三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
电力电子技术课程设计报告
有源逆变电路的设计
姓名
学号
年级 20级
专业电气工程及其自动化
系（院）
指导教师
2012年 12 月 10 日
课程设计任务书
课程《电力电子技术》
题目
有源逆变电路的设计
引言
任务：
在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图
要求：
a. 要有设计思想及理论依据
b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图
c. 计算晶闸管的选择和电路参数
d. 绘出整流和有源逆变电路的ud(t)、id(t)、uVT(t)的波形图
e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
一．设计目的
1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id
及Uvt的波形，初步认识整流电路在实际中的应用。
2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。二．设计理念及思路
晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。
在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，
流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。
逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成及交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。
在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。
三．关键词
晶闸管，三相全控桥式，整流，有源逆变，波形
四．设计主要设备
1.MCL系列教学试验台主控制屏；
2．NMCL-002电源控制屏；
3.NMCL-001交直流仪表；
4.NMCL-33触发电路和晶闸管主回路；
5.NMEL-03三相电阻器；
6.NMEL-05开关板；
7.NMCL-331平波电抗器；
8.双踪示波器；
9.万用电表。
五．设计电路图及工作原理
1.电路结构
三相全控桥式整流电路是利用晶闸管的单向可控导电性能，实现直流电变交流电，电路结构采用共阴极接法的三相半波（VT1,VT3,VT5）和共阳极接法的三相半波（VT4,VT6,VT2）的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；而共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流。因此变压器绕组中没有直流磁通，且每相绕组正负半周都有电流通过，提高了变压器的利用率。共阴极组的输出电压是输入电压的正半周，共阳极组的输出电压是输入电压的负半周，总的输出电压是正负两个输出电压的串联。
电压型逆变电路有以下主要特点： 1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻态。 2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且及负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗角情况不同而不同。 3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
1.4 三相电压型桥式逆变电路用三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路。但在三相逆变电路中，应用最为广泛的还是三相桥式逆变电路。采用 IGBT 作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如图 3 所示，可以看成是由三个半桥逆变电路组成。图 3 三相电压型桥式逆变电路电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了，但
为了方便分析，画作串联的两个电容器并标出假想中点N ′ 。和单相半桥、全桥逆变电路相同，三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180° 导电方式，即每个桥臂的导电角度为180° ，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度以此相差120° 。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上
逆变电路逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波，逆变电路是由 4 个 IGBT 管（VT1、VT2、 VT3、VT4）组成的全桥式逆变电路组成，如图 2 所示。 + VT1 VT2 直直电直 VT4 L1 VT3 C 三三 - 图 2 逆变电路当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。此外，逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的称为电流型 5 武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书逆变电路。本次课程设计任务要求为电压型逆变电路的设计。
有源逆变是将直流电变成和电网同频率的交流电并送回到交流电网中去。逆变的两个条件，一是要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压，因此主电路图采用了一个用整流二极管VD1~VD6组成三相不可控整流电路来提供一个直流电动势，为了保证其值大于变流电路直流侧的平均电
压，应该给变流电路直流侧加一个变压器来满足条件；二是晶闸管的控制角ɑ>90°（即0<β<90°）,使Ud为负值。只有同时满足这两个条件，才能实现逆变。
三相全控桥式整流及有源逆变主电路图
700mH
L
U
V
W
U
V
W
VT1
VT2
VT3
VT4
VT5
VT6
G1
G2
G3
G4
G5
G6
Uct
U
V
图 1
2.电路工作原理
⑴整流电路
在上图所示的三相全控桥式整流电路中，设ωL>>Rd,在ɑ=0°时，其对应的各电压、电流波形如下图所示：
根据晶闸管的导通条件可知，对共阴极组来说，哪相电位较其他两相高时，就触发该相晶闸管使其导通；对共阳极组来说，哪相的电位较其他两相低时，就触发该相晶闸管使其导通。为保证整流电流id有通路，必须保证在同一时刻里共阴极组和共阳极组中各有一个晶闸管导通。即电流的通路为：变压器二次绕组→共阴极组的某相→
负载→共阳极的某相→变压器二次绕组。
整流输出电压为
Ud=Ud1-Ud2
其中，ud1为共阴极组输出电压瞬时值；ud2为共阳极组输出电压瞬时值。如果共阴极组和共阳极组控制角相同，则两组整流电压平均值相等，三相全控桥式整流电路的整流电压应为三相半控时的两倍。
图 2
在一个周期内，晶闸管的导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→ VT6。在这里只分析ɑ=0°时的工作情况如上图所示，将一个周期相电压分为六个区间：
①在ωt1～ωt2区间：U相电压最高，VT1被触发导通。V相电
压最低，VT6被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uu-Uv=Uuv。
②在ωt2～ωt3区间：U相电压最高，VT1被触发导通。W相电
压最低，VT2被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uu-Uw=Uuw。
③在ωt3～ωt4区间：V相电压最高，VT3被触发导通。W相电压最低，VT2被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uv-Uw=Uvw。
④在ωt4～ωt5区间：V相电压最高，VT3被触发导通。U相电压最低，VT4被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uv-Uu=Uvu。
⑤在ωt5～6ωt区间：W相电压最高，VT5被触发导通。U相电压最低，VT4被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uw-Uu=Uwu。
⑥在ωt6～ωt7区间：W相电压最高，VT5被触发导通。V相电压最低，VT6被触发导通，加在负载上的输出电压Ud=Uw-Uu=Uwu。
⑵整流电路的工作特点
①任何时候共阴极和共阳极组各有一个元件同时导通才能形成电流通路。每个晶闸管导通角为120°；
②共阴极组晶闸管VT1,VT3,VT5，按相序依次触发导通，相位相差120°，共阳极组晶闸管VT2，VT4,VT6,相位相差120°，也按相序依次触发导通，同一相得晶闸管相位差180°.
③输出电压由六段电压组成，每周期脉动六次。
④晶闸管承受的电压波形及三相半波时相同，它至于晶闸管的导通情况有关，其波形由三段组成。一段为零，两段为线电压。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
⑤变压器二次绕组流过正、负两个方向的电流，消除了变压器的直流磁化，提高了利用率。
⑥对触发脉冲宽度的要求。整流桥正常工作时，需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，常用的方法有两种：一种是宽脉冲触发，它要求触发脉冲的宽度大于60°；另一种是双窄脉冲触发，即触发一个晶闸管时，向小一个序号的晶闸管补发一个脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以采用双脉冲触发。
ɑ>0°时，晶闸管不在自然换相电换流，而是从自然换相点后移ɑ角度开始换流，工作过程及ɑ=0°基本相同。电阻性负载ɑ≤60°时的Ud波形连续，ɑ>60°时Ud波形连续，ɑ=120°时，输出电压为零，因此三相全控桥式整流电路电阻性负载相移范围为0°～120°。
⑶逆变电路
图 1为三相桥式有源逆变电路的原理图。为满足逆变条件，左端桥式不可控整流电路为逆变提供了上正下负的电动势。
六．电路调试
1.校正双踪示波器，两个探头同时夹在示波器自带的方波发生器上，如果方波的正负面积相等，则示波器正常，否则就要校正好示波器。
2.按电路原理图接线，未上主电源前，检查电源相序及晶闸管的脉冲是否正常。
⑴．打开NMCL-002电源开关，给定电压有电压显示。
⑵．确定电源相序——双踪示波器法。三相整流电路是按一定顺序工作的，故保证相序正确是非常重要的。测定相序可采用双踪示波器法，指定一根电源线为U相，再用示波器观察，比U相落后120°者为V相，超前120°者为W相。
⑶．用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。
⑷．检查相序，用示波器观察“1”,“2”单脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲60°，则相序正确，否则应该调整出入电源。
⑸．用双踪示波器的一根接在U相电源上，另一根接在脉冲孔“1”上，注意观察正弦波及脉冲的位置，脉冲孔在ɑ=150°(β=30°)的位置上，则相序正确，否则应该调节RP和示波器。
⑹用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V-2V 的脉冲。
3. 研究三相全控桥式整流电路供电给电阻负载时的工作
把开关S1,S2扳向接有导线的一端，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv，Uvw，Uwv，从0V调至220V：
⑴改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角ɑ时，全控整流电路的输出电压波形Ud，输出电流波形Id及晶闸管电压波形Uvt，并记录相应的Ud，Id，Uct值，填及表1。
表 1
0°30°60°90°Ud(V)1441206712
Id(A)0.1540.1310.0720.016
Uuv(V)110110110110
⑵记录ɑ=30°，60°，90°时的Ud, Id及Uvt的波形图。
ɑ=30°时，Ud, Id波形
ɑ=30°时，Uvt波形
ɑ=60°时，Ud, Id波形
ɑ=60°时，Uvt波形
ɑ=90°时，Ud, Id波形
4.研究三相全控桥式整流电路供电给电阻-电感性负载时的工作
断开主电源，把开关S1扳向接有电感负载的一端，合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv，Uvw，Uwv，从0V调至220V，然后调节RP，使其逐渐减小，监视电流，不宜超过0.8A(若超过0.8A，可用导线把负载电阻短路)：
⑴改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角ɑ时，全控整流电路的输出电压波形Ud，输出电流波形Id及晶闸管电压波形Uvt，并记录相应的Ud，Id，Uct值，填及表2
0°30°60°
Ud(V)13611246
Id(A)0.4600.3720.154
Uuv(V)110110110
⑵记录ɑ=30°，60°时的Ud, Id及Uvt的波形图。
ɑ=30°时Ud，Id的波形
ɑ=30°时Uvt的波形图
ɑ=60°时Ud的波形
ɑ=60°时Id的波形
ɑ=60°时Uvt的波形图
5. 研究三相全控桥式逆变电路的工作
断开主电源，把开关S2扳向接有不可控电路的一端，RP调至最大合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv，Uvw，Uwv，从0V调至220V。
⑴改变控制电压Uct，使逆变角β的范围在30°~60°之间，观察全控逆变电路的输出电压波形Ud，输出电流波形Id及晶闸管电压波形Uvt，并记录相应的Ud，Id值，填及表3中。
表 3
0°30°60°90°
Ud(V)-137-97-2340
Id(A)0.140.20.270.34
Uuv(V)110110110110
⑵记录β=30°，60°(即ɑ=150°，120°)时的Ud,id及Uvt的波形图。
β=30°时Ud的波形
β=30°时id的波形
β=30°时Uvt的波形
β=60°时Ud的波形
β=60°时id的波形
β=60°时Uvt的波形
七．注意事项
1.整流及逆变电路及三相电源连接时，一定要注意相序。
2.整流电路的负载电阻不易过小，应使Id不不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。
3.为防止逆变颠覆，逆变角必须安置在30°≤β≤90°范围内。
4.示波器的使用必须注意，两根地线必须接在等电位点，防止造成
短路。
八．最小逆变角的确定
为保证逆变能正常工作，使晶闸管的换相能在电压负半波换相区之内完成换相，触发脉冲必须超前一定的角度，也就是说，逆变角β必须要有严格的限制。
1.换相重叠角γ。由于整流变压器存在漏抗，使晶闸管在换相时存在换相重叠角γ。γ值随电路形式、工作电流大小不同而不同，一般选取15°～25°电角度。
2.晶闸管关断时间Tg所对应的电角度δ。晶闸管从导通到完全关断需要一定的时间，这个时间Tg一般由管子的参数决定，通常为200～300μs，折合到电角度δ约为4°～5.4°。
3.安全余量角θ。由于触发电路各元件的工作状态会发生变化，使触发脉冲的间隔出现不均匀既不对称现象，再加上电源电压的波动，波形畸变等因素，因此必须留有一定的安全余量角θ，一般为10°左右。
综合以上因素，最小逆变角β≥γ+δ+θ=30°～35°。
九．心得体会
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个课程设计的过程做一下简单的总结。
第一，接到任务以后进行选题。选题是课程设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个设计是否能够顺利进行关系极大。
三相全控桥式整流电路
三相全控桥式整流电路 一、引言 随着工业技术的发展和电力电子技术的不断推广，三相全控桥式整流电路在各个行业中广泛应用。三相全控桥式整流电路采用三相交流电源作为输入端，能够将交流电信号转换成满足不同负载需求的直流电信号。本文将从以下几个方面详细介绍三相全控桥式整流电路的工作原理、主要构成和应用。 二、工作原理 三相全控桥式整流电路是一种将交流电信号转换成直流信号的电路。该电路采用三相变压器将三相交流电源通过变换，将input交流电进行相间差异为120度的降低或升高零电平的变换，接至整流桥三相管闸流控制器的输入端，然后将通过整流桥的三相管管子交错导通，实现交流电的全波整流。三相全控桥式整流电路通过改变控制器的输出扭矩控制灵活性，从而控制整流桥输出直流电的电压和电流。 三、主要构成 三相全控桥式整流电路主要由三相变压器、整流桥和控制器组成。 1. 三相变压器 三相变压器的作用是将输入的三相交流电信号通过变换，降低或升高零电平，将降低或升高零电平后的输入信号接入整流桥电路中。通常情况下，三相变压器分为多种类型，如输入和输出相等的三相变压器、桥式三相变压器、三角变压器等。 2. 整流桥 整流桥是三相全控桥式整流电路中的重要部分。整流桥需要至少4个按一定方式排列的二极管构成，在同一个相序的三个管相互导通的同时，三个相可以实现交替导通。整流桥既能进行三相半波整流，也能进行三相全波整流。 3. 控制器 在三相全控桥式整流电路中，控制器的主要作用是对整流桥输出直流信号进行控制。通过控制器，可以实现相依输入电压的0-360°可控角度矩，从而实现输出电压的控制。整流桥控制器通常采用高性能单片机或FPGA，以实现控制回环环节过程控制、溅液等自动保护功能等。
电力电子课程设计三相全控桥式整流电路
西南交通大学 电力电子课程设计 三相全控整流电路设计院系：电气工程系 专业：电力机车及其自动化 姓名：李哲旭 班级：电车二班 学号：2014121034
目录 第一章：绪论 第二章：电路设计及其功能介绍第三章：仿真实现及其波形分析第四章：总结
第一章：绪论 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。 整流电路形式多种多样，按照电路结构可分为桥式电路和零式电路；按组成器件可分为不可控、半控和全控三种。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。在此，我们着重讨论三相桥式全控整流电路！ 三相桥式整流电路是现代整流电路中应用最为广泛的，整流电路通常由主电路，滤波器，和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流
三相桥式全控整流电路设计
目录 第1章绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计意义 (1) 第2章设计总体思路 (3) 2.1设计思路 (3) 2.2 基本原理 (3) 2.3 基本框图 (4) 第3章单元电路设计 (5) 3.1 主电路 (5) 3.2 触发电路 (7) 3.3 保护电路 (9) 第4章电路分析与仿真 (12) 4.1 带电阻负载电路分析与仿真 (12) 4.2 带阻感负载电路分析与仿真 (14) 总结 (16) 附录一 总电路图 (17)
第1章绪论 1.1设计目的 1、通过对三相桥式电路的设计,掌握整流电路的工作原理,提高我们的运用科学理论知识能力、工程实践能力 2、通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。 1.2设计意义 电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。我国目前仍旧是一个发展中的国家，尚处于前工业化阶段，传统产业仍然是我国国民经济的主力军，因此在近期或在较长一段时期内，传统产业的改造和发展将在很大程度上决定着我国经济的发展。而电力、机械、冶金、石油、化工、交通运输是传统产业的重要支柱，这些产业技术水平的高低直接关系到我国工业基础的强弱。毫无疑问，电力电子技术是提高这些产业技术水平的重要手段，它是对我国传统产业实现技术改造、建立自动化工业体系的关键应用技术。下面就电力电子技术在国民经济各部门的应用进行简要讨论。 概括起来说，电力电子技术主要应用于电机调速传动、工业供电电源、电力输配电和照明四大方面。自20世纪50年代末开始，电力电子技术在应用需求的推动下迅速发展成一门崭新的技术。可以预见，在21世纪，电力电子技术在现代化社会的建设中的应用将起着重要作用并得到飞跃 性的发展。 中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足，直流电是一种
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，及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及仿真》 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，还可以及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
三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级 20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年 12 月 10 日
课程设计任务书 课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的ud(t)、id(t)、uVT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id 及Uvt的波形，初步认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。二．设计理念及思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，
三相桥式全控整流电路原理及电路图,三相桥式全控整流电路原理及电路图
三相桥式全控整流电路原理及电路图，三相桥式全控整流电路原理及电路图三相整流电路的作用：在电路中，当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120度叠加，整流输出波形不过0点，并且在一个周期中有三个宽度为120度的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。 三相整流电路的工作原理：先看时间段1：此时间段A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电流从A相流出，经D1，负载电阻，D4，回到B相，见图14-1-3中红色箭头指示的路径。此段时间内其他四个二极管均承受反向电压而截止，因D4导通，B相电压最低，且加到D2、D6的阳极，故D2、D6截止；，因D1导通，A相电压最高，且加到D3、D5的阴极，故D3、D5截止。其余各段情况如下：时间段2：此时间段A相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D1、D6导电。 时间段3：此时间段B相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D3、D6导电。 时间段4：此时间段B相电位最高，A相电位最低，因此跨接在B相A相间的二极管D3、D2导电。 时间段5：此时间段C相电位最高，A相电位最低，因此跨接在C相A相间的二极管D5、D2导电。 三相桥式电阻负载整流电路的输出电压波形见图 时间段6：此时间段C相电位最高，B相电位最低，因此跨接在C相B相间的二极管D5、D5导电。
时间段7：此时间段又变成A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电路状态不断重复 三相半波可控整流电路工作原理：1．电阻性负载三相半波可控整流电路接电阻性负载的接线图如图3所示。整流变压器原边绕组一般接成三角形，使三次谐波电流能够流通，以保证变压器电势不发生畸变，从而减小谐波。副边绕组为带中线的星形接法，三个晶闸管阳极分别接至星形的三相，阴极接在一起接至星形的中点。这种晶闸管阴极接在一起的接法称共阴极接法。共阴极接法便于安排有公共线的触发电路，应用较广。 三相可控整流电路的运行特性、各处波形、基本数量关系不仅与负载性质有关，而且与控制角有很大关系，应按不同进行分析。 （1）＝0在三相可控整流电路中，控制角的计算起点不再选择在相电压由负变正的过零点，而选择在各相电压的交点处，即自然换流点，如图1b）中的1、2、3、1、等处。这样，＝0意味着在t1时给a相晶闸管VT１门极上施加触发脉冲ug1；在t2时给b相晶闸管VT2门极上施加触发脉冲ug2；在t3时给c相晶闸管VT3门极上施加触发脉冲ug3，等等，如图1c）所示。 共阴极接法三相半波整流电路中，晶闸管的导通原则是哪相电压最高与该相相连的元件将导通。如果假定电路工作已进入稳定状态，在t1时刻之前c相VT3正在导通，那么在t1～t2期间内，a相电压ua最高，VT1具备导通条件。t1时刻触发脉冲ug1加在VT1门极上，VT1导通，负载Rd上得到a相电压，即ud=ua，如图1d）所示。在t2～t3期间内，ub电压最高，t2时刻触发脉冲ug2加在VT2门极上，VT2导通，Rd上得到b相电压，ud=ub。与此同时，b点电位通过导通的VT2加在VT1的阳极上。由于此时ub＞ua，使VT1承受反向阳极电压而关断。VT2导通、VT1关断，这样就完成了一次换流。同样，在t3时刻又将发生VT2向VT3的换流过程。可以看出，对于共阴极接法的三相可控整流电路，换流总是由低电位相换至高电位相。为了保证正常的换流，必须使触发脉冲的相序与电源相序一致。由于三相电源系统平衡，则三只晶闸管将按同样的规律连续不断地循环工作，每
三相桥式整流电路设计
一、设计的基本要求 1.1、主要技术数据 1)电源电压：交流220V/50Hz 2)输出电压范围50V~100V 3)最大输出电流：10A 4)具有过流保护功能，动作电流：12A 5)具有稳压功能 6)效率不低于70% 1.2、主要用途 三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。 二、总体方案
三、电路原理说明 3.1、主电路原理说明 3.1.1、工作原理 三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。 假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。相当于晶闸管触发角α=0°时的情况。三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60°。 对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。六个自然换相点把一个周期分成以下六段： 1)ωt1＜ωt≤ωt2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。 2)ωt2＜ωt≤ωt3时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT2导通，ud=uac。 3)ωt3＜ωt≤ωt4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。 4)ωt4＜ωt≤ωt5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。 5)ωt5＜ωt≤ωt6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。 6)ωt6＜ωt≤ωt1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。 通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点： 1)任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便 形成通路 2)晶闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120°，由于共阴极组与共阳 极组的自然换相点互差60°，所以每隔60°有一个元件换相。同一桥臂上的两个元件的触发脉冲互差180°，元件导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。 3)输出电压的波形为线电压的一部分，一周期脉动6次。 4)变压器正负半周都有电流流过，所以没有直流磁化问题，变压器利用效率高。 为了保证任何时刻共阴极组合共阳极组各有一个元件导通，必须对两组中应导通的两个元件同时加触发脉冲。可以采用宽脉冲（脉冲大于60°）或双窄脉冲实现。 2
三相桥式全控整流电路课程设计报告
电力电子技术 课程设计 题目 院系 专业 姓名 年级 指导教师 年月
摘要 电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和亿万人们日常生活的各个领域,进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上。本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压380V经升压变压器后由SCR(可控硅)再整流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率,大电流,高电压,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。本电路图主要由芯片C8051-F020微控制器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR。在负载端取出整流电压,负载电流到C8051-F020模拟口,然后由MCU处理后发出信号控制SCR的导通角的大小。在本课题设计开发过程中,我们使用KEIL-C开发软件,C8051开发系统及PROTEL-99,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。 关键字：MCU ; SCR; 电力电子; 导通角; KEIL-C
目录 摘要 (2) 1、原理及方案 (4) 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 (18) 5.3 仿真结构分析 (19) 课程设计体会 (21)
三相桥式全控晶闸管整流电路设计
《电力电子技术》 三相桥式全控晶闸管整流电路
目录 一设计要求 (1) 1.1概述 (1) 1.2设计要求 (1) 二小组成员任务分工........................................................................ 错误!未定义书签。三三相全控桥式主电路原理分析 (2) 3.1总体结构 (2) 3.2主电路的分析与设计 (2) 3.1.1整流变压器的设计原理 (2) 3.1.2变压器参数计算与选择 (3) 3.3触发电路的分析与设计 (4) 3.3.1触发电路的选择 (4) 3.3.2 TC787芯片介绍 (4) 3.4电路原理图 (6) 3.5主电路工作原理 (7) 3.6晶闸管保护电路的分析与设计 (7) 3.6.1晶闸管简介 (7) 3.6.2保护电路 (7) 3.6.3晶闸管对电网的影响 (8) 3.6.4晶闸管过流保护电路设计 (8) 四仿真模型搭建及参数设置 (10) 4.1主电路的建模及参数设置 (10) 4.2控制电路的建模与仿真 (11) 五仿真调试 (14) 六设计心得........................................................................................ 错误!未定义书签。
一设计要求 1.1概述 首先我们要设计出整体的电路分别包括主电路，触发电路以及晶闸管保护电路。主电路运用的是整流电路。整流电路是电力电子电路中经常用的一种电路，它将交流电转变为直流电。这里要求设计的主电路为三相全控桥式晶闸管整流电路。整流电路将交流电网中的交流电转变成直流电，但为了保护晶闸管正常工作，需要围绕晶闸管设计触发电路、过电压和过电流保护电路。因此我们可以设计出整体的程序框图之后按照框图进行接下来的电路设计。三相全控桥式晶闸管整流电路需要使用交流、直流和触发信号,而且还存在电容和电感等非线性元件,如果采用传统的方法,分析和运算都非常繁琐。然而应用Matlab的可视化仿真工具simulink对三相全控桥式晶闸管整流电路进行仿真分析时，所有元器件及连线都可以用软件方式实现,直观性很强。同时Matlab提供了参数设置界面，可以通过界面方便地改变电路参数,获得直观的仿真波形。 1.2设计要求 主要任务是我们以小组为单位完成三相全控桥式晶闸管整流电路设计。首先我们要有三相全控桥式主电路设计(包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择)。接下来讨论晶闸管电路对电网的影响及系统功率因数。其次是各个电路设计。触发电路设计：触发电路选型(可使用集成触发器)，同步信号的定相等。晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。各个电路设计完后要进行分析可行性。最后提供系统电路图纸以及提供MATLAB仿真模型一份。具体为对三相全控桥式晶闸管整流电路的主电路﹑触发电路及其保护电路等进行设计，并确定各元器件参数，分析系统性能。由题目可知，供电电压为380V市电电压而整流电路的负载额定电压值为220V，同时题目性能要求整流输出直流电压为0~220V，所以整流电路的输入电压最大值应为220V，实现380V电压到220V的电压可以使用合适型号的变压器实现，本设计采用即选用合适的变压器实现降压。而整流电路通常都是采用变压器实现降
三相桥式全控整流电路的设计
课程设计任务书 学生姓名：杨专业班级：自动化 指导教师：工作单位：信息工程系 题目：三相全控桥式整流电路的设计 一．初始条件： 1．直流电动机额定参数： PN=10KW, UN=220V, IN =50A, n=1000r/min，电枢电阻 N Ra=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感LD =7mH，励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6A. 2.进线交流电源：三相380V 3.性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为 5A。使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。 二．要求完成的主要任务： 1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。 2.触发电路设计。触发电路选型（可使用集成触发器）。 3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。 4.提供系统电路图纸不少于一张。 三．时间安排： 指导老师签字：年月日
1引言 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路, 不仅用于一般工业, 也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域. 因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义, 这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环, 而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用. 因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 2设计的步骤 ⑴根据给出的技术要求，确定总体设计方案 ⑵选择具体的元件，进行硬件系统的设计 ⑶进行相应的电路设计，完成相应的功能 ⑷进行调试与修改 ⑸撰写课程设计说明书 3设计方案选择及论证 3.1三相桥式全控整流电路（如图3-1） 应用最为广泛，共阴极组——阴极连接在 一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组—— 阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）编 号：1、3、5，4、6、2阻感负载时的工作情况 a≤60°时，u d波形连续，工作情况与带电阻负载 时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压 u d波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在 于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载 上，得到的负载电流i d波形不同。阻感负载时，由 于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电 感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水图3-1 三相桥式全控整流电路 平线。a >60°时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时u d波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，u d波形会出现负的部分带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90°。三相桥式整流电路带阻感负载，a =30°时的波形如图3-2所示。 定量分析 当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a≤60°时）的平均值为：
毕业设计 毕业论文 三相桥式全控整流电路的设计
毕业设计毕业论文三相桥式全控整流电路的设计三相桥式全控整流电路的设计 姓名: 班级: 学号: 指导教师: 辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表 评定 评定指标标准 合格不合格 单元电路及合理性 整体设计方案正确性评 创新性 是否进行仿真定 或实践 技术指标或性能仿真或实践 标 符合设计要求 有完成结果准 格式正确 设计报告内容充实 语言流畅
总成绩 日期年月日 课程设计任务书一、设计题目 三相桥式全控整流电路带反电动势负载的设计 二、设计任务 1. 反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续; U2. =220V，晶闸管导通角α=30?。 2 只要设计一个带反电动势负载的三相桥式全控整流电路，对电路的带负载能力、输入与输出功率因数、谐波含有率及畸变等指标不作详细的规定。三、设计计划 第1天查阅相关材料，熟悉设计任务; 第2天:主电路的确定; 第3天:触发电路开关器件的选择; 第4天:保护电路的设计及参数计算; 第5天:设计总体电路图 四、设计要求 1. 主电路的设计及原理说明; 2(触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析; 3(保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析; 4(各参数的计算(包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功 指导教师: 教研室主任: 时间: 年月日
摘要 在某种程度上，随着性能优良的电力MOSFET和IGBT的推广应用，特别是近年来IGBT的制造及应用技术的进一步成熟，晶闸管相控整流电路的应用似乎受到了限制。但是，由于晶闸管的耐高电压、大电流的能力在所有电力电子器件中具有无可比拟的优势，因此，使用晶闸管作开关器件的三相全控整流电路一般用于大功率的场合。本次设计三相全控整流电路，主要设计触发电路，开关器件的选择。为了防止电网电压及其他影响，又设计了过电压保护和过电流保护以及缓冲电路和滤波电路。整体电路的设计是本设计的重点，具体参数的计算也是本设计的重点。 关键词:主电路;晶闸管;触发电路;保护电路 目录 第一章系统设计设计思路及系统框图...........................................................1 第二章主电路原理及电路图.. (2) .3 第三章触发电路.....................................................................................3.1 触发电路的选择.................................................................................3 3.2 触发电路原理...........................................................................,,......3 第四章开关器件触发次序及相位分析...........................................................5 第五章保护电路原理及电路图.. (6) 5.1 过电压保护.......................................................................................6 5.2过电流保护........................................................................................6 第六章缓冲电路及滤波网络 (8) 6.1缓冲电
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 D
应用中较少。而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线。在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。当功率超过4KW时，考虑到三相负载的平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。 第三章电路设计 3.1 主电路原理分析 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。编号如图示，晶闸管的导通顺序 为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 图3-1 主电路原理图
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；共阴极组T1，T3，T5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=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l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。同理，三相半波整流电路称为3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的移相范围是O～2π／3；当O≤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，个晶闸管导通小于2π／3。23α=π／3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。 第四章仿真分析 4．1 建立仿真模型 （1）首先建立一个仿真的新文件，命名为EQ。 （2）提取电路与器件模块，组成上述电路的主要元件有三相交流电源，晶闸管、 RLC负载等。 表4-1 三相整流电路模型主
三相全控桥式整流电路
课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 自动化0602班 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载） 初始条件: 1. 反电动势负载，E=60V ，电阻R=10Q,电感L 无穷大使负载电流连续； 2. U 2=220V ，晶闸管触发角a =30 °; 3. 其他器件如晶闸管自己选取。 要求完成的主要任务： （包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具 体要 求） 1. 主电路的设计及原理说明； 2. 触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析; 3. 保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析; 4. 各参数的计算（输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析） 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名: 摘要 整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。 大多数整流电路由变压器、 整 流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀 等领域得到广 5. 应用举例； 6. 心得小结。 时间安排： 7月6日 7月7日 7月8日-9日 7月10日 查阅资料 方案设计 馔写电力电子课程设计报告 提交报告，答辩
泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整 流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 关键词：整流，变压，触发，过电压，保护电路。
三相桥式整流及有源逆变
三相桥式整流及有源逆变
实验报告 课程名称： 电力电子技术 指导老师： 马 皓 成绩： 实验名称： 三相桥式整流及有源逆变 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1. 熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。 2. 了解集成触发器的调整方法及各点波形。 3. 对三相桥式全控整流及有源逆变电路的特性进行研究。 专业： 电子 信息工程 姓名： 装 订
二、实验内容和原理 1. 三相桥式全控整流电路实验（带电阻－电感性负载）。 2. 三相桥式有源逆变电路实验。 3. 观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。 习惯上给6只晶闸管编号，共阴极的三只依次为1、3、5，共阳极的三只依次为4、6、2，即VT1和VT4 接A相，VT3和VT6接B相，VT5和VT2接C相。为保证电路正常工作，晶闸管的触发脉冲通常是双窄脉冲。 在三相桥式全控整流电路中，以自然转换点作为控制角α的起算点，该点比相应的相电压波形过零点 滞后30°，即VT1、VT3、VT5的自然转换点，分别滞后于A、B、C相电压正向过零点30°；VT4、VT6、VT2 的自然转换点，分别滞后于A、B、C相电压负向过零点30°。 在三相桥式全控整流电路中，必须保证有二只晶闸管同时导通，才能形成电路回路，且每只管子导通120°（强感性负载下）。由于电路中共阴极与共阳极
流过每只晶闸管的电流有效值应根据电流的连续与断 续情况分别计算得出。 当感性负载时，其输出电流连续，输出电压的平均值为 当三相桥式整流电路的负载是电感性负载，且有直流侧电源时，控制角α > 90°，电路则工作在有源逆 变状态（直流侧电源ED 必须稍大于Ud，为逆变提供能量）。注意，半控桥电路或有续流二极管的电路， 因为不可能输出负电压，也不允许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实现有源逆变。 为了区别于控制角α，通常用β 角表示逆变角，控制角α 和逆变角β 之间的关系为α + β = 180°。在有 源逆变电路中，以α = 180°的为β 角的起算点，往左移β 角施加触发脉冲。当控制角α > 90°时，输出电压 的平均值为负，因此逆变角的移相范围为0 ≤ β < 90°。 在实际应用中，三相桥式全控整流电路在整流工作时，若发生触发脉冲缺失或触发脉冲太小太窄，无
三相桥式全控整流
三相桥式全控整流 介绍 三相桥式全控整流是一种电力电子设备，用于将交流电转 换为直流电。它具有全控性能，即能够实现对输入交流电的任意控制。 在现代电力系统中，交流电是主要的电力供应形式。然而，很多电子设备和装置需要直流电才能正常工作。因此，需要将交流电转换为直流电。三相桥式全控整流器正是为了满足这个需求而开发的。 原理 三相桥式全控整流器由四个可控硅组成，这些可控硅分别 连接在一个桥式整流电路的四个支路上。这四个支路分别由一个变压器的两个次级线圈、一个交流电源相中点和地线连接而成。 每个可控硅可以通过触发控制电路来控制通导时机和通导 角度，从而控制输出电流的大小和方向。通过适当的触发控制信号，可以实现对输入交流电的全面控制。
优点 三相桥式全控整流具有以下优点： 1.全控性能：通过合适的触发控制信号，可以实现对 输入交流电的任意控制。 2.高效率：采用可控硅作为开关元件，具有较低的导 通损耗和开关失真。 3.稳定可靠：整流器采用四个可控硅组成的桥式电路，具有稳定可靠的工作性能。 4.节能环保：采用全控硅和桥式整流电路，具有较高 的能量转换效率和较低的谐波产生。 应用 三相桥式全控整流器广泛应用于以下领域： 1.电力系统：用于将交流电转换为直流电，供应给电 力系统中的电子设备、装置和设施。 2.工业自动化：用于工业自动化控制系统中的电子设备、驱动器和电源。
3.电动机驱动：用于电动机驱动系统中的电源和电能 转换装置。 4.光伏发电：用于光伏发电系统中的电流转换和能量 管理。 5.变频器：用于变频器控制系统中的电源和电能传输。 6.电动汽车：用于电动汽车充电桩和电能传输系统中。结论 三相桥式全控整流器是一种非常重要的电力电子设备，能 够将交流电转换为直流电，并通过全面的控制方式满足各种需求。它具有全控性能、高效率、稳定可靠、节能环保等优点，并广泛应用于电力系统、工业自动化、电动机驱动、光伏发电、变频器和电动汽车等领域。
三相桥式全控整流电路课程设计
目录 1. 绪论 (1) 2. 主电路设计及原理 (2) 2.1总体框架图 (2) 2.2三相桥式全控整流电路原理 (2) 2.3 实验内容 (5) 3. 单元电路设计 (7) 3.1 主电路 (7) 3.2 触发电路 (7) 3.3 保护电路 (8) 3.4 硬件电路PCB版图 (11) 顶层视图 (11) 3.4.2 底层视图 (12) 3.4.3 顶层覆盖图 (12) 3.4.4 3D视图 (13) 4 .电路分析及仿真 (14) 带电阻负载波形分析 (14) 三相桥式全控整流电路定量分析 (16) 4.2.1 仿真模型图 (19)
4.2.2 仿真实验结论 (19) 5. 结论 (20) 6. 参考文献 (22) 7. 附录 (23) 第一章绪论 整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀直流电源等。整流电路就是把交流电能转换为直流电能电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路与滤波器等组成。它在直流电动机调速、发电机励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。 整流电路通常由主电路、滤波器与变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管与晶闸管组成。滤波器接在主电路及负载之间，用于滤除脉动直流电压中交流成分。变压器设置及否视具体情况而定。变压器作用是实现交流输入电压及直流输出电压间匹配以及交流电网及整流电路之间电隔离（可减小电网及电路间电干扰与故障影响）。整流电路种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 把交流电变换成大小可调单一方向直流电过程称为可控整流。整流器输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小要求，或者为了提高可控整流装置功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成全控整流主电路，其输出端负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感
三相桥式全控整流电路设计
1 主电路的设计与原理说明 1。1 主电路图 图1—1中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)为共阳极组.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。此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V,电阻R=10Ω,电感L 无穷大使负载电 流连续。其原理如图1所示。 图1-1 三相桥式全控整理电路原理图 1。2 主电路原理 为说明此原理,假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通.而对于共阳极组的三个晶闸管，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。 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d u 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 1d u 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2d u 为相电压在
三相桥式全控整流电路
1系统概述 整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。可从各种角度对整流电路进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。由电力二极管等不可控器件构成的整流电路叫做不可控整流电路，由晶闸管等半控器件构成的整流电路称为半控型整流电路，由门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）以及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等全控型器件构成等的整流电路称为全控整流电路。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。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。 本系统属于三相桥式全控整流电路，而三相可控整流电路一般有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路。三相半波可控整流电路只需要三个晶闸管，若带阻感负载，则只在正半周开通。三相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次测电流中含直流分量，造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的。因此，实际中一般不采用半波整流，而采用全波整流。 三相可控整流电路中应用较多的是三相桥式全控整流电路，共六个晶闸管组成三对桥臂。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在u2一个周期内，整流电压波形脉动6次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率也高。
1.1总体方案设计 现要设计一三相桥式半控整流电路，带直流电动机负载，电压调节范围为0～220V。整个系统可分为主电路和触发电路两部分，总体结构框图如下图1所示： 1.2系统工作原理 在系统主电路中，首先由主变压器将电网电压变换为需要的交流电压，接着由整流桥将交流电转化为直流电供给直流电动机负载。故主电路是典型的三相桥式整流电路带阻感负载。 而除了主电路以外，系统还有控制电源电路和触发电路。控制电源电路通过7815芯片将电网交流电整理输出为+15V，提供触发电路的+Uco；通过7915芯片将电网交流电整理输出为-15V，提供触发电路的-Up. 触发电路结构机构相对比较复杂，由同步变压器，脉冲变压器，3个KJ004集成块和1个KJ041集成块组成。可以形成6路双脉冲，分别去控制主电路的6个晶闸管。触发器按一定的顺序输出脉冲，这样可以使主电路3组晶闸管依次打开。