24脉波整流电路的设计与分析.doc
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安徽工业大学毕业设计（论文）说明书
xxxx大学
毕业设计（论文）任务书
课题名称
24脉波整流电路的设计与分析
学院
电气学院
专业班级
电气工程及其自动化0x2班
姓名
欧耶
学号
6444344444
毕业设计（论文）的工作内容:
1、整流电路的基础理论介绍;
2、整流谐波的危害及治理;
3、滤波电路的原理及作用介绍
4、24脉波整流电路的原理、设计以及仿真分析;
5、整流变压器保护
起止时间：
20
年
2
月
14
日至
20
年
6
月
13
日共
16
周
指导教师
签字
系主任
签字
院长
签字
摘要
AC/DC变换器是电力电子装置中最为常用的一种变换器，为了减小其对电网的污染,提高功率因数，在中、高功率场合下通常采用多脉波二极管整流技术,可以降低设备成本，提高效率，并且不会产生额外的EMI。
整流电路是高压直流电源系统中的重要组成部分。
整流电路的设计、结构特点和保护方式关系到整个高压直流电源系统的正常运行。
本文介绍了整流电路中最新流行的24脉波整流电路的构成原理、特点、谐波危害治理及保护配置。
文中首先介绍了整流电路的基本理论知识并对几个基本整流电路进行分析，接着介绍了整流电路谐波的危害及治理和滤波电路，最后详细介绍了24脉波整流电路的原理，并对整流电路通过MATLAB对该电路进行了仿真。
经过理论分析、仿真研究,证实了该电路的合理性和可靠性,与传统的12脉波整流相比24脉波整流具有有效减小输入电流谐波含量、提高功率因数的优点。
关键词:
整流、谐波、仿真、保护
Abstract
AC/DCpowerconverteristhemostcommonlyusedelectronicdevicesinaconverter.Inordertoreducethepollutionofitspowergridandimprovepowerfactor,inmiddle-andhigh-powersituationsmulti-pulsedioderectifiertechnologyisused,whichcanreducecostoftheequipmentandincreasesefficiency,besidesitwouldnotgenerateadditionalEMI.
RectifiercircuitisanimportantcomponentofthehighvoltageDCpowersupplysystem.Rectifiercircuitdesign,structuralfeaturesandconservationrelatestothenormaloperationofhighvoltageDCpowersupplysystem.Thistextintroducestheconstituteprinciple，feature，governanceofharmonicshazardandprotectiondispositionoftherectifiercircuitofthepulsewaverectifiercircuit24,whichislatestwidespread.Firstly,itiswrittenaboutthebasictheoreticalknowledgeandsomebasicanalysisofrectifiercircuit.Secondpartrelatestotheharmonicrectifierhazards，governanceandfiltercircuit.Atlast，24pulserectifiercircuitprincipleisexpoundedindetail,withsimulationtorectifiercircuitthroughtheMATLAB.Goingthroughthetheoreticalanalysisandsimulationstudy,thereasonablenessofthecircuitandreliabilityisconfirmed.Comparingwiththetraditional12-pulserectifier，24pulserectifiercouldefficientlyreduceharmonicscontentininputcurrent,andenhancepowerfactors.
Keywords:
rectifier,harmonics,simulation,protection
摘要 2
Abstract 3
第一章绪论 6
1.1引言 6
1.2整流的定义 6
1.4各整流电路分析 8
1.4.1单向半波整流电路 8
1.4.2单向全半波整流电路 9
1.4.4三相半波可控整流电路 10
第二章整流谐波的危害及治理 14
2.1引言 14
2.2整流谐波的产生分析 14
2.3谐波危害 18
2.4谐波的治理 19
2.4.1谐波治理分析 19
2.4.2治理方法 19
第三章滤波电路 21
3.1引言 21
3.2滤波电路简介 21
3.3电阻滤波电路 21
3.4电感滤波电路 22
3.5.1空载时的情况 24
3.5.2带载时的情况 25
3.6小结 26
第四章24脉波整流电路 27
4.1引言 27
4.2整流原理 27
4.3数据分析 29
4.424脉波整流电路变压器连接方式 30
4.5仿真 31
4.6仿真结果与分析 33
4.7结论 35
第五章整流变压器保护 36
5.1引言 36
5.2变压器的保护设置 36
5.3整流器的保护设置 36
5.3.1整流器二极管的保护 36
5.3.2整流器自身保护 37
5.4小结 37
第六章总结 38
致谢 39
参考文献 40
第一章绪论
1.1引言
电能的变换电路有AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四种。
其中，AC/DC变换电路俗称整流电路，它是将交流电能变换为直流电能的电路。
整流电路主要用于充电、电镀、电解及直流调速等领域目前，采用快速自关断器件的高频整流器能达到功率因数接近1，正在逐步取代传统的相控整流器。
整流电路可以直接为要求较低的电力电子装置提供直流电能。
在大多数情况下，整流电路作为电网与电力电子装置的接口电路，构成直流稳压电源，为电力电子装置提供高质量的直流电能。
电力网供给用户的是交流电,而各种电气设备需要直流电.整流技术正好为这种转换提供了方便.利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小交变的电流变换为直流电整流。
电路的发展可以分为四个阶段：
（1）旋转式变流机组，即电动机-发电机组。
（2）电子管和离子管整流器。
（3）半导体二极管整流器。
（4）可控整流器。
其中包括晶闸管构成的相位控制型整流器和VMOSFET、IGBT构成的PWM控制型整流器。
1.2整流的定义
负载
整流器
交流电源
整流电路是一种把交流电源电压转换成所需的直流电压的一种电路。
将交流电转换为直流电的过程又叫AC/DC变换。
这种变换的功率流向是双向的,功率流向由交流电源流向负载的变换称之为”整流”,功率流向负载流向电源的变换称之:
有源逆变。
→→
表1-1整流电路组成
整流电路是电力电子技术中出现最早的一种变换电路,应用十分广泛,电路形式多种多样,各具特色。
传统的方法是采用晶闸管作为主控元件,通过对晶闸管触发相位的控制,从而达到控制输出直流电压的目的,这样的电路称之为相控整流电路。
1.3整流电路的分类
1、按组成的器件可分为半控不可控电路、半控电路、全控电路三种。
1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。
2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。
3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。
2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路
1）零式电路指带零点或中性点的电路﹐又称半波电路。
它的特点所有整流元件的阴极（或阳极）都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。
2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成﹐故又称全波电路。
3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路。
1）对于小功率整流器常采用单相供电。
单相整流电路分为半波整流,全波整流,桥式整流及倍压整流电路等。
2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小,容易滤波。
三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。
因为三相整流裝置三相是平衡的，输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后時间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。
另外，晶闸管的额定电压值也较低。
因此，这种电路适用于大功率变流装置。
3）多相整流电路随著整流电路的功率进一步增大（如轧钢电动机，功率达数兆瓦），为了减轻对电网的干扰，特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相、十八相、二十四相,乃至三十六相的多相整流电路。
采用多相整流电路能改善功率因数﹐提高脉动频率﹐使变压器初级电流的波形更接近正弦波﹐从而显著减少谐波的影响。
理论上，随着相数的增加，可进一步削弱谐波的影响。
多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。
4、按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
其中所有半波整流电路都是单拍电路，所有全波整流电路都是双拍电路。
5、按控制方式可分为相控式电路和斩波式电路（斩波器）；
1）通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
2）斩波器就是利用晶闸管和自关断器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，亦称直流-直流变换器。
它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛应用于直流牵引的变速拖动中，如城市电车、地铁、蓄点池车等。
斩波器一般分降压斩波器，升压斩波器和复合斩波器三种。
6、按引出方式的不同分中点引出整流电路，桥式整流电路，带平衡电抗器整流电路，环形整流电路，十二相整流电路。
1）中点引出整流电路
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