金高翔 课程设计论文.docx
《金高翔 课程设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金高翔 课程设计论文.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金高翔课程设计论文
成绩
齐鲁理工学院
课程设计说明书（论文）
题目三相全桥可控整流电路的设计与仿真
课程名称电力电子技术
二级学院机电工程学院
专业自动化
班级自动化二班
学生姓名金高翔
学号201410532019
设计地点D104
指导教师花晓慧
设计起止时间：
2016年6月10日至2016年6月25日
机电工程学院电气控制与PLC课程设计
任务书
设计（论文）名称：
三相全桥可控整流电路的设计与仿真
专业：
自动化学生姓名：
金高翔
指导教师：
花晓慧下达时间：
2016.6.10
一、课程设计任务：
（1）了解三相全桥可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。
（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。
能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。
（3）熟悉三相全桥整流电路和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析电路原理及其应用。
（4）学习并掌握Multisim仿真软件
二、课程设计的基本要求：
根据要求的输入电压值与输出的电压范围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
再用Multisim软件进行仿真，调试，得到仿真图形。
三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。
它是由半波整流电路发展而来的。
由一组共阴极的三相半波可控整流电路（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）串联而成。
六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。
根据要求的输入电压值与输出的电压范围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。
然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
再用Multisim软件进行仿真[2]，调试，得到仿真图形。
（1）输入电压：
（2）输出电压：
直流电压,
。
（3）负载：
纯电阻性负载，
。
（4）电压调整率：
。
（5）负载调整率：
。
（6）建立主回路、触发电路、电压检测电路以及电压闭环的仿真模型。
（7）给出任务中不同模型的仿真波形、数据分析以及原理分析。
三相全桥可控整流电路的设计
一、设计任务与要求
（1）输入电压：
220v±10%,50Hz；
（2）输出电压：
直流电压,80v±2%；
（3）负载：
纯电阻性负载，R=15Ω
（4）电压调整率：
±2%；
（5）负载调整率：
±1.5%；
（6）计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。
（7）根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。
（8）进行仿真及数据分析。
二、总体方案设计
1．主电路图原理图
图一主电路原理图
2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求：
三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。
它是由半波整流电路发展而来的。
由一组共阴极的三相半波可控整流电路（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）串联而成。
六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。
一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。
②对触发脉冲的要求：
a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。
b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
c.同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。
③
一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：
一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）。
⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三、单元电路设计与参数计算
1.主电路仿真图
用的是Multisim软件进行仿真
图二主电路仿真图
2.根据设计要求具体参数的确定
设计要求：
输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，电阻为30欧，要求输出直流电压60V~200V。
整流输出电压
的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉冲进行即可。
此外，以线电压的过零点
为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时（及带阻感负载时）的平均值为
所以，晶闸管承受的最大正、反向电压为变压器二次线电压峰值，即：
晶闸管电流有效值即为变压器二次电流：
根据计算结果，所以选取c233m型号晶闸管。
因为wL＞＞R，再根据仿真中的最佳效果，所以选取电感值为180mH。
四、总原理图
1.总仿真电路
、
图三总仿真主电路图
五、仿真与调试
1.电阻性负载，a=0时工作情况
图四a=0时晶闸管UVT波形图五a=0时负载电压Ud波形定量分析
Ud=2.34*220*1=514.8v
Id=34.32A
因为
>220V，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角时的要求，所以R1=15欧姆
2.阻感负载，a=30时工作情况
图6a=30时，晶闸管UVT波形图7a=30时，负载电压Ud波形定量分析
Ud=445.8V
Id=29.72A
所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角的要求
3.阻感负载，当a=60时工作情况
图八a=60时晶闸管UVT的波形图九a=60时负载电压Ud的波形
Ud=364.01V
Id=24.26A
4.阻感负载，当a=90时工作情况
图十a=90时晶闸管
的波形
图十一a=90时负载电压
的波形
定量分析
得，
，所以a不能调到
。
5、触发电路
触发电路,如下图所示:
图十二触发电路原理图
六、性能测试与分析
由于电感的作用，输出电压出现负波形，而我们为了除去负载上面的负电压就加上续流二极管进行续流。
续流二极管在这里的作用是当输入电流减小到一定程度时，因为电感的作用会继续产生一个回路电流，这个回路是从电感→电阻→续流二极管→电感。
这样就使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流一下，使晶闸管关断，这样就不会出现负向的电压了，晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。
可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。
晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。
此处就是采用集成触发产生触发脉冲。
七、结论与心得
首先，我学到了不少东西。
是我开阔了眼界，本次课程设计完美结束。
同时我也意识到到自己的不足，觉得应该好好学习，努力增加自己的知识含量。
在设计中，我感到自己平时下功夫太少，以至于书到用时方恨少。
同时，我觉得，一次课程设计是我如此疲惫，所以应该珍惜学习的机会。
我知道电力电子技术是一门基础性和支持很强的技术，但我真正体会到这一点却是在这次课设的过程中。
通过本次课程设计，我对电力电子技术这门课有了很深的了解，对各个知识点有个更好的掌握。
本次设计，我所设计的是三相全桥可控整流电路，开始设计时我遇到了很多的问题，使我有种很深的无助感。
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，我顺利完成了课设中的任务。
通过这次电力电子课程设计，让我明白了课堂学习与实际动手操作的巨大差距，课堂学习为动手操作提供了不可或缺的理论指导，实际动手操作可以让自己更好地理解自己所学过的理论知识，本次课程设计中，很多地方用到了课堂上没有详细讲解的内容，比如触发电路，所以在课设的过程中，就需要自己花费大量的时间与精力去查找相关的资料，弄清楚触发电路的原理，虽然过程比较辛苦，但觉得自己过得还是很充实，毕竟搞清楚了自己曾经不清楚的地方，收获还是很大。
通过这次课程设计我对于文档的编排格式、原理图波有了一定的了解，这对于以后的毕业设计及工作需要都有颇大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把以前一些没弄懂的问题基本掌握了。
在此我要感谢我的指导老师对我的悉心指导，感谢老师在百忙之中给我的帮助。
在课程设计的过程中我培养了自己独立工作的能力，给自己的未来树立了信心，我相信它会对我今后的工作、学习、生活产生重要影响，我相信这次的课程设计会让我终身收益！
八、参考文献
[1]王兆安刘进军.电力电子技术[M].第５版.北京：
机械工业出版社，2011.6。
[2]MuhammadH.Rashid.电力电子学[M].人民邮电出版社，2007.3。
升级会员 