三相桥式全控整流电路设计概要文档格式.docx

三相桥式全控整流电路设计概要文档格式.docx

《三相桥式全控整流电路设计概要文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相桥式全控整流电路设计概要文档格式.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

——————以下由指导教师填写——————

分项成绩：

出勤成品答辩及考核

总成绩：

总分成绩

指导教师（签名）：

前言

课程设计是《电力电子技术》课程的实践性教学环节，通过课程设计，可使学生在综合运用所学理论知识，拓展知识面，理论分析和计算，实验研究以及系统地进行工程实践训练等方面得到训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。

通过设计过程，可是学生初步建立正确的设计思想，熟悉工程设计的一般顺序呢、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力。

通过设计工作还可以培养学生实事求是和一丝不苟的工作作风，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，为后续课程的学习和毕业设计，乃至向工程技术人员的过渡打下基础。

目录

前言1

一课程设计的内容和具体要求2

二变压器设计3

三晶闸管的选择3

四晶闸管的保护设计4

五触发电路设计5

六触发电路供电电源设计6

七Matlab仿真7

八实验总结8

一．课程设计的内容和具体要求

要求设计一个完整的三相桥式全控整流电路，包括主电路、触发电路、整流变压器的设计，晶闸管的选型和保护等。

（一）技术指标

1、整流器负载为10KW直流电动机

额定电压DC220V，额定电流55A，电枢电阻0.5Ω，总电阻1Ω

2、输入电压AC380V（+5~10%）

3、输入电压DC0~220V，输出最大电流λInom（λ=1.5）

4、最小α角为15°

5、触发电路采用KJ004

6、主变压器采用Y/Y12联接。

7、主电路采用三相桥式全控整流电路。

（二）设计要求1、变压器设计

1）二次相电压U2的计算

2）二次电流I2和一次电流I1的计算

3）变压器容量的计算

2、晶闸管的选择

3、晶闸管保护设计

1）晶闸管过流保护

2）晶闸管过压保护

4、触发电路设计

1）同步变压器设计及同步电压的相位选择

2）三相触发电路设计（双窄脉冲）

5、触发脉冲供电电源设计

（三）成品要求1、课程设计报告一份

2、电路图一份

3、选做：

利用MATLAB中的电力系统工具箱（Powersystem）对所设计的三

相桥式全控整流电路进行仿真

二．变压器设计

1）二次相电压U2的计算

当α=15°

时，Ud最大为220V

整流输出电压连续时的平均值为Ud=2.34U2cosα

故二次相电压U2为

U2

=Ud=

2.34cosα

220

2.34⨯cos150

=97.33V

2）二次电流I2和一次电流I1的计算直流输出平均电流为

Id=λInom=1.5⨯55=82.5A

二次电流为I2=0.816Id=0.816⨯82.5=67.32A

变压器一次侧相电压为

U1=380/3=220V

由U1I1=U2I2得一次电流为I1=29.78A

3）变压器容量的计算变压器容为

S=3U2I2=3⨯97.33⨯67.32=19.657KW

三．晶闸管的选择

流过晶闸管的电流有效值为

I=1I

=82.5=47.63A

33

VTd

通态平均电流为

I=IVT

考虑2倍安全裕量

T（AV）

1.57=30.34A

IN≥2⨯IT（AV）=2⨯30.34A=60.68A

所以晶闸管的额定电流为100A。

额定电压UN≥√6U2（1+5%）⨯2=500.66V故额定电压可取600V

四．晶闸管保护设计

⑴、晶闸管的过电流保护：

过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。

对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；

对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。

如图1-1所示：

图1-1串联电感及熔断器抑制回路

⑵、晶闸管的过电压保护：

晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。

晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。

当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。

为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联RC电路。

如图1-2所示：

图1-2并联RC电路阻容吸收回路

五．触发电路设计

1）同步电压器设计及同步电压的相位选择向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网，电网电压频率不是固定不变的，而是会在允许范围内有一定的波动。

为保证触发电路和主电路频率一致，利用一个同步变压器，将一次侧接入为主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终保持一致。

VT1的同步电压应滞后于ua1800，对于其他5个晶闸管，也存在同样的对应关系，即同步电压应滞后于主电路电压1800。

对于共阳极组的VT4、VT6和VT2，它们的阴极分别与ua、ub和uc相连，可得简单表示它们的主电路电压分别为-ua、

-ub和-uc。

根据主变压器采用Y/Y12联接，同步变压器采用Y,y-0,6联接。

图2所示是同步变压器和整流变压器的接法及矢量图。

这时，同步电压选取的结果见表1。

图2同步变压器和整流变压器的接法及矢量图

表1三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图2变压器接法时）

晶闸管

VT1

VT2

VT3

VT4

VT5

VT6

主电路电压

+ua

-uc

+ub

-ua

+uc

-ub

同步电压

-usa

+usc

-usb

+usa

-usc

+usb

2）三相触发电路

只需要用3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即可构成完整的三相全控桥触发电路，如图3所示。

其中，KJ041内部实际是由1管构成的6个门，其作用是将6路单脉冲输出

下图是KJKJ004的电路原理图

触发电路供电电源从图3中可以看出，需要±

15V。

可以通过稳压器CW7815和CW7915来提供,图4是供电电源电路图。

图4触发电路供电电源设计

图3三相全控桥整流电路的集成触发电路

六、MATLAB仿真图及仿真结果

MATLAB仿真图如图5，取负载R为100Ω，L为20H。

仿真结果如图6所示

图5晶闸管三相桥式整流电路的仿真模型

图6晶闸管三相桥式整流电路的仿真波形

7．心得体会

电力电子技术是一门基础性和支持很强的技术，通过本次课程设计，我对电力电子技术这门课有了更深的了解，对各个知识点有了更好的掌握。

本次设计，我设计的是三相桥式全控整流电路，开始设计时我遇到了很多的问题，好在后来经过仔细查阅资料，各类图书，以及老师和同学的帮助，问题得到了很好的解决。

在课程设计的过程中我培养了自己独立工作的能力，增强了自信心，为我的毕业设计积累了宝贵的经验。

八．参考文献

[1]王兆安、黄俊，《电力电子技术》（第五版），机械工业出版社。

[2]贺益康、潘再平，《电力电子技术基础》，浙江大学出版社。

[3]张立，《现代电力电子技术基础》，高等教育出版社。

[4]李序葆、赵永健，《电力电子器件及其应用》，机械工业出版社。

[5]张森、张正亮，《MATLAB仿真技术与实例应用教程》，机械工业出版社。