三相整流電路的設(shè)計

1、電氣信息學院課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱三相整流電路的設(shè)計姓 名專業(yè)電氣工程及其自動化班級學號01指導(dǎo)老師蔡斌軍 楊青 梁錦 顏漸得 李祥來課程設(shè)計時間2016年6月6日-2016年6月17日（15、16周）教研室意見意見： 審核人：一、任務(wù)及要求1. 設(shè)計出三相整流電路的主電路。（輸入電壓AC0-220V,功率1KW,阻感負載）2. 設(shè)計三相整流電路的控制電路。3. 設(shè)計三相整流電路的驅(qū)動電路。4. 給出整體設(shè)計框圖，畫出三相整流電路的總體原理圖；5. 說明所選器件的型號，特性。6. 給出具體電路畫出電路原理圖；7.編寫設(shè)計說明書； 8.課程設(shè)計說明書要求用手寫，所繪原理圖紙用計算機打印。（16K

2、） 二、進度安排第一周：星期一：下達設(shè)計任務(wù)書，介紹課題內(nèi)容與要求；星期二星期五：查找資料，確定設(shè)計方案，畫出草圖。第二周：星期一上午星期二下午：電路設(shè)計，打印出圖紙。 星期三：書寫設(shè)計報告；星期四：書寫設(shè)計報告；星期五：答辯。主電路設(shè)計當負載為阻感性時，三相橋式全控整流電路通過六個晶閘管和足夠大的電感把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電而供給用戶使用，可以通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的控制電壓Vk改變晶閘管的控制角，從而改變輸出電壓Ud和輸出電流Id。三相橋式全控整流電路原理圖如圖3.1所示，習慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1、 VT3、VT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4、VT6、

3、VT2）稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與a,b,c三相電源連接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5,共陽極組中與a,b,c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導(dǎo)通順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。圖3.1 三相橋式全控整流電路原理圖觸發(fā)電路設(shè)計3.3.1 TCF792芯片簡介TCF792的芯片管腳圖如圖3.4所示。圖3.4 TCF792的芯片管腳圖TCF792原理結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.5所示。圖3.5 TCF792原理結(jié)構(gòu)簡圖該芯片供電電壓為5V， 它的

4、輸入輸出端口兼容TTL電平，這使它與其它數(shù)字電路接口簡單方便。同步信號采用方波由7腳輸入，其下降沿應(yīng)為A相相電壓由負變正過零同步點。該周期信號經(jīng)180倍倍頻后，形成2周期寬度的脈沖信號，該信號進入數(shù)字運算控制單元后用于形成2，4，60，120，180等控制信號。調(diào)制波脈沖、相位分配等信號由此產(chǎn)生。移相角控制電壓，脈沖寬度控制電壓，滯后相位補償電壓分別由多路開關(guān)切換后進入10位A/D轉(zhuǎn)換電路，其分辨率達0.05%，可以滿足工業(yè)控制需要。轉(zhuǎn)換后的數(shù)值送入運算控制單元。數(shù)字運算控制單元的運算節(jié)拍由振蕩器產(chǎn)生。振蕩器分內(nèi)部振蕩器和外部振蕩電路。A型選用外部晶振振蕩電路，B型采用內(nèi)部振蕩電路，由生產(chǎn)商在

5、制造時固定。全控雙脈沖或半控單脈沖選擇，矩形波或調(diào)制波選擇，鋸齒形或余弦函數(shù)型(指移相角度與控制電壓關(guān)係曲線)選擇，正相序輸出或反相序輸出選擇，分別由15，17，18，19腳懸空或接地進行控制。16腳若接地將閉鎖所有的輸出，一般用于過載或短路保護。芯片內(nèi)含自動上電復(fù)位電路。芯片內(nèi)設(shè)置有硬件看門狗電路，當電路發(fā)生干擾打亂數(shù)字電路運行節(jié)拍時，能起糾正作用，輸出電路極迅速恢復(fù)正常。TCF792管腳功能如圖3.6所示。 圖3.6 TCF792管腳功能表3.3.2 基于TCF792B的集成觸發(fā)電路設(shè)計基于TCF792B的集成觸發(fā)部分電路如圖3.7所示。其中，電網(wǎng)電壓Uac經(jīng)R1，R2，R3與VD1，VD

6、2削波后，進入R4輸入電壓比較器的負輸入端，當Uac為正半波時，比較器輸出零電平；當Ua為負半波時，比較器輸出高電平，從而將正弦波輸出變換為方波輸出，Uac的輸入范圍為5400 V。光電耦合器U2用作電路隔離，起抗干擾作用。電容器C1起濾除Uac信號中過零點附近的毛刺，其數(shù)值可依實際波形中毛刺的大小而定。由于濾波產(chǎn)生的相位滯后，可調(diào)整RW2的輸出至引腳14進行電位補償。TCF7928的引腳2為+A輸出信號，低電平有效。光電耦合器U3用作電路隔離，其意義同U2。U2的右邊為脈沖放大電路，其參數(shù)可依晶閘管型號進行調(diào)整。脈寬可由RW1調(diào)整，其調(diào)整范圍為0180，實際約調(diào)至200Us即可。觸發(fā)角控制電

7、壓輸入端Vk(引腳12)上的電位通過R20上的壓降取得，其值取決于光電耦合器U4的輸出電流。光電耦合器采用線形PC817-A，其輸出電流與輸入電流成正比。晶體管V2與R21構(gòu)成恒流源電路，其大小受基極電位控制。圖2中的Uac經(jīng)整流、阻容分壓濾波，加在RW3兩端，用以調(diào)節(jié)RW3，可改變輸入至V2的基極電位，進而改變移相觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管整流輸出電壓。利用5V和18V電源對電路隔離，有利于提高器件的抗干擾能力。其引腳15懸空，選擇全控單脈沖；引腳18接地，選擇余弦函數(shù)輸出。輸出移相角與控制電壓Vk的關(guān)系式為： 三相橋式全控整流輸出電壓為： 式中：為常數(shù)。將式（1）代入式（2）有： 式中： 由式(3

8、)可見，Ud與Vk成線性函數(shù)關(guān)系。值得注意的是：舉例中，RW3兩端的電壓并未采用穩(wěn)壓電源，而是取Uac經(jīng)整流降壓后的電壓。由上述公式可，當Uac下降時，Ud下降，此時Vk也成比例下降，而Vk下降將使控制角減小，從而補償了因Uac下降引起的整流電壓下降。假設(shè)正常運行時觸發(fā)角為90，當電網(wǎng)電壓下降10，則經(jīng)計算，其Ud僅下降l?？梢娝哂幸欢ǖ暮銐赫髯饔茫译娐吩砗唵?。圖3.7 基于TCF792B的集成觸發(fā)部分電路驅(qū)動電路設(shè)計驅(qū)動電路如圖3.8所示，由TCF792B觸發(fā)電路產(chǎn)生的六路雙脈沖信號+A、-A、+B、-B、+C、-C通過光電耦合器電氣隔離，經(jīng)六組晶體管電路進行脈沖放大輸出。圖3.8

9、驅(qū)動電路系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖大致如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)總體框圖TCF792 是單、 三相通用數(shù)字相位控制觸發(fā)電路。它采用單相同步信號輸入,數(shù)字分頻移相 120,以適應(yīng)三相觸發(fā)電路。在電路功能上全面兼容 TC787,TC788,TC790A,TC790B,TCA785, KJ004,KJ041,KJ04 等幾乎所有種類的單、三相移相觸發(fā)電路且價格低廉。觸發(fā)角 2-178,可選擇矩形波或調(diào)制波輸出。脈沖寬度采用電壓控制，無需移相電容。該芯片移相角可選擇傳統(tǒng)的鋸齒型線性輸出或余弦函數(shù)輸出兩種方式。當采用余弦函數(shù)輸出時，它的整流輸出電壓與控制電壓成線形關(guān)系。該芯片可用于可控硅、雙向可控硅和

10、晶體管類控制電路。它可用于交直流轉(zhuǎn)換電路，交、直流調(diào)壓控制和三相調(diào)壓變頻逆變控制器等。它具有價廉、易用、性能優(yōu)良、無需調(diào)試的優(yōu)點TCF792A和TCF792B是單相、三相通用數(shù)字相位控制觸發(fā)電路。該系列器件具有單相同步輸入信號和數(shù)字分頻移相120，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。TCF792A主要適用于10500 Hz寬范圍的頻率調(diào)節(jié)(需外接20 MHz晶體振蕩器，超出500 Hz需特殊訂貨)；而TCF792B主要適用于50 Hz工頻范圍的頻率調(diào)節(jié)(無需外接晶體振蕩器)。兩者均可選擇矩形波或調(diào)制波輸出，且脈寬可調(diào)。在電路功能上，該系列觸發(fā)電路全面兼容于TC787，TC788，TC790A，TC790

11、B，TCA785和KJ004，KJ04l，KJ04等單相、三相移相觸發(fā)電路，且價格低廉。由于采用電壓控制脈寬，無需移相電容，因此可方便構(gòu)成幅度可變、脈寬調(diào)制(PWM)的逆變電源觸發(fā)電路。此外，由于它增加了同步信號滯后補償功能，其補償范圍為060，因此可通過深度濾波去除強干擾信號，還可通過調(diào)整補償角度，精確判別同步信號的零點。該功能的增加不僅能使其用作精確的過零開關(guān)，還能簡化整流變壓器的接線組別，用于任意相的整流電路等。另外，通過選擇傳統(tǒng)的鋸齒波線性輸出或余弦函數(shù)輸出兩種方式可控制該系列器件的觸發(fā)角度。當采用余弦函數(shù)輸出時，其整流輸出電壓與控制電壓呈線形關(guān)系。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。課程設(shè)計評分標準環(huán)節(jié)項目評價優(yōu)良中及格不及格