课程设计报告21原理及方案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。结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。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直流电动机，使之工作。图1-1三相桥式全控整流电路结构图电源三相桥式全控整流电路直流电动机同步电路集成触发器触发信号触发模块成都学院课程设计报告32主电路的设计及器件选择实验参数设定负载为220V、305A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。2.1三相全控桥的工作原理如图2-1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