電力電子課程設(shè)計(jì)---三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載

1、摘要整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路的種類有很多，有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式

2、全控整流電路等。關(guān)鍵詞：整流，變壓，觸發(fā)，晶閘管，額定。The ac power rectifier circuit is converted to dc can circuit. Most by rectifier circuit transformer, rectifier main circuit and filters etc. It in dc motor speed, the motives of generator excitation adjustment, electrolysis, electroplating and other areas to be widely ap

3、plied. Usually by rectifier circuit main circuit, filter and transformers group. Since 1970s, main circuit multi-purpose silicon rectifier diode and the brake canal composition. Filters connect in the main circuit and load between filter, used in the dc voltage ripple exchange component. Transformer

4、 Settings or not inspect particular case and decide。Transformer's role is to communicate with the dc input voltage output voltage and the matching between exchange network and electrical isolation between rectifier circuit (can reduce the power grid and circuit of electric interference and fault

5、 between effects). There are many kinds of rectifier circuit, half wave, rectifier circuit single-phase bridge type half accused of rectifying circuit, single-phase bridge type all control the rectifier circuit, three-phase bridge type half accused of rectifying circuit, three-phase bridge type all

6、control the rectifier circuit, etcKeywords: rectifier, variable pressure, trigger thyristor and rated1主電路設(shè)計(jì)及原理1.1 主電路設(shè)計(jì)其原理圖如圖1所示。 圖1 三相半波可控整流電路原理圖為了得到零線，整流變壓器的二次繞組必須接成星形，而一次繞組多接成三角形，使其3次諧波能夠通過，減少高次諧波的影響。三個(gè)晶閘管的陽極分別接入u、v、w三相電源，它們的陰極連接在一起，稱共陰極接法，這對(duì)觸發(fā)電路有公共線者連線較方便，用得較廣。1.2 主電路原理說明圖 1.1 三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)的波形

7、圖 1.2三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)的波形圖 1.3三相半波可控整流電路電阻負(fù)載時(shí)的波形穩(wěn)定工作時(shí)，三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖互差120º，規(guī)定t=/6為控制角的起點(diǎn)，稱為自然換相點(diǎn)。三相半波共陰極可控整流電路自然換相點(diǎn)是三相電源相電壓正半周波形的交叉點(diǎn)，在各相相電壓的/6處，即t1、t2、t3 ，自然換相點(diǎn)之間互差2/3，三相脈沖也互差120º。在t1時(shí)刻觸發(fā)VT1，在t1t2區(qū)間有uuuv、uuuw，u相電壓最高，VT1承受正向電壓而導(dǎo)通，輸出電壓uduu。其他晶閘管承受反向電壓而不能導(dǎo)通。VT1通過的電流iT1與變壓器二次側(cè)u相電流波形相同，大小相等。在t2時(shí)刻觸發(fā)VT

8、2，在t2t3區(qū)間 v相電壓最高，由于uuuv，VT2承受正向電壓而導(dǎo)通， uduv。VT1兩端電壓uT1=uu-uv= uuv<0，晶閘管VT1承受反向電壓關(guān)斷。在VT2導(dǎo)通期間，VT1兩端電壓uT1= uu-uv= uuv。在t2時(shí)刻發(fā)生的一相晶閘管導(dǎo)通變換為另一相晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換相。在t3時(shí)刻觸發(fā)VT3，在t3t4區(qū)間w相電壓最高，由于uvuw，VT3承受正向電壓而導(dǎo)通，uduw。VT2兩端電壓 uT2= uv-uw=uvw<0，晶閘管VT2承受反向電壓關(guān)斷。在VT3導(dǎo)通期間VT1兩端電壓uT1= uu-uw= uuw。這樣在一周期內(nèi)，VT1只導(dǎo)通2/3，在其余4/3時(shí)

9、間承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有承受高電壓的晶閘管元件才能被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓ud波形是相電壓的一部分，每周期脈動(dòng)三次，是三相電源相電壓正半波完整包絡(luò)線，輸出電流id與輸出電壓ud波形相同 (id=ud/R)。電阻性負(fù)載=0º 時(shí)，VT1在VT2、VT3導(dǎo)通時(shí)僅承受反壓，隨著的增加，晶閘管承受正向電壓增加；其他兩個(gè)晶閘管承受的電壓波形相同，僅相位依次相差120º。增大，則整流電壓相應(yīng)減小。=30º是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。當(dāng)30º時(shí)，后一相的晶閘管導(dǎo)通使前一相的晶閘管關(guān)斷。當(dāng)30º時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管由于交流電壓過零變負(fù)而關(guān)斷后，后一相

10、的晶閘管未到觸發(fā)時(shí)刻，此時(shí)三個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通，直到后一相的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。從上述波形圖可以看出晶閘管承受最大正向電壓是變壓器二次相電壓的峰值，UFM =U2，晶閘管承受最大反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值，URM=× U2 =U2。=150º時(shí)輸出電壓為零，所以三相半波整流電路電阻性負(fù)載移相范圍是0º150º。2 各參數(shù)的計(jì)算2.1 輸出值的計(jì)算 三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓的波形在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)3次，且每次脈動(dòng)的波形相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對(duì)一個(gè)脈波（即1/3周期）進(jìn)行計(jì)算即可。對(duì)于電阻性負(fù)載而言，當(dāng)<時(shí)，例如=，上圖1.1所示

11、，各晶閘管上的觸發(fā)脈沖，其相序與電源的相序相同，各相觸發(fā)脈沖依次間隔，在一個(gè)周期內(nèi)，三相電源輪流向負(fù)載供電，每相晶閘管各導(dǎo)電，負(fù)載電流是連續(xù)的。增大值，即觸發(fā)脈沖后移，則整流電壓相應(yīng)減小。當(dāng)=時(shí)，如上圖1.2所示，從輸出電壓、電流的波形可看出，這時(shí)負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各項(xiàng)仍導(dǎo)電。如果>，例如=，如上圖1.3所示，當(dāng)導(dǎo)通的一相的相電壓過零變負(fù)時(shí)，該相晶閘管關(guān)斷，此時(shí)下一相晶閘管雖然承受正向電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會(huì)導(dǎo)通，姑輸出電壓和電流都為零，直到下一相觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止，顯然電流斷續(xù)，各晶閘管導(dǎo)電時(shí)間都小于。如果角繼續(xù)增大，那么整流電壓將越來越小。當(dāng)=時(shí)，整流輸出電壓為

12、零。故電阻負(fù)載時(shí)要求的移相范圍為。下面分兩種情況來計(jì)算整流電壓的平均值：（1）30°時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：公式3-1 當(dāng)時(shí)，為最大，。 （2）a>30°時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：公式3-2當(dāng)時(shí)， 負(fù)載電流的平均值為 由于晶閘管是交替工作的，流過晶閘管的平均電流為 2.2晶閘管的有效值：（1）30°時(shí)公式3-3（2）a>30°時(shí)，公式3-43器件額定參數(shù)計(jì)算3.1 變壓器參數(shù)有要求之電壓在50-300V連續(xù)可調(diào)，當(dāng)=時(shí)，=300V。由公式3-1，=：則，=得之：二次側(cè)有效值=256.4V，考慮到一定的裕量取=290V。三相交流

13、電源，線電壓為380V，則一次側(cè)的有效值=220V。變壓器變比K=0.763.2 晶閘管參數(shù)把=290V，=300V代入公式3-1知：控制角；把=290V，=50V代入公式3-2知：控制角；考慮到一定的電壓裕量，取，按此時(shí)的取值范圍電壓的調(diào)節(jié)范圍為：；滿足裕量要求?？刂平堑囊葡喾秶壕чl管最大有效值：（把=代入公式3-3）=20A二次側(cè)有效值：=34.6A3.3變壓器容量由，把、代入知：=17.399KVA故變壓器額定容量取20KVA3.4 晶閘管額定電壓晶閘管電壓定額（一般取額定電壓為正常工作電壓時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍）=(23) =（14202131）V故晶閘管的額定電壓取為2K

14、V3.5晶閘管額定電流晶閘管通態(tài)平均電流：A考慮裕量，晶閘管電流定額（一般取其平均電流的1.52倍）=(1.52) =(19.125.4)A故晶閘管的額定電流取為20A4心得體會(huì) 設(shè)計(jì)，給人以創(chuàng)作的沖動(dòng)。在畫家眼里，設(shè)計(jì)是一幅清明上河圖或是一幅向日葵；在建筑師眼中，設(shè)計(jì)是昔日鎏金般的圓明園或是今日一塑自由女神像；在電子工程師心中，設(shè)計(jì)是貝爾實(shí)驗(yàn)室的電話機(jī)或是華為的程控交換機(jī)。凡此種種，但凡涉及設(shè)計(jì)都是一件良好的事情，因?yàn)樗芙o人以美的幻想，因?yàn)樗芙o人以金般財(cái)富，因?yàn)樗芙o人以成就之感，更為現(xiàn)實(shí)的是她能給人以成長以及成長所需的營養(yǎng)，而這種營養(yǎng)更是一種福祉，一輩子消受不竭享用不盡。我就是以此心態(tài)

15、對(duì)待此次電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的，所謂“態(tài)度決定一切”，于是偶然又必然地收獲了諸多，概而言之，大約以下幾點(diǎn)： 一、溫故而知新。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。 二、思路即出路。當(dāng)初沒有思路，誠如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。在對(duì)理論知識(shí)梳理掌握之后，茅塞頓開，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“條條大路通羅馬”。頓悟，沒有思路便無出路，原來思路即出路。 三、實(shí)踐出真知。文革之后，關(guān)于真理的大討論最終結(jié)果是“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，自從耳聞以來，便一直以為馬克思主義中國化生成的教條。時(shí)至今日，課程設(shè)計(jì)基本告成，才切身領(lǐng)悟“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，才明曉實(shí)踐出真知。 四、創(chuàng)新求發(fā)展?！皠?chuàng)新”目前在我國已經(jīng)提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略地位，足見“創(chuàng)新”的舉足輕重。我們要從小處著手，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，在課程設(shè)計(jì)中不忘在小處創(chuàng)新，未必是創(chuàng)新技術(shù)，但凡創(chuàng)新思維亦可，未必成功，只要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培育和鍛煉即可。 五、過而能改，善莫大焉。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完