三相橋式全控整流電路課程設(shè)計(jì)

1、三相橋式全控整流電路課程設(shè)計(jì)三相橋式全控整流電路摘要：本文主要介紹三相橋式全控整流電路的主電路和觸發(fā)電路的原理及控制電路圖,由工頻三相電壓380v經(jīng)升壓變壓器后由scr(可控硅)再整流為直流供負(fù)載用。但是由于工藝要求大功率,大電流,高電壓,因此控制比較復(fù)雜,特別是觸發(fā)電路部分必須一一對(duì)應(yīng),否則輸出的電壓波動(dòng)大甚至還有可能短路造成設(shè)備損壞。 本電路圖主要由芯片c8051-f020微控制器來控制并在不同的時(shí)刻發(fā)出不同的脈沖信號(hào)去控制6個(gè)scr。在負(fù)載端取出整流電壓,負(fù)載電流到c8051-f020模擬口,然后由mcu處理后發(fā)出信號(hào)控制scr的導(dǎo)通角的大小。 在本課題設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,我們使用keil-

2、c開發(fā)軟件,c8051開發(fā)系統(tǒng)及protel-99,并最終實(shí)現(xiàn)電路改造設(shè)計(jì),并達(dá)到預(yù)期的效果。關(guān)鍵詞：電力電子，三相、整流引言電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè),交通運(yùn)輸,空間技術(shù),國防現(xiàn)代化,醫(yī)療,環(huán)保,和億萬人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域,進(jìn)入21世紀(jì)后電力電子技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛,因此對(duì)電力電子技術(shù)的研究更為重要。近幾年越來越多電力電子應(yīng)用在國民工業(yè)中,一些技術(shù)先進(jìn)的國家,經(jīng)過電力電子技術(shù)處理的電能已得到總電能的一半以上。1 課程設(shè)計(jì)目的合理運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行電力電子電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，理解和掌握常用的電力電子電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，掌握元器件的選擇計(jì)算方法。2 設(shè)計(jì)

3、任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)三相可控整流電路使其輸入電壓:三相交流380伏 .50赫茲.輸出功率:2kw2.2 設(shè)計(jì)要求使其輸入電壓:三相交流380伏 .50赫茲.輸，出功率:2kw負(fù)載為阻感性負(fù)載3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1主電路的設(shè)計(jì) 3.1.2定量分析在以上的分析中已經(jīng)說明，整流輸出的波形在一周期內(nèi)脈動(dòng)6次，且每次脈動(dòng)的波形相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對(duì)一個(gè)脈波（即1/6周期）進(jìn)行計(jì)算即可。此外，以線電壓的過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)，于是可得當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載60o時(shí)）的平均值為 電阻負(fù)載且60o時(shí)，整流電壓平均值為 輸出電流平均值為id = ud/r。 當(dāng)整流變壓器為圖1中所

4、示采用星形聯(lián)結(jié)，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖7中所示，為正負(fù)半周各寬120o、前沿相差180o的矩形波，其有效值為 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。 晶閘管的參數(shù)：（1）電壓額定：晶閘管在三相橋式全控整流過程中承受的峰值電壓utn=u2考慮安全裕量，一般晶閘管的額定電壓為工作時(shí)所承受峰值電壓的23倍。即 u額=(23)utn 。 根據(jù)要求，輸出功率為2kw，負(fù)載電阻為20歐姆，理想變壓器二次側(cè)電壓u2=200，所以晶閘管的額定電壓u額=(23)u2=(23)200.（2）電流額定：通態(tài)平均電流ivt(av)=0.368id，id=ud/r, ud=2.34 u2.考慮安

5、全裕量，應(yīng)選用的通態(tài)平均電流為計(jì)算的（1.52）倍。計(jì)算得ivt(av)=7.36a.（3）對(duì)于晶閘管我們選用可關(guān)斷晶閘管cto。它是具有門極正信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通和門極負(fù)信號(hào)關(guān)斷的全控型電力電子器件。她既具有普通晶閘管耐壓高、電流大的特點(diǎn)，同時(shí)又具有g(shù)tr可關(guān)斷的優(yōu)點(diǎn)。（4）總上述，我們選用國產(chǎn)50a gto。參數(shù)如下.選用電阻20歐姆。正向阻斷電壓:10001500,受反壓，陽極可關(guān)斷電流：30、50a擎柱電流0.52.5正向觸發(fā)電流：200800ma，反向關(guān)斷電流：610a，開通時(shí)間：6us,m關(guān)斷時(shí)間:10us,工作頻率：500v/us,允許di/dt100a/us,正管壓降24v關(guān)斷增益：（

6、5）整流變壓器的參數(shù)：很多情況下晶閘管整流裝置所要求的變流供電壓與電網(wǎng)電壓往往不能一致，同時(shí)又為了減少電網(wǎng)與整流裝置的相互干擾，可配置整流變壓器。我們假設(shè)變壓器是理想的。u2=ud/2.3485.5v.所以變壓器的匝數(shù)比為380/85.5=760/171.變壓器一、二次容量為s2=3 u2i2=3*85.5*0.816id。3.2.2 晶閘管的過電壓保護(hù)晶閘管的過電壓能力較差，當(dāng)它承受超過反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)被反向擊穿而損壞。如果正向電壓超過管子的正向轉(zhuǎn)折電壓，會(huì)造成晶閘管硬開通，不僅使電路工作失常，且多次硬開關(guān)也會(huì)損壞管子。因此必須抑制晶閘管可能出現(xiàn)的過電壓，常采用簡單有效的過電壓保護(hù)措施。對(duì)

7、于晶閘管的過電壓保護(hù)可參考主電路的過電壓保護(hù)，我們使用阻容保護(hù)，電路圖如圖4圖43.2.3 晶閘管的過電流保護(hù) 常見的過電流保護(hù)有：快速熔斷器保護(hù)，過電流繼電器保護(hù)，直流快速開關(guān)過電流保護(hù)。 快速熔斷器保護(hù)是最有效的保護(hù)措施；過電流繼電器保護(hù)中過電流繼電器開關(guān)時(shí)間長（只有在短路電流不大時(shí)才有用；直流快速開關(guān)過電流保護(hù)功能很好，但造價(jià)高，體積大，不宜采用。 因此，最佳方案是用快速熔斷器保護(hù)。如圖5 圖54觸發(fā)電路與主電路的同步所謂的同步，就是要求觸發(fā)脈沖和加于晶閘管的電源電壓之間必須保持頻率一致和相位固定。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)，利用一個(gè)同步變壓器，將其一側(cè)接入為主電路供電的電網(wǎng)，其二次側(cè)提供同步電壓信號(hào)，

8、這樣，由同步電壓決定的觸發(fā)脈沖頻率與主電路晶閘管電壓頻率始終保持一致的。再是觸發(fā)電路的定相，即選擇同步電壓信號(hào)的相位，以保證觸發(fā)電路相位正確。5.2 參數(shù)的選擇我們選用國產(chǎn)50a gto。參數(shù)如下.選用電阻20歐姆。正向阻斷電壓:10001500,受反壓，陽極可關(guān)斷電流：30、50a擎柱電流0.52.5正向觸發(fā)電流：200800ma，反向關(guān)斷電流：610a，開通時(shí)間：6us,m關(guān)斷時(shí)間:10us,工作頻率：500v/us,允許di/dt100a/us,正管壓降24v關(guān)斷增益：5.整流變壓器的參數(shù)：很多情況下晶閘管整流裝置所要求的變流供電壓與電網(wǎng)電壓往往不能一致，同時(shí)又為了減少電網(wǎng)與整流裝置的相

9、互干擾，可配置整流變壓器。我們假設(shè)變壓器是理想的。u2=ud/2.3485.5v.所以變壓器的匝數(shù)比為380/85.5=760/171.變壓器一、二次容量為s2=3 u2i2=3*85.5*0.816id。晶閘管阻容吸收元件參數(shù)可按下表所提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，電容耐壓一般選晶閘管額定電壓1.11.5倍。晶閘管額定電流it(av)/a1000 500 200 100 50 20 10電容c/uf 2 1 0.5 0.25 0.2 0.15 0.1電阻r/歐姆2510204080100由題意用電容為0.2uf，電容耐壓為900)v;電阻為40歐姆。 對(duì)于主電路的保護(hù)，電容c=6i0%s/u2/u2,

10、電阻r2.3 u2* u2 對(duì)于晶閘管的過電流保護(hù)，快速熔斷器的熔體采用一定的銀質(zhì)熔絲，周圍充以石英砂填料，構(gòu)成封閉式熔斷器。選擇快熔，要考慮一下幾點(diǎn)：（1）快熔的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓；（2）快熔的額定電流應(yīng)大于或等于內(nèi)部熔體的額定電流；（3）熔體的額定電流是有效值。根據(jù)以上特點(diǎn)，我們選用國產(chǎn)rls系列的rls-50快速熔斷器。6 總電路圖參考文獻(xiàn)1.王兆安，黃俊主編電力電子技木第四版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008年1月2.鄭忠杰，吳作海編.電力電子變流技術(shù).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988年7月 3.劉志剛主編.電力電子學(xué).第一版.北京：清華大學(xué)出版社，2004年6月 4.李

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