三相半波可控整流電路的設(shè)計(jì)

1、三相半波可控整流電路的設(shè)計(jì)Prepared on 24 November 2020電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書三相半波可控整流電路的設(shè)計(jì)院、咅B(yǎng) : 電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名： 周天全指導(dǎo)教師：陸秀令職稱教授專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣1403班完成時間：2017年6月湖南工學(xué)院電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)書學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化專業(yè)全 天 周 名 姓 生 學(xué) 令 秀 陸內(nèi)容及任務(wù)設(shè)RiRi流設(shè)關(guān)主控保利 、設(shè)整 .- 求二 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 學(xué)計(jì)設(shè)設(shè)山 O O 程設(shè)的的TLTL 務(wù)y一在容課的路路1A1A 任Y壓內(nèi)本路電電M M _ 1

2、一 二 dHJdHJ i i 3J3J主要參考資料教研室意見教研室主任：（簽字） 年月曰摘要整流就是交流變直流的過程。當(dāng)整流負(fù)荷容量較大，或要求直流電壓脈動 較小、易濾波時，應(yīng)采用三相整流電路，其交流測由三相電源供電。三相可控 整流電路中，最基本的是三相半波可控整流。晶閘管(SCR)是晶體閘流管的簡稱，乂稱作可控硅整流器，以前被簡稱 為可控硅。只有在晶閘管陽極和門級同時承受正向電壓時，晶閘管才能導(dǎo)通， 兩者缺一不可。本課題三相半波可控整流電路就是利用晶閘管的這一性質(zhì)，使 得每個晶閘管流過單相電流，以此來達(dá)到整流的LI的。同時，改變晶閘管的導(dǎo) 通觸發(fā)角0，改變每相電壓導(dǎo)通時刻，以實(shí)現(xiàn)整流電壓在0

3、100V連續(xù)可調(diào)。由于設(shè)備有限，因此采用Matlab提供的可視化仿真工具Simulink直接建立 電路仿真。Simulink仿真具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí) 際、效率髙、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink仿真已被廣泛應(yīng)用于控制 理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。關(guān) 鍵 詞： 整 流； 晶 閘 管 ； MatlabABSTRACTRectification is the process of alternating current to direct current. When the rectifier load capacity is big, or the DC

4、 voltage fluctuation is small and easy to filter, three-phase rectifier circuit should be adopted, and the AC measurement is supplied by three-phase power supply. Three phase controllable rectifier circuit, the most basic is the three-phase half wave controlled rectifier.The thyristor (SCR) is refer

5、red to as the crystal thyratron, also called silicon controlled rectifier, previously referred to as scr. The thyristor can only be switched on when the anode and gate level of the thyristor are simultaneously under the forward voltage, and both of them are indispensable This topic three-phase half

6、wave controlled rectifier circuit is to use the nature of thyristor, so that each thyristor flow through a phase, so as to achieve the purpose of rectification. Meanwhile, the turn-on trigger angle of the thyristor is changed, and the turn-on time of each phase voltage is changed so as to realize th

7、e continuous adjustment of the rectification voltage at 0100V.Because of the limited equipment, Simulink is used to build the circuit simulation directly by the visual simulation tool Matlab Simulink simulation has wide adaptability, structure and process simulation of fine, clear and practical, hig

8、h efficiency, flexibility, and the advantages of Simulink based simulation has been widely used in control theory and digital signal processing complex simulation and design KeyWords:rectification;thethyristor;matlab1設(shè)計(jì)背景及要求設(shè)計(jì)背景所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。通常我們從電源中得 到的電力往往不能直接使用，需要進(jìn)行電力變換。電力變換一般可分為四種， 即交流變

9、直流、直流變交流、交流變交流、直流變直流。交流變直流被稱為整 流，就是我們設(shè)計(jì)所需要的一個環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個三相半波可控整流電路，已知三相交流輸入線電壓380V,要求整 流電壓在0 100V連續(xù)可調(diào)，負(fù)載自擬，其它性能指標(biāo)自定。（1）關(guān)于本課程學(xué)習(xí)情況簡述；（2）主電路的設(shè)計(jì)、原理分析和器件的選擇；（3）控制電路的設(shè)計(jì)；（4）保護(hù)電路的設(shè)計(jì)；（5）利用MATLAB軟件對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。2主電路設(shè)計(jì)主電路原理分析三相半波可控整流電路如圖1所示。為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成 星行，而一次側(cè)接成三角形，避免3次諧波流入電網(wǎng)。3個晶閘管分別接入a、 b、c三相電源，采用共陰極接法連在一起，

10、這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線 方便。二極管換相時刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻， 將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角Q的起點(diǎn)。在同一周期中，工作情況如下：三相 電壓在自然換相點(diǎn)處依次循環(huán)完成a、b、c相電壓的轉(zhuǎn)換，同時對應(yīng)的3個晶 閘管也依次導(dǎo)通，每管各導(dǎo)通120% -波形為三個相電壓在正半周期的包絡(luò) 線。T圖1三相半波可控整流電路及a =0。時的波形器件的選擇及參數(shù)計(jì)算整流電壓的參數(shù)計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算分兩種：(1) a S30。時，負(fù)載電流連續(xù)，有(1)當(dāng) a 二 0。時，久最大，為 U.=Ud() = A7U2O(2) & 30。時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有

11、(2)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求整流電壓在0 100V連續(xù)可調(diào)，t/2=380V因此有(I)當(dāng)a 30。時，令/二100V,將數(shù)據(jù)代入公式(2)可求得a =97。，再 將S二0V代入公式(2)得到a二150,可見在97。150范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要 求。晶閘管的參數(shù)計(jì)算及選擇(1)負(fù)載電流平均值為(3)(2)晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次側(cè)線電壓峰值，即URM =V2x V3t/2 = /6t/2 = 2.45/(4)由于晶閘管陰極與零點(diǎn)間的電壓即為整流輸出電壓J，其最小值為零，為 晶閘管陽極于零點(diǎn)間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽 極于陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即

12、%=阿(5)將/二380V代入公式(4)可求得U加二931V,考慮安全裕量，晶閘管的額定 電壓為具體數(shù)值按晶閘管產(chǎn)鈴翩甌理伽=(1862 刃93 W流過晶閘管的電流最大有效值-15Vo_4保Rl9 I 悶1力coco圖2三斜*波可控整流觸發(fā)電路1，9奄壓保護(hù)和鄴1-般采為詞 囂al鞠知辭 電薦電路中保扌分為3 熔斷器晝流冏速奮話 加萍熔斷器胡變聶甲1舉f:E3路仿真圖張我們使用 Matlab Pfft SimuliiiR 在氐理圖中，我們使用姝沖餐生器 器巾的周期和延時時間帥牛量)KJ041W （1510腳為6路雙脈沖輸出） 衛(wèi)相半波1 可控整流電路進(jìn)行仿匚,路，通過調(diào)節(jié)脈沖Z:生Matlab

13、仿真結(jié)果分橋卒設(shè)置三相交流電壓為；80，頻率為50Hz，周期為，占空比為5%,從上 至下的波形依次是三相交流電壓波形”2,脈沖觸發(fā)波形U。，負(fù)載兩端電壓波 形“晶閘管電壓波形匕7，晶閘管1的電流波形/加。VT2 VT3 VT4 VT5 VT6(6)取R二450Q, /二100V代入公式（6）可求得 晶閘管的額定電流具體數(shù)值按晶閘管產(chǎn)品系狐選竝二0.0817A 3觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 如圖2所示為觸發(fā)電路。由三片集成觸發(fā)電路芯片KJ004和一片集成雙脈 沖發(fā)生器芯片KJO41形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進(jìn)行脈沖放大，即構(gòu)成 完整的。觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號用接插線與主電路各晶閘管相連接。該電路 可分為同

14、步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大兒個環(huán)節(jié)。+ 15VoMatla艮仿興聊那沖輸入）圖5 a=97時matlab仿真波形圖各包C芥狀R-并聯(lián)在倉閘埒I護(hù)的書用/ /12123-中快速立立 Y圖6 a=l 20時matlab仿真波形圖圖7 a=l 50時mailab仿真液形圖分析：三相電壓在自然換相點(diǎn)處依次循環(huán)完成a. b、c相電壓的轉(zhuǎn)換，同 時對應(yīng)的3個晶閘管也依次導(dǎo)通，每管各導(dǎo)通120%從圖中S波形可以很容易 的看出沒通過一次自然換相點(diǎn)S波形完成一個周期，因此，所測波形與理論相 符。通過公式(2)可知，當(dāng)a = 120。時，/二，在0100V范圍內(nèi)。結(jié)束語這次電力電子課程設(shè)計(jì)

15、讓我受益頗多，特別是對三相半波可控整流電路。首先是對理論知識。電力電子這門課程需要理解，課堂上只有那匆匆的一 個多小時，很多知識不牢靠，需要去鞏固。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我重新整理 了一次對整流電壓、晶閘管電壓電流的公式計(jì)算和工作特性，對印象不深的電 壓保護(hù)、電流保護(hù)也進(jìn)行了學(xué)習(xí)。其次是對Matlab軟件中Simulink模塊的應(yīng)用。這次課程設(shè)計(jì)讓我們用到了 以前都不曾用到的一些模塊，在做仿真時，器件都不會找，一件件的從網(wǎng)上去 查找。對觸發(fā)電路開始不會，后來通過對書本中波形圖的加深理解，終于學(xué)會 通過調(diào)節(jié)脈沖延時時間來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。最后是增強(qiáng)了協(xié)作能力。在設(shè)計(jì)過程中，有許多理論實(shí)踐地方不怎么理 解，在于同學(xué)們協(xié)作交流后得到了解決。參考文獻(xiàn)1王兆安，王俊編.電力電子技術(shù)(第5版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20102黃俊，秦祖蔭編.電力電子自關(guān)斷器件及電路.北京:機(jī)械工業(yè)岀版社,19913李序葆，趙永健編.電力電子器件及其應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996致謝這次課程設(shè)計(jì)并不只是一次課程設(shè)計(jì)，它包含了很多東西，如：電力電子 技術(shù)知識，Matlab仿真軟件的應(yīng)用，文檔制作能力，語言組織能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作 能力。通過對三相半波可控整流電路的設(shè)計(jì)，讓我梳理了一遍在電力電子技術(shù)課 堂所學(xué)知識，對三相半波可控整流電路的工作特性和波形圖進(jìn)行了全面復(fù)習(xí)， 加深了印象。通過對Matlab軟件的實(shí)際操作，