三相桥式全控整流电路电子教案
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 (1)1. 电子技术的发展趋势 (1)2. 本人的主要工作 (2)第2章主电路的设计及原理 (3)1. 总体框图 (3)2. 主电路的设计原理 (3)2.1带电阻负载时 (4)2.2阻感负载时 (7)3. 触发电路 (8)4. 保护电路 (9)5. 参数计算 (10)5.1 整流变压器的选择 (10)5.2 晶闸管的选择 (11)5.3 输出的定量分析 (11)第3章MATLAB的仿真 (12)1. MATLAB仿真软件的简介 (12)2. 仿真模拟图 (13)3. 仿真结果 (13)第4章结束语 (15)参考文献 (16)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。
三相桥式全控整流电路电力电子课程设计
目录第1章概述 (1)第2章主电路设计与分析 (2)2.1整流电路 (2)2.2 三相桥式全控整流电路定量分析 (3)2.3参数设置 (4)2.4 保护电路 (5)第3章控制电路设计与分析 (7)3.1 触发电路 (7)第4章仿真实验 (9)4.1 仿真电路图 (9)4.2 仿真参数及结果 (9)总结与心得 (12)附录 (13)参考文献 (14)第1章概述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。
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。
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电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
第2章主电路设计与分析2.1整流电路三相桥式全控整流电路图如下：图2.1三相桥式全控整流电路图(1)三相桥式全控整流电路的特点：一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
(完整版)三相桥式全控整流电路课程设计
第1章课程设计目的与要求1.1课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。
3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2课程设计的预备知识熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。
1.3 课程设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆.2、技术要求:1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：500W3)、移相范围0º~90º按课程设计指导书提供的课题，根据基本要求及参数独立完成设计。
第2章课程设计方案的选择2.1整流电路单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。
单相桥式全控整流电路（电阻-电感性负载）电路简图如下：TLu(a)图2.1此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
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，变压器的利用率也高。
单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。
单相全控桥式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高了一半。
根据以上的分析，我选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为电阻-电感性负载）。
实验七 三相桥式全控整流电路实验
实验七 三相桥式全控整流电路实验一、实验目的了解三相桥式全控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载，反电动势负载时的工作情况。
二、实验所需挂件及附件1. 电源控制屏2. 三相晶闸管触发电路3. 双踪示波器，万用表4. 晶闸管主电路5. 可调电阻，电感等三、实验原理1、电阻性负载图7-1 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）及o 0=α波形阴极连接在一起的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。
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。
o 0=α表示各晶闸管从其自然换相点开始触发，得到的输出电压波形为其线电压的包络线。
图7-2 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）o 30=α时波形从图可以看出，当o 60≤α时，u d 波形连续，对于电阻负载，i d 波形与u d 波形形状一样，也连续，每管工作120︒ ，每间隔60︒有一管换流。
60︒为波形连续和不连续的分界点。
α>60︒，由于对应线电压的过零变负，非同一相的共阴极组和共阳极晶闸管串联承受负压而关断，此时输出电压电流为零。
负载电流断续，各晶闸管导通角小于120︒。
晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：时段I II III IV V VI 共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压u du α -u b=u abu α -u c=u αcu b –u c=u bcu b –u a=u bau c –u a=u cau c –u b=u cb三相桥式全控整流电路的特点：（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
三相桥式全控整流电路的工作原理课设
BKP1KP3KP5KP4KP6KP2Ra b cu 图1 三相桥式全控整流电路ωtωtωta b c a b uu 00uu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。
三相桥式全控整流电路课程设计报告
三相桥式全控整流电路课程设计报告目录一、课程概述 (2)1. 课程背景与目的 (2)2. 课程设计任务及要求 (4)二、三相桥式全控整流电路基本原理 (4)1. 三相桥式整流电路结构 (6)1.1 电路组成及工作原理 (7)1.2 电路特点分析 (8)2. 三相桥式全控整流电路工作原理 (9)2.1 触发脉冲的控制 (10)2.2 整流过程的分析 (12)三、电路设计 (14)1. 电路主要参数计算 (15)1.1 输入参数设定 (17)1.2 输出参数计算 (18)1.3 散热设计考虑 (19)2. 电路元器件选择与配置 (20)2.1 整流器件的选择依据 (22)2.2 滤波电容的选择方法 (23)2.3 其他元器件的选择及布局设计 (24)四、仿真分析与实验验证 (26)1. 仿真分析 (27)1.1 仿真模型建立 (28)1.2 仿真结果分析 (29)2. 实验验证过程介绍及结果分析 (30)一、课程概述本课程设计旨在帮助学生深入理解和掌握三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点和工作过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。
通过对三相桥式全控整流电路的设计与实现，使学生在理论知识与实际操作相结合的基础上，提高自己的专业素养和实践能力。
课程背景介绍：简要介绍三相桥式全控整流电路的发展历程、应用领域及其在现代电力系统中的重要性。
课程目标设定：明确本课程设计的目标，包括理论知识的学习和实际应用能力的培养。
课程内容安排：详细阐述本课程设计的主要内容，包括三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点、工作原理及参数计算等。
课程实验与测试：通过实验和测试，验证所学理论知识的正确性，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
课程总结与反思：对本课程设计的过程进行总结，分析存在的问题和不足，并提出改进措施，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
1. 课程背景与目的随着现代电力电子技术的飞速发展，整流电路在各个领域的应用越来越广泛。
三相全控整流电路课程设计
三相全控整流电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解三相全控整流电路的基本原理和组成。
2. 学生能够掌握三相全控整流电路的电路图及其工作过程。
3. 学生能够解释三相全控整流电路中各元件的作用及其相互关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确绘制并分析三相全控整流电路。
2. 学生能够通过实验操作，验证三相全控整流电路的输出波形及其特点。
3. 学生能够解决实际应用中与三相全控整流电路相关的问题，具备一定的电路分析与设计能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术领域的兴趣，激发他们的求知欲和探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验操作的安全性和准确性。
3. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同分析问题、解决问题。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课程性质、学生特点，本课程要求学生在掌握理论知识的基础上，注重实践操作，培养实际应用能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 三相全控整流电路基本原理- 介绍三相交流电源及其特点- 三相全控整流电路的工作原理- 三相全控整流电路的组成及各元件功能教学内容关联教材章节：第三章第三节“三相全控整流电路”2. 三相全控整流电路分析与设计- 电路图绘制及电路参数计算- 输出电压和电流波形的分析- 三相全控整流电路的触发角度与输出电压关系教学内容关联教材章节：第三章第四节“三相全控整流电路的分析与设计”3. 实践操作与实验- 三相全控整流电路的搭建与调试- 观察不同触发角度下的输出波形- 分析实验数据，验证理论分析结果教学内容关联教材章节：第三章实验“三相全控整流电路实验”教学进度安排：第一周：基本原理学习，电路组成和元件功能介绍第二周：电路分析与设计，触发角度与输出电压关系探讨第三周：实践操作与实验，观察与分析实验现象，总结实验结果三、教学方法为了提高教学质量，充分调动学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 对于三相全控整流电路的基本原理、组成和元件功能等理论知识点，采用讲授法进行教学。
三相桥式全控整流电路课程设计
三相桥式全控整流电路摘要：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。
关键词：电力电子，三相、整流引言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。
1 课程设计目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
2 设计任务与要求2.1设计任务设计一个三相可控整流电路使其输入电压:三相交流380伏 .50赫兹. 输出功率:2KW2.2 设计要求使其输入电压:三相交流380伏 .50赫兹.输，出功率:2KW负载为阻感性负载3 设计内容3.1主电路的设计3.1.1电路的设计原理晶闸管按从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。
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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。
直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压ud为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。
流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势Li，它的极性事阻止电流变化的。
当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。
电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。
为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为6段，每段为60o，如图2所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。
由该表可见，6个晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。
表1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况
图3 给出了α=30o时的波形。
从ωt1角开始把一个周期等分为6段，每段为60o与α＝0o时的情况相比，一周期中ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。
区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成ud 的每一段线电压因此推迟30o，ud平均值降低。
晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。
图中同时给出了变压器二次侧a相电
流ia 的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，ia为正，由于大电感的作用，ia波形的形状近似为一条直线，在VT4处于通态的120o期间，ia波形的形状也近似为一条直线，但为负值。
图3 α=30o时的波形
由以上分析可见，当α≤60o时，u d波形均连续，对于带大电感的反电动势，i d波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。
当α＞60o时，如α＝90o时电阻负载情况下的工作波形如图4所示，ud平均值继续降低，由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使得ud的值出现负值，当电感足够大时，ud 中正负面积基本相等，ud平均值近似为零。
这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的α角的移相范围为90度。
图4α＝90o时的波形
2各参数的计算
2.1输出值的计算
三相桥式全控整流电路中，整流输出电压的波形在一个周期内脉动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/6周期）进行计算即可。
此外，因为所以电压输出波形是连续
的，以线电压的过零点为时间坐标的零点，可得整流输出电压连续时
的平均值为。
(4-1)
2.2输出波形的分析
时的输出波形如图11所示。
图11 整流电路的输出波形
如图11所示，从ωt1时刻开始把一个周期等分为6份，在Wt1时刻共阴极组VT1晶闸管接受到触发信号导通，此时阴极输出电压Ud1为幅值最大的a相相电压；到Wt2时刻下一个触发脉冲到来，此时a相输出电压降低，b相输出电压升高，于是阴极输出电压变为b相相电压；到Wt3时刻第三个脉冲到来，晶闸管VT1关断而晶闸管VT2导通，输出电压为此时最高的c相相电压；重复以上步骤，即共阴极组输出电压Ud1为在正半周的包络线。
共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样，只是每个触发脉冲比阴极组中脉冲相差180度。
6个时段的导通次序如表1所示一样，只是Wt1从零时刻往后推迟30度而已。
这样就得出最后输出整流电压为共阴极组输出电压与共阳极组输出电压的差即
Ud=Ud1-Ud2 (4-9)而由于电路中大电感L的作用，输出的电流为近似平滑的一条直线。
图中同时给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，ia为正，由于大电感的作用，ia波形的形状近似为一条直线，在VT4处于通态的120o期间，ia波形的形状也近似为一条直线，但为负值。
3逆变
逆变原理图如图12所示。
图12逆变原理图
如图12所示，当电机M工作时，调节整流电路的触发角α使α<90°，这时候整流电路工作在整流状态，三相交流点存储装置向M 供电使M工作在电动状态，电能转换为动能带动汽车行驶。
当电机M能量过剩时时，调节α角使α>90°，使输出直流电压Ud平均值为负值，且|Em|>|Ud|，这时候整流电路工作在逆变状态，电机M的过剩能量装换为电能，M向三相交流电存储装置输送电流，三相交流电存储装置接受并存储电能。