电力电子课程设计三相交流调压电路研究
电力电子课程设计三相可控整流电路
目录第1章概述 (2)第2章方案确定 (3)2.1原始数据 (3)2.2设计任务 (3)2.3设计要求 (3)2.4方案分析 (3)2.5方案选择 (4)第3章电路设计 (5)3.1主电路 (5)3.2触发电路 (9)3.3保护电路 (10)3.4控制电路 (13)第4章主电路元件计算及选择 (14)4.1变压器参数计算 (14)4.2电力电子器件电压、电流等定额计算 (15)4.3平波电抗器电感值的计算 (16)4.4电容滤波的电容计算 (16)第5章设计总结与体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)第1章概述目前，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。
三相交流调压电路教学设计2.
授课班级
电力1601
授课顺序
44
学习项目
第七章交流调压
工作任务
任务三三相交流调压电路
素质目标
1、三相三线制交流调压电路
2、晶闸管与负载联结成内三角形的三相交流调压电路
1、具有认识各个元件的图形符号的能力。
2、具有分析电路原理的能力。
1、有良好的心理素质和敬业精神，遵守职业道德。
多媒体
图文式
互动式
31-40分钟
晶闸管与负载联结成内三角形的三相交流调压电路
晶闸管与负载联结成内三角形的三相交流调压电路用三对反并联晶闸管联结成三相三线交流调压电路三相晶闸管接于星形负载中性点的三相交流调压电路
多媒体
图文式
互动式
5-30分钟
三相三线制交流调压电路
（1）每相电路必须通过另一相形成回路。
（2）负载接线灵活，且不用中性线。
（3）晶闸管的触发电路必须是双脉冲，或者是宽度大于60°的单脉冲。
（4）触发脉冲顺序和三相全控桥一样，为T1～T6，依次间隔60°；
（5）电压过零处定为控制角的起点，a角移相范围是0°～150°；
（6）输出谐波含量低，无3次谐波分量。
三相三线制交流调压电路，改变a，电路中晶闸管的导电模式：
（1）当0°≤a<60°时，三个晶闸管导通与两个晶闸管导通交替，每管导通180°－a；但a=0°时一直是三管导通，图3-19(a)所示为a=30°时的负载电压波形。
图3-19 (a) a=30°时负载相电压波形
2、具有团队精神和协调工作能力、管理能力和全局观念。
学生特
征分析
1、学生基本知识概念清楚。
2、学习行为灵活，具有合适的学习方法。
三相交流调压电路设计实验报告
实训报告二级学院：自动化学院课程名称：电力电子技术设计题目：三相交流调压电路设计姓名：学号：设计班级：指导教师：设计时间：目录1 电力电子仿真工具介绍.........................................1.1 Matlab介绍..................................................................1.2 SIMULINK仿真工具简介........................................................ 2电力电子器件测试.............................................................2.1 实验目的.................................................................2.2 实验原理.................................................................2.3 实验内容.................................................................2.4 计算机仿真测试过程.......................................................2.5 总结与心得...............................................................3 三相交流调压电路.............................................................3.1实验目的.....................................................................3.2实验原理.....................................................................3.3实验内容.....................................................................3.4计算机仿真过程及输出结果..................................................... 4总结及实训体会................................................................ 5附录.............................................................................1电力电子仿真工具介绍1.1 Matlab介绍MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，MATLAB 是Matrix Laboratory 的缩写意为矩阵工厂（矩阵实验室）。
三相交流调压实验报告
无中线星形联结三相交流调压电路的仿真模型如图 7-2 所示，该模型实际上由三个单相交流调压电路组成，图中 VT1，2、VT3，4 和 VT5，6 分别为双向晶闸管开关模块，pulse1，2、pulse3，4 和 pulse5，6 是相应晶闸管的触发模块，双向晶闸管开关模块和触发模块结构均与单相交流调压的模型相同。为了观察方便，在触发模块的移相控制输入端接入了一个控制角与移相控制电压 Uct的变化函数:
Uct = 10u1/180
式中，u1为控制角（度），由常数模块@设定。
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沈阳工业大学本科生实验报告（适用于理、工专业）
五、实验记录：
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沈阳工业大学本科生实验报告（适用于理、工专业）
六、数据处理及分析：
R负载0度三相输出电压 URa、URb和URc波形图:
沈阳工业大学本科生实验报告（适用于理、工专业）
七、实验总结：
通过这次实验我熟悉 Matlab 仿真软件和 Simulink 模块库，并掌握了无中线星形联结三相交流调压电路的工作原理、工作情况和工作波形。
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R负载30度三相输出电压 URa、URb和URc波形图:
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沈阳工业大学本科生实验报告（适用于理、工专业）
R负载60度三相输出电压 URa、URb和URc波形图:
R负载120度三相输出电压 URa、URb和URc波形图:
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2. 掌握无中线星形联结三相交流调压电路的工作原理、工作情况和工作波形。
二、实验仪器：
三相交流调压电路实验实验报告
三相交流调压电路实验实验报告实验日期：2021年11月1日实验地点：XXX实验室一、实验目的1.了解三相交流电路的基本特点。
2.掌握三相交流调压电路的组成及原理。
3.掌握三相半波可控整流电路及三相全波可控整流电路的调压方法。
二、实验器材1.三相交流电源模块。
4.示波器。
5.直流电压表。
6.多用表。
7.接线板及导线。
三、实验原理三相电路是指电压或电流具有三个相位、相互相位差相等、频率相等的交流电。
三相交流电源是工业中最常用的电源形式。
三相交流电路具有以下特点:(1)电源电压稳定，电流平衡分配。
(2)发电机功率密度高，体积小，重量轻。
(3)运行平稳可靠，可实现无级调速。
(4)经济性高，在运输、建设、运行费用方面有一定优势。
2.三相半波可控整流电路半波可控整流电路是一类基础的电力电子电路，可以将交流电变成脉动的直流电。
三相半波可控整流电路由三个半波可控整流单元组成。
通过控制晶闸管的导通，实现输出电压的控制。
四、实验步骤2.连接多用表测量三相交流电源的电压。
3.连接示波器观测输出电压波形。
4.通过调节触发电路中的电压，调节输出电压大小。
5.记录输出电压大小及波形。
五、实验结果输出电压大小为12V，实验结果见图1。
六、实验分析此次实验通过搭建三相半波可控整流电路及三相全波可控整流电路，掌握了三相交流调压电路的组成及调压原理。
实验结果表明，三相半波可控整流电路与三相全波可控整流电路的实验结果大小略有差异，应注意控制输出电压的大小和稳定性，实现准确调压。
三项交流电路设计课程设计
大学课程设计报告所属院系：电气工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电路设计题目：三相交流电路班级：学生姓名：学生学号：指导老师 : 完成日期： 2017年6月28日电气短学期课程设计三相交流电路一．实验目的1.掌握三相负载做星形和三角形连接的方法，2.验证并分析三相负载的相电压与线电压、相电流与线电流之间的关系。
3.对三相星形不对称负载所发生的现象加以分析说明。
4.熟悉并掌握Multisim 的使用及基本操作。
绘制出基本电路图。
二．三项负载做星形连接1.定义如图2-1所示，当Z A=Z B =Z C =Z 时，称为对称三项负载。
电压向量关系： ..303︒∠=A AB （1） 有效值关系： p 3t = （2） 2.实验工具 Multisim 软件3.星形连接的对称三项负载电路图图2-1星形连接的对称三项负载电路图4.对称三相电路负载作星形相电压与线电压的实验图图2-2对称三相电路负载作星形的实验图（有中线）图2-3对称三相电路负载作星形的实验图（无中线）5.对称三相电路负载作星形数据分析表1 对称三相电路负载作星形实验数据测量项目Y0连接Y连接线电流相电流I A(A) 0.220 0.220 I B(A) 0.220 0.220 I C(A) 0.220 0.220线电压U AB(V) 381.051 381.051 U BC(V) 381.051 381.051U CA(V) 381.051 381.051 相电压U AN(V) 220 220U AN(V) 220 220U AN(V) 220 220 备注Y0连接表示有中线，Y连接表示无中线可以验证：对称三相电路负载做星形连接时，线电流与相电流相等，线电压是相电压的3倍。
三．不对称三相电路负载做星形连接1.定义如图2-1，当Z A≠Z B≠Z C≠Z时，称为不对称三相负载。
在星形联接的不对称三项负载电路中，若要保证三相不对称负载的相电压对称，必须采用三相四线制接法，即必须有中线。
实验5《三相交流电路的研究》
实验《三相交流电路的研究》一、实验目的1、 掌握三相负载星形连接及三角形连接方法。
2、 学会两种接法下，线电压、相电压及线电流、相电流的测量方法。
3、 分析不对称负载星形连接时，中线的。
二、实验原理介绍电源用三相四线制向负载供电，三相负载可接成星形（又称‘Y ’形）或三角形（又称‘Δ’形）。
当三相对称负载作‘Y ’形联接时，线电压ＵＬ是相电压U P 的3倍，线电流ＩＬ等于相电流ＩＰ，即：P L P L I I U U == ,3，流过中线的电流ＩN ＝０；作‘Δ’形联接时，线电压U L 等于相电压U P ，线电流I L 是相电流I P 即：P I不对称三相负载作‘Y ’联接时，必须采用‘Y O 相不对称负载的每相电压等于电源的相电压（三相对称电压）载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，压又过低，使负载不能正常工作；对于不对称负载作‘Δ’联接时，I L p ，但只要电源的线电压U L 对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。
本实验中，用三相调压器调压输出作为三相交流电源，用三组白炽灯作为三相负载，线电流、相电流、中线电流用电流插头和插座测量。
三、实验设备1、NEEL-II 型电工电子实验装置。
2、三相交流电源、交流电压表、电流表。
四、实验内容1．三相负载星形联接（三相四线制供电）（必作）实验电路如图1所示，将白炽灯按图所示，连接成星形接法。
用三相调压器调压输出作为三相交流电源，具体操作如下：将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为0V 的位置（即逆时针旋到底的位置），然后旋转旋钮，调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220Ｖ。
测量线电压和相电压，并记录数据。
在用到NEEL-II 组件时，两个灯炮应该串联，做不对称实验时，将第四相灯泡并到另三相灯泡的任意一相即可。
(1)在有中线的情况下，用高压电流取样导线测量三相负载对称和不对称时的各相电流、中线电流,并测量各相电压，将数据记入表1中，并记录各灯的亮度。
三相交流电路研究实验报告
三相交流电路研究实验报告三相交流电路研究实验报告引言：三相交流电路是现代电力系统中最常见的电路之一。
在电力传输和工业应用中，三相交流电路具有高效、稳定和可靠的特点。
本实验旨在研究三相交流电路的基本原理和特性，并通过实验验证理论结果。
一、实验目的本实验的主要目的是研究三相交流电路的特性，包括相电压、线电压、相电流和线电流之间的关系，以及功率的计算和传输方式。
二、实验装置本实验采用以下装置：1. 三相交流电源：提供三相电压和电流。
2. 三相负载电阻：用于模拟实际负载。
3. 电压表和电流表：用于测量电压和电流。
4. 电源开关和保险丝：用于控制电路和保护装置。
三、实验步骤1. 连接电路：将三相交流电源与三相负载电阻依次连接，确保电路连接正确。
2. 测量电压：使用电压表分别测量三相电压和线电压，并记录测量结果。
3. 测量电流：使用电流表分别测量三相电流和线电流，并记录测量结果。
4. 计算功率：根据测量结果计算三相功率和总功率，并记录计算结果。
四、实验结果根据实验数据，我们得到了以下结果：1. 相电压和线电压之间的关系：相电压和线电压之间存在根号3的关系，即相电压等于线电压乘以根号3。
2. 相电流和线电流之间的关系：相电流和线电流相等。
3. 三相功率和总功率的计算：三相功率等于相电压乘以相电流乘以根号3，总功率等于三相功率之和。
五、实验分析通过实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 三相交流电路中，相电压和线电压之间的关系是固定的，可以通过测量线电压来计算相电压。
2. 相电流和线电流之间的关系是相等的，这是由于三相电路中的负载是均衡的。
3. 三相功率和总功率的计算公式可以帮助我们准确计算功率，并为电力系统的设计和运行提供依据。
六、实验总结本实验通过对三相交流电路的研究和实验验证，深入了解了三相电路的基本原理和特性。
通过测量和计算，我们得出了相电压、线电压、相电流、线电流和功率之间的关系，为电力系统的设计和运行提供了重要的参考依据。
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电力电子技术课程设计班级建电1101班学号111705135姓名徐瞳扬州大学能源与动力工程学院建筑电气与智能化二零一四年一月目录一．课程设计题目二．课程实际目的三．课程设计内容四．所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形) 五．电路的设计过程六．各参数的计算七．仿真模型的建立，仿真参数的设置八．进行仿真实验，列举仿真结果九．对仿真结果的分析十．结论十一．课程设计参考书一、课程设计题目三相交流调压电路研究二、课程设计目的（1）了解三相交流调压触发电路的工作原理。
（2）加深理解三相交流调压电路的工作原理。
（3）了解三相交流调压电路带不同负载时的工作特性。
（4）掌握三相交流调压电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。
三、课程设计内容1 主电路方案确定2 绘制电路原理图、分析理论波形3 器件额定参数的计算4 建立仿真模型并进行仿真实验6 电路性能分析输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等四、所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形)交流调压器应采用宽脉冲进行触发。
实验装置中使用后沿固定、前沿可变的宽脉冲链。
实验电路如图A所示。
它由三个单项晶闸管交流调压器组合而成，三相负载接Y形，公共点为三相调压器中线，其工作原理和波形与单相交流调压想通。
图中晶闸管触发导通的顺序为VT1→VT2→…→VT6。
由于存在中性线，每一相可以作为一个单相调压器单独分析，各相负载电压和电流仅与本相的电源电压、负载参数及控制角有关。
整流电压平均值的计算分如下两种情况：（1）α≤30°时，负载电流连续，有U o=1/(2π/3) ∫π/6+α5π/6+α√2U2sinωtd(ωt)=3√6/(2π)U2cosα=1.17U2cosα当α=0时，U0最大，U0=1.17 U2（2）α＞30°时，负载电流断续，晶闸管断续，晶闸管导通角减小，此时有U o=1/(2π/3)∫π/6+απ√2U2sinωtd(ωt)=3√2/(2π) U2[1+cos(6/π+α)]=0.675U2[ 1+cos(π/6+α)]负载电流平均值为I o=U o/R P晶闸管承受的最大反向电压为U RM=√2×√3U2=2.45 U2U FM=√2 U2由于晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压U0，其最小值为零，而晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值。
图A 三相交流调压实验电路图五、电路的设计过程①三相交流调压器触发电路的调试（DJK02上“触发电路”的调试）②三相交流电压电路带电阻性负载使用正桥晶闸管VT1~VT6，按图A连成三相交流调压主电路，其触发脉冲已通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的6个开关扳至“接通”，“U1f”端接地即可。
设置交流峰值电压为100V、频率为50Hz。
晶闸管参数设置：R n=0.001Ω，L on=0H，V f =0.8，C s=250e－9（250×10-9）负载参数设置：R=450Ω，L=0H，C=inf脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置：频率设置为50Hz，脉冲宽度为2％六、各参数的计算U2=U m/√2=100/√2≈70.7V R=450ΩU RM=2.45U2≈173.315V U FM=√2U2≈99.985V α≦30°α=0°U o =1.17 U2=82.719V I o=U o/R≈0.184Ωα=30°U o =1.17 U2cos（π/6）=71.637V I o=U o/R≈0.159Ωα＞30°α=60°U o =0.675U2[1+cos（π/6+π/3）]=47.7225V I o=U o/R≈0.106Ωα=90°U o =0.675U2[1+cos（π/6+π/2）]=23.86125V I o=U o/R≈0.053Ωα=120°U o =0.675U2[1+cos（π/6+2π/3）]=6.3936 V I o=U o/R≈0.0142Ωα=150°U o=0.675U2[1+cos（π/6+5π/6）]=0V I o=U o/R≈0Ω七、仿真模型的建立，仿真参数的设置启动MA TLAB 6.1，进入SIMULINK后新建文档，绘制三相交流调压系统模型图。
双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
设置交流峰值电压为100V、频率为50Hz。
晶闸管参数设置：R n=0.001Ω，L on=0H，V f =0.8，R s=500Ω，C s=250e－9（250×10-9）负载参数设置：R=450Ω，L=0H，C=inf脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置：频率设置为50Hz，脉冲宽度为23％本例中，当α=0°时，Pulse1为0s，Pulse2为0.01s，Pulse3为0.0067s，Pulse4为0.0167s，Pulse5为0.0132s，Pulse6为0.0232s。
当α=30°时，Pulse1为0.0017s，Pulse2为0.0117s，Pulse3为0.0084s，Pulse4为0.0184s，Pulse5为0.0151s，Pulse6为0.0251s。
当α=60°时，Pulse1为0.0033s，Pulse2为0.0133s，Pulse3为0.0099s，Pulse4为0.0199s，Pulse5为0.0165s，Pulse6为0.0265s。
当α=90°时，Pulse1为0.005s，Pulse2为0.015s，Pulse3为0.0117s，Pulse4为0.0217s，Pulse5为0.0184s，Pulse6为0.0284s。
设置好各模块参数后，单击工具栏的▶按钮，得到需要的仿真结果。
八、进行仿真实验，列举仿真结果利用MA TLAB 6.1，进入SIMULINK后新建文档绘制如下模型图进行仿真。
双击各模块，在出现的对话框内设置参数。
设置好参数后，单击工具栏的▶按钮，得到需要的仿真结果。
α=0°时的波形图α=30°时的波形图α=60°时的波形图α=90°时的波形图九、对仿真结果的分析对于三相调压电路而言，通过调节晶闸管来改变控制角α，可以对电路中负载的输出电压造成影响，表现在负载电压U o的复制减小，波形出现延迟现象的程度不同，以及负载电流落后于负载电压，出现畸变的问题。
仿真实验得出的电压有效值和理论值之间是有误差的。
α=0°理论值U o =1.17 U2=1.17 U m/√2=1.17×100／√2≈82.719V实际值U o =100/√2≈70.724V误差σ=|﹙70.724－82.719﹚／70.724|×100％≈16.96 %α=30°理论值U o =1.17 U2cosα=1.17 U m cos(π/6)/√2=1.17×100×﹙√3／2﹚／√2≈71.637V实际值U o =100/√2≈70.724V误差σ=|﹙70.724－71.637﹚／70.724|×100％≈1.29 %α=60°理论值U o =0.675U2[1+cos（π/6+π/3）]≈47.7225V实际值U o =100/√2≈70.724V误差σ=|﹙70.724－47.7225﹚／70.724|×100％≈32.5%由理论值和实际值相比较可以看出电路还存在一定的误差，这可能是由于器件参数选择不准确，读数不精所造成的。
但是，理论值已经近似等于了实际值，实验正确。
十、结论随着电力电子技术的发展，交流调压电路大都采用工作在“交流开关状态”的晶闸管，其实质是在恒定交流电源与负载之间接入晶闸管作为交流电压控制器。
晶闸管的控制方式有两种：一是相位控制，即通过控制晶闸管的导通角来调压；二是周波控制，在一定时间内，控制晶闸管导通的来达到调压的目的。
本次课程设计对基于晶闸管的三相交流调压电路的各个方面进行了详细的分析研究，并通过MATLAB的SIMULINK电力系统工具箱搭建了相应的仿真电路并进行相应的仿真分析，验证了交流调压电路的工作原理和相关谐波问题。
为交流调压电路在电炉的温度控制、灯光调节（如舞台灯光调节）、异步电机软启动、异步电机调速等方面应用奠定了良好的基础。
从理论到实践，在专业课程设计持续的日子里，我学到很多东西。
此次实践不仅可以巩固了我以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过课程设计教育，我认识理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中随时会遇到各式各样的问题，我不断发现自己的不足之处。
整了个设计过程对我而言可以说是困难重重，譬如对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不会查阅资料，觉得无从下手等等。
在课程设计过程中通过互动指导，我根据老师的要求一步一步的制定并依次实施计划，并在设计计划执行过程中学会查阅资料，鼓励克服心理上的不良情绪，不断的学习和解决难题，不断磨练炼我的意志。
此次课程设计为我今后的毕业设计做必要的准备，并为我毕业后的工作学习提供了借鉴思路。
十一、课程设计参考书（1）电力电子技术计算机仿真实验（2）电力电子技术第5版（王兆安刘进军主编）机械工业出版社（3）电路第5版（原著邱关源修订罗先觉）高等教育出版社（4）MATLAB语言与控制系统仿真（孙亮主编）北京大学出版社。