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电力电子学课程设计说明书
题目: 三相桥式全控整流电路的设计
学生姓名
学号
专业电气工程及其自动化
班级 1003
指导教师杨国庆
完成时间 2013-6-20
摘要
整流电路技术在工业生产上应用极广,整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。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。
关键字:KEIL-C;电力电子;三相;整流;
目录
摘要……………………………………………………………………………………2
第一章课程设计要求……………………………………………………………… 4
第二章主电路的设计及定量分析…………………………………………………4
主电路设计…………………………………………………………………4
参数分析……………………………………………………………………6
第三章保护电路的设计……………………………………………………………7
晶闸管的过电压保护……………………………………………………7
晶闸管的过电流保护………………………………………………………8
触发电路与主电路的同步…………………………………………………8
器件参数选择………………………………………………………………9
总电路图……………………………………………………………………10
MATLAB 仿真……………………………………………………………10
第七章课程设计体会………………………………………………………………12 参考文献……………………………………………………………………………13
第一章课程设计要求
1、单相桥式相控整流的设计要求为:
负载为感性负载,L=500mH,R=100欧姆.
2、技术要求:
1)、电源电压:交流380V/50Hz
2)、整流功率:1KW
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。
第二章课程设计方案的选择及分析
整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。
电源
三相桥式全控整流电路
直流电动机
同步电路
集成触发器
触发信号
触发模块
图1-1 三相桥式全控整流电路结构图
三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电(即用于直流电机传动),下面主要分析阻感负载时的情况,因为带反电动势阻感负载的情况,与带阻感负载的情况基本相同。
当α≤60度时,ud波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相似,各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。区别在于负载不同时,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流 id 波形不同,电阻负载时 ud 波形与 id 的波形形状一样。而阻感负载时,由于电感的作用,使得负载电流波形变得平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似为一条水平线。图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载
α=0度和α=30度的波形。
图2-2中除给出ud波形和id波形外,还给出了晶闸管VT1电流 iVT1 的波形,可与带电阻负载时的情况进行比较。由波形图可见,在晶闸管VT1导通段,iVT1波形由负载电流 id 波形决定,和ud波形不同。
图2-3中除给出ud波形和 id 波形外,还给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形,在此不做具体分析。
图2-2 触发角为0度时的波形图图2-3 触发角为30时的波形图
当α>60度时,阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同,电阻负载时ud波形不会出现负的部分,而阻感负载时,由于电感L的作用,ud波形会出现负的部分。图2-4给出了α=90度时的波形。若电感L值足够大,ud中正负面积将基本相等,ud平均值近似为零。这说明,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90度。
图2-4 触发角为90时的波形图
在以上的分析中已经说明,整流输出的波形在一周期内脉动6次,且每次脉动的波形相同,