三相橋式整流電路設(shè)計(jì)

觸發(fā)電路光耦隔離主電路電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)觸發(fā)電路光耦隔離主電路一、設(shè)計(jì)的根本要求1。1、主要技術(shù)數(shù)據(jù)電源電壓:溝通220V/50Hz輸出電壓范圍50V～100V最大輸出電流：10A具有過流保護(hù)功能，動(dòng)作電流：12A具有穩(wěn)壓功能70%1.2、主要用途僅在一般的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用格外廣泛，如中頻爐、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、自動(dòng)把握等，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、以及其他領(lǐng)域.保護(hù)電路把握電路二、總體方案保護(hù)電路把握電路第1頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)三、電路原理說明、主電路原理說明3。1.1、工作原理三相全控橋式整流電路是由一組共陰極接法的三相半波可控整流電路和一組共陽(yáng)極接法的三相半波可控整流電路串起來組成的，如上圖所示.為了便于表達(dá)晶閘管的導(dǎo)通挨次，把共陰極組的晶閘管依次編號(hào)為VT1、VT3、VT5，而把共陽(yáng)極組的晶閘管依次編號(hào)為VT4、VT6、VT2。α60°。自然換相點(diǎn)把一個(gè)周期分成以下六段：ωt1＜ωt≤ωt2VT1VT6ud=uab。ωt2＜ωt≤ωt3VT1VT2ud=uac。ωt3＜ωt≤ωt4VT3VT2ud=ubc。ωt4＜ωt≤ωt5VT3VT4ud=uba。ωt5＜ωt≤ωt6VT5VT4,ud=uca。ωt6＜ωt≤ωt1VT5VT6，ud=ucb。通過以上分析，可知三相全控橋式整流電路有以下幾個(gè)根本特點(diǎn)：1)

120°，由于共陰極組與共陽(yáng)60°180°，VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。輸出電壓的波形為線電壓的一局部,一周期脈動(dòng)6次.變壓器正負(fù)半周都有電流流過，所以沒有直流磁化問題，變壓器利用效率高。為了保證任何時(shí)刻共陰極組合共陽(yáng)極組各有一個(gè)元件導(dǎo)通,必需對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的兩個(gè)元件同時(shí)加觸發(fā)脈沖?？梢猿惺軐捗}沖〔60°〕或雙窄脈沖實(shí)現(xiàn)。第2頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)5〕整流變壓器承受△/Y正弦波,諧波影響小。(1〕阻性負(fù)載①電阻負(fù)載a≤60時(shí)，電流波形連續(xù),一個(gè)波頭為60°，所以積分區(qū)間為60°整流電壓的平均值為：1U 1U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 360≤α≤120°60°,所以積分區(qū)間小于60°，整流電壓平均值為:3 U d

6U sintd(t)2.34U 2 2

3) 3(2〕感性負(fù)載Id=I，120°,整流電壓的平均值為1U 21U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 3Ud=0V90°。負(fù)載電流平均值為：(3〕晶閘管的工作三相全控橋式整流電路中,晶閘管的換流只有在本組內(nèi)進(jìn)展，且每隔120°換流一次,120°。因此流過晶閘管的電流平均值和有效值為第3頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)流進(jìn)變壓器次級(jí)的電流有效值為晶閘管承受的最高電壓、把握電路原理說明電路圖的選擇三相橋式全控整流電路,通過把握觸發(fā)角a的大小即把握觸發(fā)脈沖起始相位來把握輸出電壓大小.為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角α的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱為觸發(fā)電路。程可以把握、被廣泛應(yīng)用于可控整流、溝通調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管具有下面的特性:1〕當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，無論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通.晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的狀況下晶閘管才導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通狀況下,只要有確定的正向陽(yáng)極電壓，不管門極電壓如何變化，晶閘管都保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用?！不螂娏鳌硿p小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。依據(jù)晶閘管的這種特性，通過把握晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻,就能把握整流電路260o，脈寬一般20o~30o，稱為雙脈沖觸發(fā).雙脈沖電路較簡(jiǎn)潔,但要求的觸發(fā)電路輸出功率小。觸發(fā)芯片的選擇關(guān)于觸發(fā)電路芯片的選擇,我們選用高性能晶閘管三相移相觸發(fā)集成電路TC787.TC787是承受獨(dú)有的先進(jìn)IC工藝技術(shù),并參照國(guó)外最集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計(jì)的單片集成電路.它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)上廣泛流行的TCA785KJ(或KCTCA785KJ(或3第4頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)TCA7851KJ041、1KJ0425KJ〔3KJ004、1KJ041、1KJ042〔或KC〕系列器件組合才能具有的三相移相功能.因此，TC787可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相KJ009、KJ041、KJ042等同類電路,為提高整機(jī)壽命、縮小體積、降低本錢供給了一種的、更加有效的途徑.各引腳的名稱、功能及用法如下──〔1)同步電壓輸入端：引腳1〔Vc)、引腳2(Vb18〔Va)為三一樣步輸入電壓連TC787VDD。(2)〔C)1〔B1〔A〕別為與三一樣步電壓正半周對(duì)應(yīng)的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳7(-B)、引腳9(—A)、引腳TC787TC7888CB12AC11CB9與三一樣步電壓中AC7BA10BA把握端TC787TC787VDD。TC787有效,應(yīng)用中,接保護(hù)電路的輸出。,TC787該端接低電尋常，輸出單脈沖列。第5頁(yè)共19頁(yè)容的容量越大，則脈沖寬度越寬。

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)1〔Cb15(Cc1〔Ca該端連接的電容值大小打算了移相鋸齒波的斜率和幅值，應(yīng)用中分別通過一個(gè)一樣容量的電容接地。電源端TC7878～18V3(VSS〕接負(fù)電源,其允許施加的電壓幅值為接正電源，允許施加的電壓為+4～+9V.二、內(nèi)部構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介TC787的內(nèi)部構(gòu)造及工作原理框圖如以以下圖。由圖可知，在它們內(nèi)部集成有三個(gè)過零和一個(gè)脈沖形成電路、一個(gè)脈沖安排及驅(qū)動(dòng)電路。它們的工作原理可簡(jiǎn)述為：經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過過零和極性檢測(cè)單元檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，作為內(nèi)部三個(gè)恒流源的把握信號(hào)。CaCbCcVr部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點(diǎn)以后的鋸齒波或移相電壓的波動(dòng)不影響輸出。該交信任號(hào)與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖〔對(duì)TC787TC788〕信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸入同步信號(hào)相位對(duì)應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號(hào)送到脈沖安排及驅(qū)動(dòng)電路。假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常狀況，則引腳56656121110987低電平.第6頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)第7頁(yè)共19頁(yè)觸發(fā)電路原理說明

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)TC7876觸發(fā)電路圖的電路分析如下：120波形圖可以得知輸出脈沖信號(hào)的波形.輸出信號(hào)的過程如下：12A，VT5VT660，12A11—C，VT1VT660，11—C10B，VT1VT260，10B9—A，VT3VT260，9-A8C,VT3VT4—B，VT5VT4第8頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)3。3、主電路、觸發(fā)信號(hào)典型波形3。3。1、阻性負(fù)載電阻負(fù)載α=30°ug1T1uabT1、D6，D6uacT1、D2t3ug3,T3,T1t4T3T1T3D2R3完整波形組成.第9頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻負(fù)載α=60°α=60°α=60°V3輸出c相相電壓uc.當(dāng)uc過零變負(fù)時(shí)，V3因承受反壓而關(guān)斷。此時(shí)V1雖已承受正向電壓，但因其觸發(fā)脈沖ug1ug1依次循環(huán)。假設(shè)把握角αudα=150°時(shí)，ud第10頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻負(fù)載α=90°0，SCR關(guān)斷，電流波形斷續(xù)；在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120－α；在電感性負(fù)載時(shí)三相橋式半控整流電路和單相橋式半控電路具有相像的工作特點(diǎn):晶Lud第11頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電感負(fù)載α=30°α開頭換相。T+aT—cUac，bab相電壓雖然高于a相,但是T+b尚未觸發(fā)導(dǎo)通,因而T+a,T—c連續(xù)導(dǎo)通輸出電壓Uac，直T+bT+aT+aT+b,此時(shí)輸出線電壓Ubc由波形分析可見,由于α0,使得輸出電壓波形在線電壓的正向包絡(luò)線根底上減小了α＝30第12頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電感負(fù)載α=90°當(dāng)把握角α≤6060°＜α＜90Lα=90°0。所以說在大電感負(fù)載三相全控橋電路中，移相范0°~90°90°時(shí)，輸出電壓斷續(xù)，由于輸出電0,輸出電流太小，晶閘管無法導(dǎo)通，就會(huì)消滅一些不規(guī)章的雜亂波形。3。3。3、結(jié)果分析由以上分析可看出如下幾點(diǎn):三相全控橋式整流電路在任何時(shí)刻必需保證有兩個(gè)不同組的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通120°60°,60°120°,180°，60°。為了保證整流裝置啟動(dòng)時(shí)共陰與共陽(yáng)兩組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通或電流斷續(xù)后第13頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)80°～100°〕或雙窄脈沖〔在一個(gè)周期uab、uac、ubc、uba、ucaucbud6300Hz6。使電源線電流為正、負(fù)面積相等的階梯波，更接近正弦波,諧波影響小，因此在整流/YY/△接法。(5〕(1(2)120°范圍內(nèi)，由于V1V1〔3)、(4)120°V3〔5)、〔6)120°V5V1uac。同理也可分析其它管子所承受電壓的狀況。當(dāng)α變化時(shí)，管子電壓波形也有規(guī)律地變化。0°~90°載時(shí)，當(dāng)α＞60°時(shí)波形斷續(xù)，晶閘管的導(dǎo)通要維持到線電壓過零反向后才關(guān)斷，移0°~120°。(7〕流過晶閘管的電流與三相半波時(shí)一樣,電流的平均值和有效值分別為當(dāng)α＞0°時(shí)，每個(gè)晶閘管都不在自然換流點(diǎn)換流，而是后移一個(gè)α角開頭換流,圖2-16為α=30°60°90°時(shí)電路的波形從圖中可見,當(dāng)α≤60°時(shí)，ud的波形均為正值其分析方法與α=0°時(shí)一樣當(dāng)α＞60°時(shí),由于電感L的感應(yīng)電勢(shì)的作用ud的波形消滅負(fù)值但正面積大于負(fù)面積,平均電壓Ud仍為正值當(dāng) αUd=0。四、參數(shù)及元件、參數(shù)計(jì)算1)50V50V～100V1U 1d

333

6U sintd(t)2.34U2

cos由于 3

〔0≤α≤60〕U d

3

6U sintd(t)2.34U2

1cos(2

3

〔60≤α≤120〕所以把握角α的取值范圍是 31。3°≤α≤64。9°第14頁(yè)共19頁(yè)：10A

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)23I2 Id 23S=3UI=3×50V×8.16A=1224V·A224)效率P UIU22I3dSUU22I3d22、元件選取直流穩(wěn)壓電路用變壓器(220V/18V25〔100uF781515V2〕晶閘管的選擇①晶閘管承受最大正向電壓為，為變壓器二次線電壓峰值，即62U 6U 62②流過晶閘管的額定電流為II VTT 1.57

12A1 Id31 Id31.5713

3.7A考慮2倍的安全余量，晶閘管電壓額定為UM 2URM 2122.5V 250VT(AV) 額定電流為I 2I 23.7T(AV) 3〕V·A380V/30V電阻電容選擇R6、R7、R810K，VCC/2220K1uF200KΩ0.15uFCx0。15uF.10mA40mA以要用三級(jí)管進(jìn)展電流放大。三極管用9013，其電流放大倍數(shù)大約為150倍，脈沖輸出電壓為14V,可以得出基極第15頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻阻值取為47Ω。集電極電阻取300Ω.1220KΩ1100KΩ可調(diào)電阻，則可以取到的電壓范圍是1.95V～5.8V理論移相范圍為23.5°～69。5°過電壓保護(hù)1100KΩ110KΩ100V，100KΩ可調(diào)3，200ΩRC51K，1uF.過流繼電器承受LL—12A熔斷絲選擇F4、F5、F710A，直流熔斷絲F6選取12。5A五、保護(hù)電路隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益親熱,而電子設(shè)備都離不開牢靠的電源,因此直流開關(guān)電源開頭發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)，開關(guān)和特點(diǎn),設(shè)計(jì)了過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)。、過電流保護(hù)①輸入過電流保護(hù)當(dāng)電路輸入溝通電流過大時(shí)，熔斷絲會(huì)燒斷②輸出過電流保護(hù)第16頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)在直流開關(guān)電源電路中,為了保護(hù)晶閘管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀，需在輸出端加過電流保護(hù)電路。其根本方法是，當(dāng)輸出電流超過某一值時(shí)，過流繼電器動(dòng)作，從而給芯片一個(gè)信號(hào)，使其不輸出脈沖，從而關(guān)斷晶閘管，輸出電流也就12A125A0作用是當(dāng)電流輸出過大時(shí)，蜂鳴器產(chǎn)生連續(xù)的聲音信號(hào)，從而提示用戶檢查輸出回路或者降低輸出電壓，以減小輸出電流。、過電壓保護(hù)直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)〕的電壓假設(shè)過用輸入過電壓保護(hù)電路。①輸入過電壓保護(hù)RC與電容串聯(lián)的電阻將消耗局部產(chǎn)生過電壓的能量，從而抑制過電壓。第17頁(yè)共19頁(yè)②輸出過電壓保護(hù)

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖5 輸出過電壓保護(hù)2壓增大到超過比較電壓時(shí),集成運(yùn)放輸出高電平，從而使芯片不輸出脈沖,關(guān)斷晶閘管，降低輸出電壓。六、試驗(yàn)總結(jié)用的課程設(shè)計(jì)。這個(gè)看似簡(jiǎn)潔的