三相桥式全控整流电路的设计与仿真培训资料.docx

1、三相桥式全控整流电路的设计与仿真培训资料三相桥式全控整流电路的设计与仿真三相桥式全控整流电路的设计与仿真一 设计要求1）完成三相桥式全控整流电路的设计、仿真；2）设计要求：输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，要求输出直流电压60V200V，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。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。二题目分析 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

2、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，调试，得到仿真图形。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：一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶

3、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。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）。晶闸管承受的电

4、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。三主电路设计、元器件选型及计算：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

5、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 ，再根据仿真中的最佳效果，所以选取电感值为180mH。 四主电路仿真分析1. 仿真电路 图三 仿真主电路图2. 阻感负载，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波形定量分析所以，因为200V ，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 =则输出电流的平均值为3. 阻感负载，a=30时工作情况 图六 a=30时晶闸管的波形 图七 a=30时负载电压的波形定量分析所以， 因为200V，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角的要求得=则输出电流的平均值为4. 阻感

6、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的波形定量分析所以 ，60V200V输出电流的平均值为5. 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。由 得 ，为确保输出电压范围在60200V之间，调节a角不能超过，并要串联个大于的电阻。五控制电路设计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。

7、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。KJ004组成分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大,即可得到完整的三相全控桥触发电路,如下图所示: 图十二 控制电路原理图六设计总结为时五天的课程设计，不仅让我获得了新的知识，巩固了已有的知识，而且更让我明白了什么事情都要亲力亲为后方知其不容易。此次课程设

8、计当老师布置题目后，我头脑中的第一闪念是很简单，不用花太多的时间和精力。但当我真的着手去做时，我却一路遇到种种麻烦，把人弄得焦头难额。不过最后通过静心调整、咨询同学、求助老师，终于还是完成了此次的课程设计。在此次设计中遇到的问题主要有：1.仿真时对a的调节，我先前采用的是对六个晶闸管延迟时间的调整，但不知怎的始终不能得到理想的波形，以为是晶闸管的问题，换了无数种晶闸管后问题却依旧存在。但通过无数次的尝试我终于找到了一种调节a值的方法，就是对三相电源的延迟时间进行调节。如三相电源的延迟时间设为3.333ms就相当于a的值为30度；三相电源的延迟时间设为5ms就相当于a的值为0度。2.仿真时对触发信号源的选择，先前选择的是电源触发信号，但在使用中得到的结果并不理想，通过多次尝试以及翻阅资料最后选择了电流触发信号。3.阻感负载，a=90度时产生的波形与理想波形始终存在较大差异，通过多次的尝试、调节，仍存在着一些差异。参考文献： 1 王兆安编著.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2004年5月. 2黄智伟编著.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析.北京：电子工业出版社，2008年1月.