金高翔 课程设计论文.docx

1、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

2、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

3、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

4、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：220v10%,50Hz；(2) 输出电压：直流电压,80v2%；(3) 负载：纯电阻性负载，R=15(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

5、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

6、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。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。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 。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。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）。晶闸管承

7、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60V200V。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

8、压器二次电流： 根据计算结果，所以选取 c233m 型号晶闸管。因为wLR ，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=514.8vId=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6 a=30时，晶闸管UVT波形 图7 a=30时，负载电压Ud波形定量分析Ud=445.8VId=29.72A

9、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U VT 的波形 图九 a=60时负载电压Ud的波形Ud=364.01VId=24.26A4. 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

10、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

11、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

12、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.第版. 北京：机械工业出版社，2011.6。2 Muhammad H.Rashid.电力电子学M.人民邮电出版社，2007.3。