三相交流調(diào)壓電路設(shè)計

1、三相交流調(diào)壓電路設(shè)計.三相交流調(diào)壓電路設(shè)計.30/30三相交流調(diào)壓電路設(shè)計.存檔資料成績：課程設(shè)計報告書所屬課程名稱電氣工程設(shè)計軟件計算機(jī)操作題目三相交流調(diào)壓電路設(shè)計分院專業(yè)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2013年6月28日目錄第一章課程設(shè)計內(nèi)容及要求3第二章單相交流調(diào)壓電路的解析3第三章三相交流調(diào)壓電路設(shè)計73.1三相交流調(diào)壓電路的比較73.2三相三線交流調(diào)壓電路的原理解析.83.3仿真電路設(shè)計11第四章電路仿真收效圖14第五章課程設(shè)計心得領(lǐng)悟20參照文件（資料）22華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告第一章課程設(shè)計內(nèi)容及要求依照單相交流調(diào)壓電路的原理，設(shè)計一個三相交流調(diào)壓電路。經(jīng)過MATLAB/SI

2、MULINK仿真分別獲取控制角=0、=30和=90時的輸出電壓和電流波形，以及各相觸發(fā)脈沖波形。負(fù)載考慮純電阻情況，觸發(fā)脈沖可經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制技術(shù)獲取。仿真電路設(shè)計步驟以下：依照設(shè)計要求設(shè)計方案，對要求進(jìn)行解析。提出初步的設(shè)計方案。爾后對方案進(jìn)行比較，選定合適設(shè)計方案。完成單元電路的設(shè)計和主要元器件的參數(shù)選擇，完成主電路的原理解析。D.把各個元器件和單元電路連接成我們所需要的仿真電路圖，對搭建的仿真的進(jìn)行檢驗。若是仿真電路圖無誤，對所需的結(jié)果進(jìn)行仿真。最后，把仿真出來的收效圖，寫到課程設(shè)計報告里。第二章單相交流調(diào)壓電路的解析所謂單相交流調(diào)壓就是將兩個晶閘管反并聯(lián)后串通在交流華東交通大學(xué)理工學(xué)院

3、課程設(shè)計報告電路中，在每半個周波內(nèi)經(jīng)過控制晶閘管開通相位，可以方便的調(diào)治輸出交流電壓的有效值。其輸出波形是對稱的，設(shè)正、負(fù)半波的控制角均為。當(dāng)負(fù)載電阻為R，輸入的電源電壓有效值為U1，則此電路的基本電氣參數(shù)以下：負(fù)載電阻R上的交流電壓有效值：負(fù)載電阻R上的電流有效值：功率因數(shù)：晶閘管的電流平均值：5.晶閘管電流有效值I及其通態(tài)平均電流：華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告圖（1）為單相交流調(diào)壓器在電阻負(fù)載時的參數(shù)與控制角的關(guān)系，其中UR/U1、IR/I0及功率因數(shù)三者與的關(guān)系可用同一條曲線表示。圖（1）單相交流調(diào)壓器在電阻負(fù)載時的參數(shù)與控制角的關(guān)系華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告下面是單相交流調(diào)壓

4、電路圖及其波形如圖(2)、圖(3)：圖（2）單相交流調(diào)壓電路圖（3）單相交流調(diào)壓電路波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告第三章三相交流調(diào)壓電路設(shè)計3.1三相交流調(diào)壓電路的比較依照單相交流調(diào)壓電路的原理，對三相交流調(diào)壓電路進(jìn)行設(shè)計。常用的三相交流調(diào)壓線路有電源星型和三角型聯(lián)系、負(fù)載三角型和星型聯(lián)系。其中星型聯(lián)系有分為三相三線負(fù)載星型線和三相負(fù)載三角型聯(lián)系如圖（4）、圖（5）。下面對這個兩種鏈接進(jìn)行比較,三相三線負(fù)載星型線時，輸出諧波重量低，沒有三次諧波電流，對周邊通信電路攪亂小，所以應(yīng)用比較廣。由于沒有零線，必定保證兩個晶閘管同時導(dǎo)通，負(fù)載中才有電流經(jīng)過，所以必定是雙脈沖或?qū)捗}沖（脈寬大于60度

5、）觸發(fā)。要求移相范圍為150度。晶閘管承受峰值電壓2U1.適用于輸出接變壓器初級、變壓器次級為低電壓大電流的負(fù)載。三相負(fù)載三角型聯(lián)系：它是一個于三個單相調(diào)壓器組合而成。每相電流波形與單相交流調(diào)壓器相同，其線電流三次諧波重量為零。觸發(fā)移相范圍為180度。晶閘管承受峰值電壓2U1.負(fù)載必定為三個可翻開的單相負(fù)載，所以用的比較少。所以，我選擇三相三線負(fù)載星型聯(lián)系的交流調(diào)壓電華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告路（4)。圖（4）三相三線負(fù)載星型聯(lián)系交流調(diào)壓電路圖（5）三相負(fù)載三角型聯(lián)系交流調(diào)壓電路3.2三相三線交流調(diào)壓電路的原理解析三相交流調(diào)壓的電路有各樣各樣的形式，圖（4）用的是性能最好、運(yùn)用最多的三相

6、三線Y形連接的調(diào)壓電路。下面以圖（4）電阻負(fù)載為例說明其工作原理。圖（4）中由于沒有中線，若要負(fù)載上流過電流，最少要有兩相構(gòu)成通路，即在三相電路中，最少要有一相正向晶閘管與另華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告一相的反向晶閘管同時導(dǎo)通。為了保證在電路工作時能使兩個晶閘管同時導(dǎo)通，要求采用大于60度的寬脈沖或雙窄脈沖的觸發(fā)電路；為保證輸出電壓三相對稱并有必然的調(diào)治范圍，要求晶閘管的觸發(fā)信號。除了必定與相應(yīng)的交流電源有一致的相序外，各觸發(fā)信號之間還必定嚴(yán)格地保持必然的相位關(guān)系。對圖（4）的調(diào)壓電路，要求A、B、C三相電路中正向晶閘管VT1、VT3、VT50的觸發(fā)信號相位互差120，反向晶閘管VT2、V

7、T4、VT6的觸發(fā)信0號相位也互差120，而同一相中反并聯(lián)的兩個正、反向晶閘管0的觸發(fā)脈沖相位應(yīng)互差180，即各晶閘管觸發(fā)脈沖的序列應(yīng)按VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的次序，相鄰兩個晶閘管的觸發(fā)0信號相位差為60。為使負(fù)載上能獲取全電壓，晶閘管應(yīng)能全導(dǎo)0通，所以應(yīng)采用電源相應(yīng)波形初步點作為控制角為=0的時刻，該點作為觸發(fā)角的基準(zhǔn)點。當(dāng)為其他角度時，會出現(xiàn)有時三相均有晶閘管導(dǎo)通，有時只兩相晶閘管導(dǎo)通。對于三相導(dǎo)通的情況，導(dǎo)通相負(fù)載上電壓為各相電壓。對于兩相導(dǎo)通的情況，導(dǎo)通的兩相每相負(fù)載上的電壓為其線電壓的一半，不導(dǎo)通相的負(fù)00載電壓為零。對電路工作情況解析如：當(dāng)060時，三相導(dǎo)通

8、和兩相導(dǎo)通情況交替出現(xiàn)。三相導(dǎo)通時，每相電阻電壓為相電壓；兩相導(dǎo)通時，導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半，華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告00不導(dǎo)通相電阻電壓為零。當(dāng)6090時，由于任何瞬時都是兩相導(dǎo)通，所以導(dǎo)通相電阻電壓為導(dǎo)通兩相線電壓的一半；同00上相同，不導(dǎo)通相電阻電壓為零。當(dāng)90150時，會有一區(qū)段內(nèi)三個元件均不導(dǎo)通，這就是三相不導(dǎo)通的情況。在這一段區(qū)間內(nèi)，會出現(xiàn)兩相導(dǎo)通也許三相都不通的情況。兩相導(dǎo)通時負(fù)載輸出電壓如前所述。三相都不通時，則三相負(fù)載電壓都為0零。當(dāng)150時，觸發(fā)脈沖不起作用，晶閘管不導(dǎo)通。所以0三相交流調(diào)壓電路電阻負(fù)載時觸發(fā)角最大移相角范圍為150。由以上解析可得出結(jié)

9、論：交流調(diào)壓所得的負(fù)載電壓和電流波形都不是正弦波，且隨著角增大，負(fù)載電壓相應(yīng)變小，負(fù)載電流開始出現(xiàn)斷續(xù)。當(dāng)負(fù)載為電感性時，交流調(diào)壓輸出的波形就不僅與有關(guān)，也與負(fù)載的阻抗角有關(guān)，這時負(fù)載電流和電壓波0形也不再同相了，其移相角范圍為150。由于三相交流調(diào)壓帶阻感性負(fù)載的工作情況比較復(fù)雜，很難理論上給出定量的解析，所以在本文后邊將結(jié)合其仿真波形進(jìn)行解析。交流調(diào)壓電路諧波和功率因數(shù)解析：交流調(diào)壓電路采用的是相位控制方式，使電路中出現(xiàn)缺角正弦波形!所以它不可以防備地包含高次諧波電流并以致電源波形畸變。在電力電子技術(shù)中有功功率、無功功率、功率因數(shù)的計算和正弦電路中相同。即有功華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報

10、告功率為瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值；視在功率指的是電氣設(shè)備電壓有效值和電流有效值的乘積；那么功率因數(shù)則為兩者之比值。在交流調(diào)壓電路中，輸入電壓為正弦電壓，而電流為非正弦波，可以分解成一系列傅立葉級數(shù)形式。電阻負(fù)載時三相調(diào)壓電路輸入電流基波和各次諧波的含量與控制角關(guān)系以下：（1）電阻性負(fù)載或純電感性負(fù)載時，諧波電流僅含n=6k+1次諧波成分，諧波的含量隨諧波次數(shù)的增高而降低。（2）隨控制角的增大，由于電流有效值的減小，基波友善波都減小。但基波減小得快，所以有出現(xiàn)諧波成分多于基波成分。3）阻感性負(fù)載時，各次諧波的諧波電流含量均比電阻負(fù)載時要小，基波因數(shù)要高。3.3仿真電路設(shè)計依照設(shè)計要求，選擇元

11、器件：電路中所用到的器件，主若是220V三相交流電源UA、UB、UC。6個反并聯(lián)的晶閘管，即VT1.VT2,VT3,VT4,VT5,VT6還有3個阻感負(fù)載。晶閘管的選擇，可控硅在門極無信號，控制電流Ig為0時，在陽(A)一一陰(K)極之間加(J2)處于反向偏置，所以，器件呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，稱為正華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告向阻斷狀態(tài)，若增大UAK而達(dá)到必然值UBO，可控硅由阻斷突然轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，這個UBO值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是非正常導(dǎo)通，會減短器件的壽命。所以必定選擇足夠正向重復(fù)阻斷峰值電壓(VDRM)。在陽一一陰極之間加上反向電壓時，器件的第一和第三PN結(jié)(J1和J3)處于反向偏置，呈阻

12、斷狀態(tài)。當(dāng)加大反向電壓達(dá)到必然值VRB時可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，此時是反向擊穿，器件會被損壞。而且UBO和URB值隨電壓的重復(fù)施加而變小。在感性負(fù)載的情況下，如磁選設(shè)備的整流裝置。在關(guān)斷的時候會產(chǎn)生很高的電壓，若是電路上未有優(yōu)異的吸取回路，此電壓將會損壞可控硅器件。所以，器件也必定有足夠的反向耐壓VRRM?？煽毓柙谧兞髌?如電機(jī)車)中工作時，必定可以以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受必然的過電壓而不影響其工作，所以正反向峰值電壓參數(shù)VDRM、VRRM應(yīng)保證在正常使用電壓峰值的2-3倍以上，考慮到一些可能會出現(xiàn)的浪涌電壓因素，在選擇代用參數(shù)的時候,只能向高一檔的參數(shù)采用。華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程

13、設(shè)計報告主電路設(shè)計：主電路圖如:圖（6）所示，圖（6）仿真主電路圖觸發(fā)電路設(shè)計：三相交流調(diào)壓電路的要求，設(shè)計吻合要求的觸發(fā)器，可產(chǎn)生六脈沖觸發(fā)器，六個脈沖分別控制VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6的導(dǎo)通，各個脈沖相位相差60度，且脈沖寬度大于60度，為了主電路的設(shè)計的方便和電路構(gòu)造的清晰，將觸發(fā)電路集成一個模塊。華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告產(chǎn)生觸發(fā)電路圖如:圖（7）所示：圖（7）仿真觸發(fā)電路圖第四章電路仿真收效圖各元器件參數(shù)設(shè)置：（1）三相電源對稱正弦交流電，峰值電壓為380V，頻率為50Hz，UA、UB、UC初始相位分別為0，-120，-240。（2）晶閘管,電壓測量，與實時

14、數(shù)字顯示等均采用默認(rèn)設(shè)置。（3）常量輸入模塊：常量值，輸入設(shè)置為0，輸入端Block是觸發(fā)器模型的使能端Alpha為相移控制角給定信號，單位為（），這個值依照仿真需要進(jìn)行設(shè)置。4）三項測量模塊V-IMeasurement：電壓測量設(shè)置為phase-to-phase，即線電壓。電流測量設(shè)置為yes。5）三相負(fù)載模塊。R=4,L=0.001H.華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告（6）同步6脈沖發(fā)生器：頻率設(shè)置為50Hz，脈沖寬度設(shè)置為70，增益Gain為6。進(jìn)而是產(chǎn)生的脈沖寬度大于60度，滿足電路的正常工作。7）仿真參數(shù)設(shè)置：仿真開始時間為0s，停止時間為0.1s。只有當(dāng)此端置“0”時，才能輸出脈沖

15、。當(dāng)改變控制角度時，三相電源電壓波形圖都相同，即三相電源電壓波形如:圖（8）圖（8）三相電源電壓波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告當(dāng)=0時，三相電源側(cè)電流波形圖如：圖（9）圖（9）=0三相電源側(cè)電流波形當(dāng)=30時，三相電源側(cè)電流波形圖如：圖（10）圖（10）=30三相電源側(cè)電流波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告當(dāng)=90時，三相電源側(cè)電流波形圖為圖（11）圖（11）=90三相電源側(cè)電流波形觸發(fā)脈沖波形圖如:圖（12）圖（12）觸發(fā)脈沖波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告當(dāng)=0時，單相負(fù)載電壓和電流波形圖如：圖（13）圖（13）=0單相負(fù)載電壓和電流波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告當(dāng)=30

16、時，單相負(fù)載電壓和電流波形圖如：圖（14）圖（14）=30單相負(fù)載電壓和電流波形華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告當(dāng)=90時，單相負(fù)載電壓和電流波形圖如：圖（15）圖（15）=90單相負(fù)載電壓和電流波形第五章課程設(shè)計心得領(lǐng)悟第一感謝王楚老師的兩個星期來的認(rèn)真指導(dǎo)，剛開始我對這個仿真軟件不怎么懂，在老師老師耐心煩地講解下，我開始慢慢地設(shè)計主電路仿真電路圖，最后圓滿完成此次課程設(shè)計。此次課程設(shè)計，我學(xué)到很多有關(guān)我們專業(yè)知識方面的知識，豐富了自己的知識點，使自己獲取提升。同時對SIMULINK仿真有了新的認(rèn)識。SIMULINK供應(yīng)一個動向系統(tǒng)建模、仿真和綜合分華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告析的集成環(huán)

17、境。在該環(huán)境中，無需大量編寫程序，而只需要經(jīng)過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，即可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。適應(yīng)面廣、構(gòu)造和流程清楚、仿真精巧、貼近實質(zhì)、效率高、靈便等優(yōu)點。SIMULINK供應(yīng)了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不用察看模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，經(jīng)過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與解析。在電路進(jìn)行仿真的過程中，經(jīng)常遇到這樣那樣的問題。如：線路連接錯誤、參數(shù)設(shè)置等。此次課設(shè)增強(qiáng)了自己的設(shè)計和理論聯(lián)系實質(zhì)的能力，加深對MATLAB軟件功能的理解，學(xué)會了如何用MATLAB設(shè)計三相交流調(diào)壓器，學(xué)會解析理論與實質(zhì)之間的誤差，為今后理論在實踐中的應(yīng)用打下一個很好的基礎(chǔ)。其次懂得了各個課程知識不是孤立的，而是相互之間聯(lián)系的，我們要學(xué)會綜合理解知識點以及運(yùn)用各知識。此次課程設(shè)計涉及到了電力電子技術(shù)、電路、數(shù)學(xué)，控制等眾多知