文档介绍：电气工程基础课程设计
三相桥式整流电路设计
系别: 自动化工程系
班级:电气工程及其自动化
学号: 200820305628
姓名: 宋立刚
指导老师: 孙莉莉
完成时间: 2011年11月15日
目录
序言 3
一、设计方案 4
、设计任务及要求 4
、方案论证 4
、主电路 4
、触发电路 5
二、单元电路设计 6
、主电路 6
、整流桥 6
、触发电路 7
、保护电路 9
过电压保护 9
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三、电路分析及参数计算 10
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晶闸管参数的计算及选择 12
四、MATLAB仿真 13
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五、设计小结及体会 17
参考书目 17
序言
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。而目前各种整流电路中,应用最广泛的三相桥式全控整流电路,本设计也是基于三相桥式整流电路控制直流电机。
作者:宋立刚
2011年11月15日
一、设计方案
设计任务及要求
采用三相可控整流电路(三相全控桥、三相半控桥或三相半波整流电路)完成整流电路的设计。电阻-电感性(大电感)负载,R=,负载额定电流Id=20A,a=30度,对主电路设计及参数计算,计算整流变压器参数,选择合适整流元件,设计触发电路;讨论晶闸管电路对电网的影响及其功率因数;并用Matlab软件对波形进行仿真分析。
、方案论证
、主电路
三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的,它由三相半波共阴极接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共阳极接法(VT1,VT6,VT2)的串联组合。
图1-1 三相桥式全控整流电路(阻感)负载原理图
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。
、触发电路
晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性:
(1)当晶闸管承受反向电压时,无论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。
(2)晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
(3)晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何变化,晶闸管都保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。
(4)晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸