三相半波可控整流电路__课程设计..

《电力电子技术课程》课程设计说明书

课程名称：三相半波可控整流电路设计

学院：电气与信息工程学院

专业：电气工程及其自动化

学生姓名：黄亚娟

学号： ***********

****：***

时间: 2013年6月9日

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，晶闸管，额定。

目录

摘要 (2)

目录 (3)

引言 (4)

一、三相半波整流电路原理分析 (4)

1.1.1 纯电阻性半波整流电路原理组成 (4)

1.2.1主电路设计 (4)

1.3.1 电路原理波形分析 (5)

二、三相半波整流电路数量分析 (7)

2.1.1 输出值的计算 (7)

2.2.1晶闸管的有效值 (8)

三、器件额定参数计算 (8)

3.1.1 变压器参数 (8)

3.2.1 晶闸管参数 (8)

3.3.1 变压器容量 (8)

3.4.1 晶闸管额定电压 (8)

3.5.1 晶闸管额定电流 (8)

四、MATLAB软件介绍 (9)

五、MATLAB软件电脑仿真 (11)

5.1.1 MATLAB软件运用电脑仿真电路模型 (11)

5.2.1纯阻性负载三相半波可控整流电路仿真图像 (11)

5.3.1 仿真结果和实际原理分析比较 (12)

六、心得体会 (12)

七、参考文献 (13)

八致谢 (14)

引言

基于 Matlab 的应用范围非常广，包括在信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。运用 Matlab 软件的处理能力，我们对三相桥式整理电路进行仿真分析，对纯电阻性负载及电阻电感性负载时的工作情况进行对比分析与研究，用Matlab 软件自带的 Power System 工具箱进行仿真，给出仿真结果，检验所建模型的正确性。

一、三相半波整流电路原理分析

1.1 .1纯电阻性半波整流电路原理组成

三相半波可控整流电路纯电阻性负载，如图所示。图中T为整流变压器，为了得到中性线，整流变压器的二次接成星形，一次绕组接成三角形，使三次谐波都能够通过，减少了高次谐波对电网的影响。为了得到零线，整流变压器的二次绕组必须接成星形，而一次绕组多接成三角形，使其3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响。三个晶闸管的阳极分别接入u、v、w三相电源，它们的阴极连接在一起，称共阴极接法，这对触发电路有公共线者连线较方便，用得较广。

1.2.1主电路设计

其原理图如图1所示。

图1 三相半波可控整流电路原理图

1.3.1 电路原理波形分析

图 1.1三相半波可控整流电路电阻负载，α=120°时的波形稳定工作时，三个晶闸管的触发脉冲互差120º，规定ωt=2π/3为控制角α的起点，称为自然换相点。三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正半周波形的交叉点，在各相相电压的ωt=2π/3处。

在ωt1时刻触发VT1，在ωt1～ωt2区间有uu＞uv、uu＞uw，u相电压最高，VT1承受正向电压而导通，输出电压ud＝uu。其他晶闸管承受反向电压而不能导通。VT1通过的电流iT1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等。

在ωt2时刻触发VT2，在ωt2～ωt3区间 v相电压最高，由于uu＜uv，VT2

承受正向电压而导通， ud＝uv。VT1两端电压uT1=uu-uv= uuv<0，晶闸管VT1承受反向电压关断。

在VT2导通期间，VT1两端电压uT1= uu-uv= uuv。在ωt2时刻发生的一相晶闸管导通变换为另一相晶闸管导通的过程称为换相。

在ωt3时刻触发VT3，在ωt3～ωt4区间w相电压最高，由于uv＜uw，VT3承受正向电压而导通，ud＝uw。VT2两端电压 uT2= uv-uw=uvw<0，晶闸管VT2承受反向电压关断。在VT3导通期间VT1两端电压uT1= uu-uw= uuw。

这样在一周期内，VT1只导通2π/3，在其余π/3时间承受反向电压而处于关断状态。只有承受高电压的晶闸管元件才能被触发导通，输出电压ud波形是相电压的一部分，每周期脉动三次，是三相电源相电压正半波完整包络线，输出电流id与输出电压ud波形相同 (id=ud/R)。

电阻性负载α=0º时，VT1在VT2、VT3导通时仅承受反压，随着α的增加，晶闸管承受正向电压增加；其他两个晶闸管承受的电压波形相同，仅相位依次相差120º。增大α，则整流电压相应减小。

α=30º是输出电压、电流连续和断续的临界点。当α＜30º时，后一相的晶闸管导通使前一相的晶闸管关断。

当α＞30º时，导通的晶闸管由于交流电压过零变负而关断后，后一相的晶闸管未到触发时刻，此时三个晶闸管都不导通，直到后一相的晶闸管被触发导通。

从上述波形图可以看出晶闸管承受最大正向电压是变压器二次相电压的峰值，UFM =U2，晶闸管承受最大反向电压是变压器二次线电压的峰值，URM=× U2 =U2。α=150º时输出电压为零，所以三相半波整流电路电阻性负载移相范围是

0º～150º。

如果将电路中的晶闸管换成整流管，那么整流元件就在Wt1.Wt2.Wt3，处自然换相，并总是换到电压最高的一相上去，相应的输出a相，b相，c相电压。因此相电压的交点就是三相半坡电路的自然换相点，即该出的a=0°。在Wt1--Wt 2期间内，a相电压U最高，在Wt2--Wt3期间内，b相电压最高，在Wt2时刻触发晶闸管T2,可使T2导通，此时T1因承受反向电压而关断，负载上得到b相电压Ub...如此，各晶闸管都按同样的规律依次触发导通并关断前面一个已导通的晶闸管。

图（a）所示，是三相电压触发脉冲。