三相半波可控整流电路课程设计

1 引言

随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。

2工作原理

2.1 三相半波可控整流电路

整流变压器副边接成星形，有个公共零点，所以也叫三相零式电路。图中，u A，

u B，u C分别表示三相对

0点的相电压 (u2p)，电源的三个相电压分别通过VSl、VS2、VS3晶闸管向负载

电阻R供给直流电流，改变触发

脉冲的相位即可以获得大小可调的直流电压。

2.2 电阻性负载

对于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触

发导通，1、2、3点是相邻相电压波形的交点，也是不可控整流的自然换相点。对三相可控整流而言，控制角

α就是从自然换相点算起的。控制角0<α￡2π/3，导通角0<θ￡ 2π/3。晶

闸管承受的最大正向电压.

承受的最大反向电压：

1）当0 ≤ α ≤ π/6 时

在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压U d，其波形是连续的。电流波形与电压波形相似，

这时，每只晶闸管导通角为120°，负载上电压平均值为：

2）当π/6 < α ≤ 5π/6 时

2.3 电感性负载

电感性负载由于电感的存在使得电流始终保持连续，所以每只晶闸管导通角为2π/3，输出电压的平均值为：

当α=π/2时， Ud =0，因此三相半波整流电感负载时的控制角为0~ π/2。

正向承受的最大电压为

反向承受的最大电压为

3 数量关系

3.1 负载参数计算

α

=

45

W=UI=IU d

W=500w，U d=82.7V

I=W/U d=6.04A

R=U d/I=82.7/6.04=13.9Ω

电感L去一个较大值，如3H。

3.2 晶闸管参数计算

I vt=I/√3=0.577I d=0.577×6.04=3.46A

I fav）=I VT/1.57=2.2A

额定值一般取正向电流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之间的数值。

U FM=U RM=2.45U2=245V

晶闸管额定电压选值一般为最大承受电压的2-3倍，所以额定电压取值为490-735V之间。

3.3 变压器参数计算

U d=100V

变压器二次侧采用星形接法，所以变压器二次侧峰值为141.4V

变压器一次侧采用三角形接法，因此每相接入电压峰值为380V

一次侧电压接电网电压220V

电压器变比则约为2.69

4 触发电路的设计

触发电路采用同步六脉波触发器，触发器输入端与变压器二次侧电压对应连接，Block作为触发器开关的使能信号。因为同步六脉波触发器每个脉冲之间相差60o. 所以选取脉冲信号中的1，3，5触发脉冲，分别连接晶闸管的三个门极端。每个触发脉冲相差120o，依次触发晶闸管。为避免触发信号过小，在触发器输出端连接一放大器，放大脉冲信号10倍。如图所示

5 仿真分析5.1仿真电路图

5.2 u2波形仿真图

5.3 晶闸管电流，电压波形图5.3.1 U vt1波形图

5.3.2 I vt1波形图

5.4 负载电流电压波形图5.4.1 u d波形图

5.4.2i d波形图

6 课程设计体会

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次设计，本人在多方面都有所提高,综合运用本专业所学课程的理论和实际知识进行一次设计工作的训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了整流电路设计等课程所学的内容，掌握整流电路设计的方法和步骤，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在设计过程中对三相半波可控整流电路的工作原理有了更深入的了解。三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。在前面分析整流电路时，均未考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，认为换相是瞬时完成的。但实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感LB表示，并将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。同时也对matlab这一款庞大的仿真软件有了初步的认识.对matlab中的simulink仿真模块有了深入了解.

在这次设计过程中，体现出自己单独设计能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从