電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電力電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目三相橋式全控整流電路設(shè)計(jì)學(xué) 院：電子與電氣工程學(xué)院年級(jí)專(zhuān)業(yè)：2015級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：高婷婷，林建華成 績(jī)：指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日摘要整流電路尤其是三相橋式可控整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要同時(shí)也是應(yīng)用得最為廣泛的電路，不僅用于一般工業(yè)，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，能源系統(tǒng)及其他領(lǐng)域，因此對(duì)三相橋式可控整流電路的相關(guān)參數(shù)和不同性質(zhì)負(fù)載的工作情況進(jìn)行對(duì)比分析與研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，這不僅是電力電子電路理論學(xué)習(xí)的重要一環(huán)，而且對(duì)工程實(shí)踐的實(shí)際應(yīng)用具有預(yù)測(cè)和指導(dǎo)作用，因此調(diào)試三相橋式可

2、控整流電路的相關(guān)參數(shù)并對(duì)不同性質(zhì)負(fù)載的工作情況進(jìn)行對(duì)比分析與研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：電力電子，三相，整流目錄1 設(shè)計(jì)的目的和意義12 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求13 設(shè)計(jì)方案13.1三相全控整流電路設(shè)計(jì)13.1.1三相全控整流電路圖原理分析23.1.2整流變壓器的設(shè)計(jì)23.1.3晶閘管的選擇33.2 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)43.2.1變壓器二次側(cè)過(guò)壓保護(hù)43.2.2 晶閘管的過(guò)壓保護(hù)43.2.3 晶閘管的過(guò)流保護(hù)5 3.3 觸發(fā)電路的選擇設(shè)計(jì)54 實(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析64.1三相橋式全控整流電路的仿真模型64.2仿真結(jié)果及其分析75 設(shè)計(jì)總結(jié)86 參考文獻(xiàn)9專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)1 設(shè)計(jì)的目的和意義本課程

3、設(shè)計(jì)屬于電力電子技術(shù)課程的延續(xù)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握電力電子技術(shù)，更進(jìn)一步的掌握和了解他三相橋式全控整流電路。通過(guò)設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生具備一定的工程實(shí)踐能力。通過(guò)反復(fù)調(diào)試、訓(xùn)練、便于學(xué)生掌握規(guī)范系統(tǒng)的電子電力方面的知識(shí)，同時(shí)也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求三相橋式全控整流電路要求輸入交流電壓為阻感性負(fù)載。1.寫(xiě)出三相橋式全控整流電路阻感性負(fù)載的移相范圍，并計(jì)算出直流電壓的變化范圍2.計(jì)算=60°時(shí)，負(fù)載兩端電壓和電流，晶閘管平均電流和有效電流。3.畫(huà)出=60°時(shí)，負(fù)載兩端和晶閘管兩端波形。4.分析純電阻負(fù)載和大電感負(fù)載以及加續(xù)流二極管電路的區(qū)別。5

4、.晶閘管的型號(hào)選擇。3 設(shè)計(jì)方案3.1三相全控整流電路設(shè)計(jì)圖1.三相橋式全控整流電路的阻感性負(fù)載 3.1.1三相全控整流電路圖原理分析晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5， 共陽(yáng)極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。編號(hào)如圖示，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1VT2VT3VT4VT5VT6。其工作特點(diǎn)是任何時(shí)刻都有不同組別的兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，構(gòu)成通路，因此為保證電路啟動(dòng)或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通，必須對(duì)不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖，所以觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于3

5、的寬脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)大，易使脈沖飽和，所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖；每隔3換相一次，換相過(guò)程在共陰極組和共陽(yáng)極組輪流進(jìn)行，但只在同一組別中換相。接線(xiàn)圖中晶閘管的編號(hào)方法使每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)管子的組合導(dǎo)通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共陰極組T1，T3，T5的脈沖依次相差23；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脈沖相差，給分析帶來(lái)了方便；當(dāng)=O時(shí)，輸出電壓Ud一周期內(nèi)的波形是6個(gè)線(xiàn)電壓的包絡(luò)線(xiàn)。所以輸出脈動(dòng)直流電壓頻率是頻率的6倍，比三相半波電路高l倍，脈動(dòng)減小，而且每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路又可稱(chēng)為6脈動(dòng)整流電路。同理，三

6、相半波整流電路稱(chēng)為3脈動(dòng)整流電路。>0時(shí)，Ud的波形出現(xiàn)缺口，隨著角的增大，缺口增大，輸出電壓平均值降低。當(dāng)=23時(shí)，輸出電壓為零，所以電阻性負(fù)載時(shí)，的移相范圍是O23；當(dāng)O3時(shí)，電流連續(xù)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通23；當(dāng)323時(shí)，電流斷續(xù)，個(gè)晶閘管導(dǎo)通小于23.23=3是電阻性負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。3.1.2整流變壓器的設(shè)計(jì)三相橋式全控整流電路應(yīng)選用三相變壓器星形接法如圖1所示。主電路種影響整流變壓器次級(jí)電壓精確計(jì)算的主要因素是值的大小要保證滿(mǎn)足負(fù)載所要求的最大平均電壓，當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)）的平均值為2）二次電流和一次電流的計(jì)算 直流輸出平均電流為3）變壓器容量的計(jì)算變壓

7、為3.1.3 晶閘管的選擇合理地選擇晶閘管，可以在保證晶閘管裝置可靠運(yùn)行的前提下降低成本，獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在采用普通型（KP型）晶閘管的整流電路種，應(yīng)正確選擇晶閘管的額定電壓與額定電流參數(shù)。1晶閘管額定電壓（）晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實(shí)際承受的最大電壓，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過(guò)電壓等因素，還要設(shè)置2到3倍的安全系數(shù)，即由理論分析可得，當(dāng)可控整流電路接成三相全控電路形式時(shí)，每個(gè)晶閘管所承受的正、反向電壓均為整流變壓器次級(jí)線(xiàn)電壓的峰值，即由三相全控整流電路的波形分析可知，晶閘管最大正向電壓峰值均為變壓器二次線(xiàn)電壓峰值：2晶閘管額定電流（）晶閘管的電流定額要按照有效值相等的原則

8、來(lái)選取，并應(yīng)留一定裕量。一般取其額定電流為按此原則計(jì)算結(jié)果的1.5到2倍，即3選擇晶閘管的型號(hào)三相橋式全控整流電路應(yīng)選擇KP30-4型晶閘管，共六只4晶閘管的圖片圖2.晶閘管3.2.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)3.2.1變壓器二次側(cè)過(guò)壓保護(hù)該變壓器為初級(jí)繞組三角形接法=380V, =82.96A；次級(jí)繞組星形接法=150V，=24.804A，容量為12KV的變壓器，RC過(guò)電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩端（供電網(wǎng)一側(cè)稱(chēng)網(wǎng)測(cè)，電力電子電路一側(cè)稱(chēng)閥測(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)。圖3.二次側(cè)過(guò)壓保護(hù)3.2.2晶閘管的過(guò)壓保護(hù)：主要考慮換相過(guò)電壓抑制。晶閘管元件在反向阻斷能力恢復(fù)前，將在反向電壓作用下流過(guò)相當(dāng)大的反

9、向恢復(fù)電流。當(dāng)阻斷能力恢復(fù)時(shí)，因反向恢復(fù)電流很快截止，通過(guò)恢復(fù)電流的電感會(huì)因高電流變化率產(chǎn)生過(guò)電壓，即換相過(guò)電壓。為使元件免受換相過(guò)電壓的危害，一般在元件的兩端并聯(lián)RC電路。即圖4.晶閘管過(guò)壓保護(hù)3.2.3過(guò)流保護(hù)電路1主電路保護(hù)電子電路作為第一保護(hù)措施，快速熔斷器僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，支流快速熔斷器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。2晶閘管過(guò)流保護(hù)對(duì)重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，需采用電子電路進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。常在全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路種設(shè)置過(guò)電流保護(hù)環(huán)節(jié)，響應(yīng)最快。圖5.晶閘管過(guò)流保護(hù)3.3觸發(fā)電路的選擇設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路位于主電路和控制電路之間，用來(lái)對(duì)控制電路

10、的信號(hào)進(jìn)行放大的中間電路（即放大控制電路的信號(hào)使其能夠驅(qū)動(dòng)功率晶體管），稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)。就是將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。對(duì)半控型器件只需提供開(kāi)通控制信號(hào)，對(duì)全控型器件則既要提供開(kāi)通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)，以保證器件按要求可靠導(dǎo)通或關(guān)斷。觸發(fā)電路由三片集成觸發(fā)電路芯片KJ004和一片集成雙脈沖發(fā)生器芯片KJ041形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，即構(gòu)成完整的。觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)用接插線(xiàn)與主電路各晶閘管相連接。該電路可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大

11、幾個(gè)環(huán)節(jié)。圖6.觸發(fā)電路3.4總設(shè)計(jì)圖圖7.總設(shè)計(jì)圖4 調(diào)試與總結(jié)分析4.1三相橋式全控整流電路的仿真模擬根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內(nèi)的建立仿真模型如圖2所示，設(shè)置三個(gè)交流電壓源Va，Vb，Vc相位角依次相差°，得到整流橋的三相電源。用6個(gè)Thyristor構(gòu)成整流橋，實(shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。6個(gè)PULSE generator產(chǎn)生整流橋的觸發(fā)脈沖，且從上到下分別給16號(hào)晶閘管觸發(fā)脈沖。圖8.仿真模擬電路4.2仿真結(jié)果與分析當(dāng)=60度時(shí)，ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí)，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流 id 波形不同，電阻負(fù)載時(shí) ud 波形與 id 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線(xiàn)。圖9.觸發(fā)角為=60