三相桥式全控整流系统

三相桥式全控整流系统
三相桥式全控整流系统

1设计任务及要求

设计系统的主电路、触发电路及控制电源,绘制整流系统原理图,并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机,P N=2.2kw,U N =220V,I N=12.5A

电压调节范围:0~220V。

由上述要求可知我们的设计任务分为:

一、主电路,即三相桥式全控整流电路。

二、触发电路,可以用集成触发电路。

三、控制电源,包括给定电压,负偏移电压,同步变压器。而给定电压和负偏移电压

可以由给定电源来产生。

1.1设计任务

设计三相桥式全控整流系统,设计任务可分为:

一、主电路,即三相桥式全控整流电路。

二、触发电路,可以用集成触发电路。

三、控制电源,包括给定电压,负偏移电压,同步变压器。而给定电压和负偏移电压

可以由给点电源来产生。

1.2设计要求

绘制整流系统原理图,并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机,P N=2.2kw,U N=220V,I N=12.5A。

电压调节范围:0~220V。

2 系统电路设计

2.1系统主电路

我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统,总框图如下:

主电路就是三相桥式全控整流,原理图如下:

图2 三相桥式全控整流电路原理图

在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线,而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1,VT3,VT5),称为共阴极组,这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4,VT6,

VT2),称为共阳极组,

图1 系统总框图

图5三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90?的波形图

从上图我们可以看到,如果电感值比较大的话U d 中正负面积可以认为基本相等,这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的,所以带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的a 角最大值为90°。

其实三相桥式全控整流电路带负载不同,波形的区别不是很大,主要的区别在负载的电流波形上,因为如果是阻感负载的话,电感有平波的作用,在电感为无限大时,我们可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不可能无限大,而且直流电动机的电感也不是很大,所以还是会有纹波,而且如果出现电流断续的情况的话,那么电动机的机械特性将会很软,所以为了克服这个缺点,我们一般会给主电路中直流输出侧,直流电动机串联了一个平波电抗器。平波电抗器的作用是用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。只要电感为足够大时就能使电流连续了,就不会出现时电动机机械特性很软的情况了。这样也可以近似的将负载电流特性看为一条水平的直线。

通过以上的波形图和对电路的总结,我们可以得到三相桥式全控整流电路的一些特点:

一、整流电路中每一时刻都是2

个晶闸管同时导通,来构成回路,而且共阴极组和共阳极

u

组每组都只有一个晶闸管导通,既不能为同组的晶闸管同时导通,也不能一相的晶闸管同时导通。

二、六个晶闸管的触发脉冲要按顺序给定,可以通过控制相位来达到这个目的。具体如下所述,每个晶闸管按顺序相位依次相差60°,而共阴极组和共阳极组的晶闸管每一组相位依次相差120°,而同一相的上下桥臂的相位要相差180°。

三、由于三相桥式全控整流电路的输出电压一周期脉动6次,并且每次脉动的波形都一样,所以它又称为六脉冲整流电路。我们可以通过三相桥式全控整流电路波形图,图N看出来。

四、若要让整流电路在一般情况下正常工作,比如合闸启动过程中、电流断续,就要保证同时导通的两个晶闸管都有触发脉冲。

主电路图如下:

图6 三相桥式全控整流主电路图

在该电路中,我在每个晶闸管都并联了保护电路,由一个电容和电阻做成。同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器。也是起保护作用的。因为我们的电路可以应用于生产实践中,所以一定要加上保护电路。

2.2系统触发电路

我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统,在主电路中用到了六个晶闸管,而晶闸管的触发脉冲的产生和控制,是很重要的一部分,因为如果某个晶闸管该导通却没有导通的话,可能会导致电路中某个元件的损毁,或者整个电路的瘫痪。

通过晶闸管的静态特性,我们可以知道,首先要让让晶闸管承受正向电压,这样晶闸管才可以导通,而在晶闸管在承受正向电压情况下,也仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。而晶闸管电流的变化会有一个梯度,所以要保证触发脉冲的宽度。而三相桥式全控整流电路,要保证同时导通的两个晶闸管均有触发脉冲。可以采用两种方法来达到目的。第一种方法是将脉冲宽度大于60°,一般为80°到100°,被称为宽脉冲,第二种方法就是用两个窄脉冲代替宽脉冲,两个窄脉冲的前沿相差60°,一般为20°到30°,被称为双脉冲触发。

这两种方案相比较的话,宽脉冲触发优点是与双脉冲相比可以减少一个输出脉冲,缺点是为了不使脉冲变压器饱和,要将铁心体积做的较大,这样的话就会使脉冲前沿不够陡,晶闸管串联使用不利。而双脉冲的优点是它所要求的触发电路输出功率小,缺点是电路比较复杂。所以选择双脉冲触发,它可以保证晶闸管得到较高稳定性的触发特性。

因为三相桥式全控整流主电路中由六个晶闸管组成,那么触发电路中就要有六个输出端,所以集成触发电路我们选择了三片KJ004芯片和一片KJ041芯片,这样就可以形成六路双脉冲,再由六个晶体管进行脉冲放大,这里我们选择三极管来进行放大。这样的话就构成了完整的三相全控桥触发电路。

2.2.1 KJ004芯片

KJ004芯片,又叫做晶闸管移相触发集成电路。它是双列式直插式集成电路,适应于单相、三相全控桥式晶闸管的双脉冲触发。目前应用比较广泛。

它之所以应用比较广泛,是因为它可以输出两路相位互差180°的移相脉冲,输出负载能力大,移相性能好,正负半周脉冲相位比较均衡,而且它对同步电压要求低。

管脚图如下:

各管脚功能说明:

引脚1为同相脉冲输出端,它的作用是使用时接正半周导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器

引脚2、6、10都为空脚,悬空接就可以了。

引脚3和4要通过电容连接起来的。其中引脚3是锯齿波电容连接端,而引脚4是同步锯齿波输出端,它通过电阻进行移相。

引脚5是芯片工作的负电源输入端,使用时接用户系统的负电源。

引脚7为接地端,使用时直接接电路的控制电源地端。

引脚16为系统的工作正电压输入端,使用时接控制电路电源,一般为15V。

引脚8功能为同步电源信号输入端,它接控制电路的同步变压器,此芯片要求同步电压为30V。

引脚9为芯片连接最为重要的一部分,它的功能是移相、偏置及同步信号综合端,使用时分别通过三个等值电阻接锯齿波、偏置电压及移相电压。该引脚主要来提供芯片工作所需要的电压。

引脚11和12是通过电容连在一起的。11脚为方波脉冲输出端通过电容与12脚相连,而12脚为脉冲信号输入端,它通过一个电容与电源相接,并通过电容与11脚相连。

引脚13和14都为脉冲调制及封锁控制端,其中13脚为负脉冲,14脚为正脉冲。它们在使用时接调制脉冲源输出或保护电路输出,在我所设计的系统这两个脚没有接外接电路。

通过以上的管脚说明及其功能,我们可以知道如何从KJ004集成块的管脚引线,将外部电路连接起来。

2.2.2 KJ041芯片

KJ041芯片,又称为六路双脉冲形成器。它也是三相全控桥式触发线路中常用的电路,具有取脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成功能。将它和三个KJ004连接到一起就可以达到六路双脉冲触发电路,这样三相桥式全控整流电路的各个晶闸管就可以按条件稳定的进行触发,使电路可以正常的运行。

管脚图如下:

KJ041管脚说明:

引脚1和4都为电网A相触发脉冲输入端,而1脚为正半周的触发脉冲,4脚为负半周的触发脉冲。

引脚3和6都为电网B相触发脉冲输入端,而3脚为正半周的触发脉冲,6脚为负半周的触发脉冲。

引脚2和5都为电网C相触发脉冲输入端,而5脚为正半周的触发脉冲,2脚为负半周的触发脉冲。

上述六个管脚就为三相脉冲触发的输入端,我们将各相对应各自的管脚就可以将电路连接起来。

引脚7功能为输出脉冲封锁端,当7脚为高电平时,它封锁输出。

引脚8为接地端,使用时直接接电路的控制电源地端。

引脚16为系统的工作正电压输入端,使用时接控制电路电源,一般为15V。

引脚9为空脚,悬空接就可以了。

引脚12和15均为A相输出端,使用时15脚接触发A相正半周晶闸管的功放单元输入端,而12脚接触发A相负半周晶闸管的功放单元输入端;

引脚10和13均为B相输出端,使用时13脚接触发B相正半周晶闸管的功放单元输

入端,而10脚接触发B相负半周晶闸管的功放单元输入端;

引脚11和14均为C相输出端,使用时11脚接触发C相正半周晶闸管的功放单元输入端,而14脚接触发C相负半周晶闸管的功放单元输入端;

通过以上的管脚列表我们可以知道如何从KJ004集成块的管脚引线,将外部电路连接起来。

2.2.3 同步变压器

同步变压器,为触发脉冲信号提供高度。在KJ004芯片中,8脚的作用为同步电源信号输入端,接同步变压器的二次侧,而它所接的电压要求为30V,所以同步变压器匝数比K的计算公式如下:

K==7.33

同步变压器的电路图如下所示:

图9 同步变压器电路图

2.2.4脉冲变压器

脉冲变压器是由一个变压器为主体的。它的二次侧接了个起调压作用的两个二极管,后面的就是其中的一个脉冲触发端,比如G1、K1,其中G1端对应的接门极,K1端对应的接阴极。这样就可以达到触发的作用了。

图10 晶闸管管脚图

这样触发电路对应端与晶闸管相应管脚连接起来。即G1端对应的接门极G,K1端对应的接阴极K。这样就可以达到触发的作用了。

脉冲变压器电路图如下:

图11 脉冲变压器电路图

集成触发电路的电路图如下所示:

图12 触发电路电路图

在该电路中,左侧下端为+Uco的给定电压,而上侧位-Up的负偏移电源。整个电路组成了六路双脉冲的集成电路板。

2.3控制及偏移电源

控制电源,包括给定电压,负偏移电压,同步变压器。而给定电压和负偏移电压可以由给定电源来产生。上面电路图中的+Uco就是给定电压,而—Up就被称作负偏移电压,这两个电压有下图所示的电路图来产生,他们是给集成脉冲触发器一个正电压,一个负电压。其中芯片7815、7915,将在下面做介绍。它是通过整流、滤波、稳压源,然后输出直流电压。前面的桥式电路起着整流的作用。

图13 控制及偏移电源电路图

2.4给定电源

我们所用的7815、7915芯片,统称为固态三端稳压器,它们各自属于78??、79??系列。78??后面的数值代表的就是稳压器所输出的电压数。

7815为三端正稳压器电路,TO-220F封装,能提供多种固定的输出电压,应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时,输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路,但使用外接元件,可获得不同的电压和电流。

而7915为三端负稳压器电路,其他性能和特征跟79??基本上是类似的。

用一块7815和一块7915三端稳压器对称连接,可获得一组正负对称的稳压电源,而且输出电压值可各自单独调节,也可同步调节。其电路图就如下所示:

图14 7815和7915三端稳压器对称连接电路图

其中7815前面的电容作用为改善纹波特性,而7815后面的电容作用为改变负载的瞬态响应。7915前后的电容作用是一样的。

由于三端稳压器只有IN、OUT、GND三个引出端子,具有外接元件少,使用方便,性能稳定,价格低廉等优点,因而得到广泛应用。

3 主电路器件参数计算

3.1整流变压器参数计算

三相桥式全控整流电路(反电动势阻感负载)计算公式如下:

3.2晶闸管的额定电压及额定电流

3.3平波电抗器的电感计算

4 总结

这次的课设使我对三相桥式全控整流电路有个全面而深刻的认识,在通过一学期的学习中,虽然已经对它的原理有了比较详细的理解和掌握,但是通过绘制原理图,并设计该系统,是我对各个元件的特性及其相关联的电路,如晶闸管的静态特性,控制导通角,晶闸管触发电路等等,都有了更进一步的了解,将纸上的知识和实际的元器件,及其功能用途也都有了一定的结合,是对电力电子技术所学习的知识中的整流有了一个整体的感知。

最主要通过这次课设是我对晶闸管的触发电路有了详细而全面的认识,在电力电子技术的教学中我们不仅涉及到整流还涉及到逆变,调压等等各个方面的电路,所以对应触发电路的比重就相对来说很少,老师也没有完全细致的进行讲解。但通过这次的课设,绘制集成触发电路,将其中每个管脚的接法功能,及其外部的电路图进行了细致的了解和绘制,使得对触发电路的原理各个管脚所连接的电阻电容都有了形象的认识。同时也知道了触发电路的重要性,只有晶闸管可以稳定的触发,按照我们所假定的顺序,时间来触发导通和关断,整个电路才可以有效的工作。最主要的是如果有漏触发的情况的话,可能会引起很大的危害,轻则损毁元件,重则烧毁整个电路系统。

所以我们在主电路中每个晶闸管都并联上了一个由电阻和电容构成的保护电路,并同时在主电路中变压器二次侧串联了一个快速熔断器,它的作用也是为了保护电路,以防电压、电流变化过大,或者电压、电流值过大,导致损坏芯片,甚至损坏整个电路。

这次课设使我对电力电子技术的重要性也有了一定的认识,电力电子技术属于偏强电方面的课程,它广泛应用于工业化生产,同时由于它具有,电流大,电压大的特点,我们在设计的过程中一定要注意安全措施的设计。保护电路为最主要的一方面。

同时通过课设我也发现了很多理论上的知识,要与实践相联系起来,通过看数据手册我们就可以发现有很多数据的计算,还是跟我们书本上的计算公式有些区别的,一般它会考虑安全裕量的问题,其次有一些工程系数是我们所不了解的,因为这些都是通过长期的生产实践总结出来的经验。

这次课设使我认识到了自己知识的不足,在以后的学习中我要继续努力来学习这方面的知识。完善自己的知识面,更好的将理论联系实际。

5 参考文献

[1]王兆安、黄俊主编著,电力电子技术机械工业出版社,2005年3月出版

[2]周明宝、瞿文龙编著,电力电子技术机械工业出版社,1997年出版

[3]石玉、栗书贤、王文郁编著,电力电子技术题例与电路设计指导机械工业出版社,1999年5月出版

[4] 莫正康编著,晶闸管变流技术机械工业出版社,19851

[5]何希才编著,新型集成稳压器应用实例机械工业出版社,2005年8月

三相桥式全控整流电路

1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。此外,习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时,对于共阴极组的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。

图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析。从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud = ud1-ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。

三相桥式全控整流

1绪论 1.1课题背景 高频率、大容量、低损耗、小体积、易驱动、模块化是现在电力电子器件发展的目标。高效、节能、小型化和智能化是目前电力电子应用系统的方向发展。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,它是一种将交流电变为直流电的电路,在工业技术上应用十分广泛。主要用在直流电动机调速,发电机励磁调节,电镀,电解等各种工业生产领域。 1.2课题研究的目的和意义 (1)培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 (2)通过对不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计,掌握三相桥式全控整流电路的工作原理,综合运用所学知识,三相桥式全控整流电路和系统设计的能力 (3)培养运用知识的能力和工程设计的能力。 1.3国内外概况 目前,各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单,控制技术成熟,但交流侧输入功率因数低,并向电网注入大量的谐波电流。据估计,在发达国家有60%的电能经过变换后才使用,而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中,直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。

三相桥式全控整流电路的设计与仿真

第一章绪言 1.1设计背景 目前,各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。这类整流电路结构简单,控制技术成熟,但交流侧输入功率因数低,并向电网注入大量的谐波电流。据估计,在发达国家有60%的电能经过变换后才使用,而这个数字在本世纪初达到95%。 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。 而电能的传输中,直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势,其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来的柔性交流输电(FACTS)也是依靠电力电子装置才得以实现的。 随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路,由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号,同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件,采用常规电路分析方法显得相当繁琐,高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路,与三相半波整流电路相比,三相桥式整流电路的电源利用率更高,应用更为广泛。 1.2 设计任务 《晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真》 一、设计内容及技术要求: 计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点,已经广泛应用于电力电子电路(或系统)的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的许多繁琐的人工分析,减轻劳动强度,提高分析和设计能力,避免因为解析法在近似处理中带来的较大误差,还可以与实物试制和调试相互补充,最大限度地降低设计成本,缩短系统研制周期。可以说,电路的计算机仿真技术大大加速了电路的设计和试验过程。通过本次仿真,学生可以初步认识电力电子计算机仿真的优

三相桥式全控整流电路

图1 三相桥式全控整流电路 实验六:三相桥式全控整流电路 (一)实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形; 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 (二)实验原理 在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便,使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a 相,晶闸管KP3和KP6接b 相,晶管KP5和KP2接c 相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成 共阴极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6 组成共阳极组。 为了搞清楚α变化时各晶闸 管的导通规律,分析输出波形的变化 规则,下面研究几个特殊控制角,先 分析α=0的情况,也就是在自然换

相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。 为了分析方便起见,把一个周期等分6段(见图2)。 在第(1)段期间,a相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b 相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载,再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作,共阴极组的a相电流为正,共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为 =-= 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高,晶闸管KPl继续导通,但是c相电位却变成最低,当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2,电流即从b相换到c相,KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正,c相电流为负。在负载上的电压为 =-= 再经过60°,进入第(3)段时期。这时b相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a相换到b相,c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作,在负载上的电压为 =-= 余相依此类推。 由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出: 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。

三相桥式全控整流电路的性能研究.

三相桥式全控整流电路的性能研究 一、原理及方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接,经过变压器的耦合,晶闸管主电路得到一个合适的输入电压,使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离,还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护,利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路,利用一个同步变压器对触发电路定相,保证触发电路和主电路频率一致,触发晶闸管,使三相全控桥将交流整流成直流,带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时,三相桥式全控整流电路主电路通电,同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作,形成触发脉冲,使主电路中晶闸管触发导通工作,经过整流后的直流电通给直流电动机,使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图

二、主电路的设计及器件选择 实验参数设定负载为220V、305A的直流电机,采用三相整流电路,交流测由三相电源供电,设计要求选用三相桥式全控整流电路供电,主电路采用三相全控桥。 1.三相全控桥的工作原理 如图2-1所示,为三相桥式全控带阻感负载,根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻,故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。晶闸管的导通顺序为 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。变压器为Y ?-型接法。变压器二次侧接成星形得到零线,而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网 KP1KP3KP5 图1 三相桥式全控整流电路 图2-1 三相桥式全控整流电路带(阻感)负载原理图 2. 三相全控桥的工作特点 ⑴2个晶闸管同时通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1个,且不能为同1相器件。 ⑵对触发脉冲的要求: 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序,相位依次差。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。 共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。 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。

基于Matlab-Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真..

南湖学院 电力电子技术 题目:基于Matlab/Simulink的三相桥式 全控整流电路的建模与仿真 系部:南湖学院机电系 专业:机械设计制造及其自动化 班级:N机自四班07-4F 姓名: 学号: 序号:29 2010年6月25日

基于Matlab/Simulink的三相桥式 全控整流电路的建模与仿真 摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上,建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型,并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。 关键词Simulink建模仿真三相桥式全控整流 对于三相对称电源系统而言,单相可控整流电路为不对称负载,可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合,通常采用三相或多相整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载,输出整流电压的脉动小、控制响应快,因此被广泛应用于众多工业场合。 本文在Simulink仿真环境下,运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式全控整流电路的仿真模型,并对其进行仿真研究。 1.三相桥式全控整流电路的工作原理 三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路,完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成(见图1-1)。6个晶闸管以次相隔60度触发,将电源交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式,以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通(上桥臂和下桥臂各一个)。整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。 元件的有序控制,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT、VT。它们可构成电源系统对负载供电的6条整流回路,各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。 图1-1 三相桥式全控整流原理电路 2.基于Simulink三相桥式全控整流电路的建模 三相桥式全控整流电路在Simulink环境下,运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型,仿真结构如图2-1所示:

三相桥式全控整流电路

图1 三相桥式全控整流电路 实验六:三相桥式全控整流电路 (一)实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形; 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 (二)实验原理 在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便,使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a 相,晶闸管KP3和KP6接b 相,晶管KP5和KP2接c 相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴 极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6组成 共阳极组。 为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规 则,下面研究几个特殊控制角,先分 析α=0的情况,也就是在自然换相点 触发换相时的情况。图1是电路接线 图。 为了分析方便起见,把一个周期 等分6段(见图2)。 在第(1)段期间,a 相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b 相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6

被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载,再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作,共阴极组的a相电流为正,共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为 =-= 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高,晶闸管KPl继续导通,但是c相电位却变成最低,当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2,电流即从b相换到c相,KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正,c相电流为负。在负载上的电压为 =-= 再经过60°,进入第(3)段时期。这时b相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a相换到b相,c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作,在负载上的电压为 =-= 余相依此类推。 由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出: 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路一样,对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。 3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。 4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的顺序是:1→2→3→4→5→6→1,依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。

三相桥式全控整流电路系统

电力电子技术课程设计 班级电气1101 学号 111704131 姓名徐余浩 扬州大学水利与能源动力工程学院 电气工程及其自动化 二零一五年五月

目录 1、工作原理及设计方案 (3) 2、主电路的设计及器件选择 (5) 2.1 三相全控桥的工作原理 (5) 2.2 参数计算 (7) 3、触发电路设计 (10) 3.1 集成触发电路 (10) 3.2 KJ004的工作原理 (10) 3.3 集成触发器电路图 (11) 4、保护电路的设计 (13) 4.1 晶闸管的保护电路 (13) 4.2 交流侧保护电路 (14) 4.3 直流侧阻容保护电路 (15) 5、MATLAB 建模与仿真 (16) 5.1 MATLAB建模 (16) 5.2 MATLAB 仿真 (16) 5.3 仿真结构分析 (17) 课程设计体会 (18) 参考文献 (19)

1 工作原理及设计方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接,经过变压器的耦合,晶闸管主电路得到一个合适的输入电压,使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离,还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC 过电压抑制电路进行过电压保护,利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路,利用一个同步变压器对触发电路定相,保证触发电路和主电路频率一致,触发晶闸管,使三相全控桥将交流整流成直流,带动直流电动机运转。 结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时,三相桥式全控整流电路主电路通电,同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作,形成触发脉冲,使主电路中晶闸管触发导通工作,经过整流后的直流电通给直流电动机,使之工作。 图1-1 三相桥式全控整流电路结构图 电源 三相桥式全控整流电路 直流电动机 同步电路 集成触发器 触发信号 触 发 模块

三相桥式全控整流电路

电力电子技术课程设计报告 三相桥式全控整流电路(阻性、阻感性) 姓名 学号 系(院) 专业 班级 指导教师 2015/6/16

目录 一、研究背景 (1) 1、MATLAB软件 (2) 二、三相桥式全控整流电路工作原理 (4) 1.三相桥式全控整流电路特性分析 (4) 2.带电阻负载时的工作情况: (6) 3.晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示 (6) 4.阻感负载时的工作情况 (7) 三、仿真实验 (8) 1.电阻负载仿真 (9) 2.阻感负载仿真 (11) 四、仿真结果分析 (12) 五、总结 (13)

一、研究背景 1、MATLAB软件 MATLAB简介Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,构成了一个方便、界面良好的用户环境。它还包括了Toolbox(工具箱)的各类问题的求解工具,可用来求解特定学科的问题。其特点是: (1) 可扩展性:Matlab最重要的特点是易于扩展,它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说,不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数,还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性:Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力,不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性:Matlab语句功能十分强大,一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换,这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称,Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。 MATLAB的广泛应用 由于Matlab具有如此之多的特点,在欧美高等院校,Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具:在研究单位、工业部门,Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。 Matlab作为科学计算软件,主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计,它使用方便、输入简捷,运算高效、内容丰富,并且有大量的函数库可提供使用,与Basic,C和Fortran相比,用Matlab编写程序,其问题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述,不需要大量繁琐的编程过程。 利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是:既可以随意改变所设计滤波器的参量,又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波,并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用,因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便,同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径。

三相桥式全控整流电路

KP5 图1 三相桥式全控整流电路 实验六:三相桥式全控整流电路 (一)实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形; 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响 (二)实验原理 在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的,控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。 为了分析方便,使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a相,晶闸管KP3和KP6接b相,晶管KP5和KP2接c相。 晶闸管KP1、KP3、KP5组成 共阴极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6 组成共阳极组。

为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规则,下面研究几个特殊控制角,先分析α=0的情况,也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。 为了分析方便起见,把一个周期等分6段(见图2)。 在第(1)段期间,a 相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b 相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a 相经KP1流向负载,再经KP6流入b 相。变压器a 、b 两相工作,共阴极组的a 相电流为正,共阳极组的b 相电流为负。加在负载上的整流电压为 = - = 经过60°后进入第(2)段时期。这 时a 相电位仍然最高,晶闸管KPl 继 续导通,但是c 相电位却变成最低, 当经过自然换相点时触发c 相晶闸管 KP2,电流即从b 相换到c 相,KP6 承受反向电压而关断。这时电流由a 相流出经KPl 、负载、KP2流回电源c 相。变压器a 、c 两相工作。这时a 相电流为正,c 相电流为负。在负载上的电压为 = - = 再经过60°,进入第(3)段时期。这时b 相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a 相换到b 相,c 相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc 两相工作,在负载上的电压为 = - =

三相桥式全控整流电路Matlab仿真

三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故 障分析 摘要:设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。以三相桥式全控整流电路为分析对象,利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形,根据输出波形分析整流器件发生故障的种类,判断故障发生类型,确定发生故障的晶闸管,实现进一步故障诊断。运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真,通过分析可以对故障类型给予初步判断,对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。 关键词:Matlab;三相整流桥;电力电子故障 Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier Zhang lu-xia College of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076 Tutor: Wu yan Abstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance.. key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble 目录 1 引言 (2)

三相桥式全控整流电路课程设计

电力电子技术课程设计说明书 三相桥式全控整流电路 系、部:电气与信息工程系 专业:自动化

目录 第1章绪论错误!未定义书签。 1. 电子技术的发展趋势错误!未定义书签。 2. 本人的主要工作错误!未定义书签。 第2章主电路的设计及原理错误!未定义书签。 1. 总体框图错误!未定义书签。 2. 主电路的设计原理错误!未定义书签。 带电阻负载时错误!未定义书签。 阻感负载时错误!未定义书签。 3. 触发电路错误!未定义书签。 4. 保护电路错误!未定义书签。 5. 参数计算错误!未定义书签。 整流变压器的选择错误!未定义书签。 晶闸管的选择错误!未定义书签。 输出的定量分析错误!未定义书签。 第3章MATLAB的仿真错误!未定义书签。 1. MATLAB仿真软件的简介错误!未定义书签。 2. 仿真模拟图错误!未定义书签。 3. 仿真结果错误!未定义书签。 第4章结束语错误!未定义书签。 参考文献错误!未定义书签。 第1章绪论 1. 电子技术的发展趋势 当今世界能源消耗增长十分迅速。目前,在所有能源中电力能源约占40%,而电力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后,电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换,电力电子技术在21世纪将起到更大作用。

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分,是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展,电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关,已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。 电力电子技术作为一门高技术学科,由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在已广泛的应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)和高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)。下面着重讨论电力电子技术在电力系统中的一些应用。 在高压直流输电(HVDC)方面的应用 直流输电在技术方面有许多优点:(1)不存在系统稳定问题,可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时,线路造价低;(6)调节速度快,运行可靠;(7)适宜于海下输电。随着大功率电子器件(如:可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高,新的大功率电力电子器件的出现和投入应用,高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善,设备结构得以简化,从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。 在柔性交流输电系统(FACTS)中的应用 20世纪80年代中期,美国电力科学研究院(EPRI)博士首次提出柔性交流输电技术的概念。近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速,已被国内外一些权威的输电工作者预测确定为“未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、控制理论和通讯技术的发展为FACTS的发展提供了条件。采用IGBT等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数,从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。 在电力谐波治理方面的应用 有源滤波是治理日益严重的电力系统谐波的最理想方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年代初提出来的,即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,从而实现实时补偿谐波电流的目的。随着中国电能质量治理工作的深入开展,使用以瞬时无功功率理论为理论基础的有源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。 在不间断电源(UPS)中的应用 UPS紧急供电系统是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证,是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。现代UPS普遍采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率和可靠性。 电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问,它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征,比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛,并且能与其它学科相互融合和相互发展。 2. 本人的主要工作 (1)设计一个三相桥式全控整流电路。

三相桥式全控整流电路仿真..

三相桥式全控整流电路仿真 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师:

摘要:三相桥式全控整流电路在现代电力电子技术中具有非常重要的作用。本文在研究全控整流电路理论基础上,采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立三相桥式全控整流电路的仿真模型,对三相电源电压、电流以及负载特性进行了动态仿真与研究,并且对三相电源电流以及负载电流、电压进行FFT分析。仿真结果表明建模的正确性,并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列特点,从而为电力电子技术课程实验提供了一种较好的辅助工具。 关键词:Matlab;整流电路;动态仿真;建模

三相桥式全控整流电路分析(电阻负载) 1 主电路结构及工作原理 1.1 原理图 u d 4622 图1 三相桥式全控整流电路原理图(电阻负载) 1.2工作原理 三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的,它由三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共阳极接法(VT4,VT6,VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通,构成电流通路,因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通,必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲,所以触发脉冲的宽度应大于π/3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大,易使脉冲变压器饱和,所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲;每隔

π/3换相一次,换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行,但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;共阴极组VT1,VT3,VT5的脉冲依次相差2π/3;同一相的上下两个桥臂,即VT1和VT4,VT3和VT6,VT5和VT2的脉冲相差π,给分析带来了方便;当α=0°时,输出电压Ud一周期的波形是6个线电压的包络线,所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍,比三相半波电路高1倍,脉动减小,而且每次脉动的波形都一样,故该电路又可称为6脉动整流电路。α>0°时,Ud 的波形出现缺口,随着α角的增大,缺口增大,输出电压平均值降低。当α=2π/3时,输出电压为零,所以电阻性负载时, α的移相围是0~2π/3;当0≤α≤π/3时,电流连续,每个晶闸管导通2π/3;当π/3≤α≤2π/3时,电流断续,每个晶闸管导通小于2π/3。α=π/3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。 2 三相桥式全控整流电路建模仿真 2.1建模 根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simulink的模块建立仿真模型如下图所示,设置三个交流电压源Va,Vb,Vc相位角依次相差120°,得到整流桥的三相电源。用6个GTO构成整流桥,实现交流电压到直流电压的转换。pulse generator产生整流桥的触发脉冲,且从上到下分别给1~6号晶闸管触发脉冲。

三相桥式全控整流电路设计

电气工程学院课程设计报告 课程名称:电力电子技术 设计题目:三相桥式全控整流电路设计 专业班级:自动化1班 学号: 20120220 姓名: 时间: 2015年9月2日--9月30日 ——————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D C 220V,额定电流55A,电枢电阻0.5?,总电阻1? 2、输入电压A C 380V(+5~10%) 3、输入电压D C 0~220V,输出最大电流λI nom (λ=1.5) 4、最小α角为15° 5、触发电路采用K J004 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U 2 的计算 2)二次电流I 2 和一次电流I 1 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

用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析

新能源与动力工程学院用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 专业电力工程与管理 班级电力工程与管理1101 姓名李宁军 学号201110844 指导教师董海燕 2014年11 月2日

用simulink 对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 摘要:随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动控制系统、测量系统 和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路,由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号,同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件,采用常规电路分析方法显得相当繁琐,高压情况下实验也难顺利进行。Matlab 提供的可视化仿真工具可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink 对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、负载情况下进行了仿真分析,既进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理,同时进行了FFT 谐波分析,这对于评估电力电子装置对电网的危害和影响有非常重要的作用。对三相桥式全控整流电路交流侧产生的谐波进行仿真分析,从而证明了仿真研究的有效性在在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。 1. 工作特点和电路的构成: 三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。它由三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共阳极接法(VT1,VT6,VT2)的串联组合。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通,构成电流通路,因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通,必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲,所以触发脉冲的宽度应大于π/3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大,易使脉冲变压器饱和,所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲;每隔π/3换相一次,换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行,但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,同一相的上下两个桥臂,即VT1和VT4,VT3和VT6,VT5和VT2的脉冲相差π,给分析带来了方便;当α=O 时,输出电压Ud 一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍,比三相半波电路高1倍,脉动减小,而且每次脉动的波形都一样,故该电路又可称为6脉动整流电路。 d n VT2 VT4VT6 图1

三相桥式全控整流系统

1设计任务及要求 设计系统的主电路、触发电路及控制电源,绘制整流系统原理图,并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机,P N=2.2kw,U N =220V,I N=12.5A 电压调节范围:0~220V。 由上述要求可知我们的设计任务分为: 一、主电路,即三相桥式全控整流电路。 二、触发电路,可以用集成触发电路。 三、控制电源,包括给定电压,负偏移电压,同步变压器。而给定电压和负偏移电压 可以由给定电源来产生。 1.1设计任务 设计三相桥式全控整流系统,设计任务可分为: 一、主电路,即三相桥式全控整流电路。 二、触发电路,可以用集成触发电路。 三、控制电源,包括给定电压,负偏移电压,同步变压器。而给定电压和负偏移电压 可以由给点电源来产生。 1.2设计要求 绘制整流系统原理图,并计算主电路器件的参数。其中负载为直流电动机,P N=2.2kw,U N=220V,I N=12.5A。 电压调节范围:0~220V。

2 系统电路设计 2.1系统主电路 我们所设计的系统为三相桥式全控整流系统,总框图如下: 主电路就是三相桥式全控整流,原理图如下: 图2 三相桥式全控整流电路原理图 在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线,而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1,VT3,VT5),称为共阴极组,这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4,VT6, VT2),称为共阳极组, 图1 系统总框图

图5三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90?的波形图 从上图我们可以看到,如果电感值比较大的话U d 中正负面积可以认为基本相等,这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的,所以带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的a 角最大值为90°。 其实三相桥式全控整流电路带负载不同,波形的区别不是很大,主要的区别在负载的电流波形上,因为如果是阻感负载的话,电感有平波的作用,在电感为无限大时,我们可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不可能无限大,而且直流电动机的电感也不是很大,所以还是会有纹波,而且如果出现电流断续的情况的话,那么电动机的机械特性将会很软,所以为了克服这个缺点,我们一般会给主电路中直流输出侧,直流电动机串联了一个平波电抗器。平波电抗器的作用是用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。只要电感为足够大时就能使电流连续了,就不会出现时电动机机械特性很软的情况了。这样也可以近似的将负载电流特性看为一条水平的直线。 通过以上的波形图和对电路的总结,我们可以得到三相桥式全控整流电路的一些特点: 一、整流电路中每一时刻都是2 个晶闸管同时导通,来构成回路,而且共阴极组和共阳极 u

三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验

基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告 13351040施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图: 图1 图2

1、带电阻负载时 当a≤60°时,电压波形均连续,对于电阻负载,电流波形与电压波形形状相同,也连续。 当a>60°时,电压波形每60°中的后一部分为零,电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。 分析可知α角的移相范围是0°--120°。 2、带阻感负载时 a≤60°时,电压波形连续,输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似,但得到的负载电流波形却有差异。电容的容值越大电流波形就越平缓,近于水平直线。 a >60°时,电压波形则出现负值,是因为环流的作用使得电压反向。 分析可知α角的移相范围是0°--90°。 二、仿真过程与结果: 设置三个交流电压源Va,Vb,Vc相位差均为120°,得到桥式全控的三相电源。6个信号发生器产生整流电路的触发脉冲,六个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序依次给出,相位差依次为60°。 设置电源频率为50Hz:

三、仿真结果 1、带电阻负载:R=100Ω,无电容(1)α=0°时各波形如下: (2)α=30°各波形如下: (3)α=60°各波形如下:

(4)α=90°各波形如下: 2、带阻感负载:R=100Ω,H=1H (1)α=0°各波形如下:

(2)α=30°各波形如下: (3)α=60°各波形如下:

(4)α=90°各波形如下: (可以看到,和理论符合得很好,说明各参数设置合理,电路的工作状态接近于理想情况) 实验总结: 通过此次仿真实验,让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻,反正就是熟能生巧,然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。虽然是验证性的实验,但是还是收获比较多。

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