497.三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)電力電子設(shè)計(jì)

電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)單 位：電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化系姓 名：專(zhuān) 業(yè)： 自 動(dòng) 化班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：時(shí)間：2009 年6 月科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)自動(dòng)化2006級(jí)《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)時(shí)間：1周一、設(shè)計(jì)題目及要求設(shè)計(jì)題目1：三相晶閘管可控整流電源設(shè)計(jì)1）技術(shù)要求三相交流電源，線(xiàn)電壓 380V。整流輸出電壓Ud在0～210V連續(xù)可調(diào)。最大整流輸出電流 20A。負(fù)載為阻感負(fù)載，且電感值較大（工作時(shí)可認(rèn)為負(fù)載電流是連續(xù)平滑的直流） 。2）主要設(shè)計(jì)內(nèi)容整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算（選擇變壓器次級(jí)額定電壓和變比，初、次級(jí)繞組的導(dǎo)線(xiàn)直徑。計(jì)算時(shí)取導(dǎo)線(xiàn)電流密度為5A/mm2）；晶閘管器件的電流、電壓定額等參數(shù)的計(jì)算；集成觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。（包括：觸發(fā)電路的定向【參教材】；觸發(fā)電路采用集成觸發(fā)電路）。二、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容1）選題背景及意義簡(jiǎn)單介紹。2）設(shè)計(jì)方案的確定。（確定主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定控制方案等） 。3）主電路工作原理及過(guò)程的分析。給出詳細(xì)的電路工作原理和過(guò)程分析。4）功率器件定額參數(shù)的計(jì)算。主要包括： 【1】電力電子器件電壓、電流等定額計(jì)算（注意留余量：電壓 2-3倍，電流1.5-2倍）；【2】變壓器的參數(shù)計(jì)算等；【3】電容器，電抗器等參數(shù)的計(jì)算等。5）控制系統(tǒng)（電路）的設(shè)計(jì)等。6）結(jié)束語(yǔ)。（課程設(shè)計(jì)的結(jié)論概括，設(shè)計(jì)體會(huì)等）。7）附錄（包括：電路圖和元器件明細(xì)表等） 。 8）參考文獻(xiàn)。注：在報(bào)告的最后給出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖等；并列出所用元器件明細(xì)表。要求插圖及圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強(qiáng)；提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告字?jǐn)?shù)不得少于 4000字。2 2電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)目錄一、選題背景及意義???????????????.......... ??..??1二、設(shè)計(jì)方案?????????.????..............?...??21方案分析???????????.....................?....??32方案選擇??????...........................................???4三、電路工作原理及過(guò)程的分析???????..............???.....??5100電路工作原理及過(guò)程的分析???.......................??????...............52300電路工作原理及過(guò)程的分析?????........................................?3600電路工作原理及過(guò)程的分析?????........................................7?四、功率器件定額參數(shù)的計(jì)算??................................... ???85變壓器額定參數(shù)計(jì)算?????????........................................9???6晶閘管額定參數(shù)計(jì)算??????..............................?..............???106平波電抗參數(shù)計(jì)算??????..............................?..............1???16濾波電容參數(shù)計(jì)算??????..............................?..............1???1五、保護(hù)電路設(shè)計(jì)????????...........???......??12六、控制系統(tǒng)（電路）設(shè)計(jì)????????...........??......???12七、結(jié)束語(yǔ)?????????????..................???16、附錄????????????..................???17九、參考文獻(xiàn)????????????..................???133 3電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)一、選題背景及意義目前，各類(lèi)電力電子變換器的輸入整流電路輸入功率級(jí)一般采用不可控整流或相控整流電路。這類(lèi)整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 控制技術(shù)成熟，但交流側(cè)輸入功率因數(shù)低，并向電網(wǎng)注入大量的諧波電流。據(jù)估計(jì)，在發(fā)達(dá)國(guó)家有60%的電能經(jīng)過(guò)變換后才使用，而這個(gè)數(shù)字在本世紀(jì)初達(dá)到95%。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家在用戶(hù)最終使用的電能中，有60%以上的電能至少經(jīng)過(guò)一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，如果離開(kāi)電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。而電能的傳輸中，直流輸電在長(zhǎng)距離、大容量輸電時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變各種電子裝置一般都需要不同電壓等級(jí)的直流電源供電。通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開(kāi)關(guān)電源。大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開(kāi)關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線(xiàn)性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開(kāi)關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線(xiàn)性電源。因?yàn)楦鞣N信息技術(shù)裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說(shuō)信息電子技術(shù)離不開(kāi)電力電子技術(shù)。近年發(fā)展起來(lái)的柔性交流輸電（ FACTS）也是依靠電力電子裝置才得以實(shí)現(xiàn)的。二、方案選擇1．方案分析單相可控電路與三相可控電路相比，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出脈動(dòng)大，脈動(dòng)頻率低的特點(diǎn)，其不適于容量要求高的情況，而三相可控整流電路有與之基本相反的特點(diǎn)，對(duì)于相當(dāng)于反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它能滿(mǎn)足其電流容量較大，電流脈動(dòng)小且連續(xù)不斷的要求。2．方案選擇課設(shè)題目中給出的正是要求為220V、20A的直流電動(dòng)機(jī)供電，它的容量為S=kw，屬于高容量，所以應(yīng)選用三相可控整流電路整流。另外三相橋式整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高一倍，因而所需平波電抗器的電感量也減小約一半。三相半波雖具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但由于其只采用三個(gè)晶閘管，所以晶閘管承受的反向峰值電壓較高，并且電流是單方向的，存在直流磁化問(wèn)題?；谝陨显颍罱K我選擇三相橋式全控電路為電機(jī)整流。三相可控整流電路的控制量可以很大，輸出電壓脈動(dòng)較小，易濾波，控制滯后時(shí)間短，因此在工業(yè)中幾乎都是采用三相可控整流電路。在電子設(shè)備中有時(shí)也會(huì)遇到功率較大的電源，例如幾百瓦甚至超過(guò)1—2kw的電源，這時(shí)為了提高變壓器的利用率，減小波紋系數(shù)，也常采用三相整流電路。另外由于三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，為此在應(yīng)用中較少。而采用三相橋式全控整流電路，可以有效的避免直流磁化作用。雖然三相橋式全控整流電路的晶閘管的數(shù)目比三相半波可控整流電路的少，但是三相橋式全控整流電路的輸出電流波形便得平直，當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流波形可以近似為一條水平線(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，特別是4 4電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)小功率場(chǎng)合，較多采用單相可控整流電路。當(dāng)功率超過(guò)4KW時(shí)，考慮到三相負(fù)載的平衡，因而采用三相橋式全控整流電路。三． 主電路原理分析目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如圖書(shū)（1），習(xí)慣將其中陰極連接在一起的 3個(gè)晶閘管(VT1、VT3、VT5)稱(chēng)為共陰極組，陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4、VT6、VT2)稱(chēng)為共陽(yáng)極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從至的順序?qū)ǎ瑸榇藢磮D示的順序編號(hào)，即共陰極組中與三相電源相接的3個(gè)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，VT5，三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為共陽(yáng)極組中與a,b,cVT4，VT6，VT2。按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1VT2VT3VT4VT5VT6。1）下面對(duì)其帶阻感負(fù)載時(shí)工作情況進(jìn)行分析：先假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角00時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共極組的3個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線(xiàn)電壓。1）00時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二次繞組相電壓與線(xiàn)電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線(xiàn)電壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可以從相電壓波形分析，也可以從線(xiàn)電壓波形分析。直接從線(xiàn)電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最大的相電壓，而共陽(yáng)極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最小的相電壓，輸出整流電壓波形為線(xiàn)電壓在正半周期的包絡(luò)線(xiàn)。圖3為0時(shí)，即在自然換相點(diǎn)觸發(fā)換相時(shí)，把一個(gè)周期等份6段。在第1段期間，a相電位高，因而共陰極組的晶閘管VT1被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低。所以共陽(yáng)極組的晶閘管VT6被觸發(fā)導(dǎo)通，這時(shí)電流由a相經(jīng)VT1流向負(fù)載，再經(jīng)VT6流入b相，變壓器a,b兩相工作。經(jīng)過(guò)60.角后，進(jìn)入第2段工作時(shí)期。此時(shí) a相電位仍然最高，晶閘管VT1繼續(xù)導(dǎo)通，但是 c相電位卻變成最低。當(dāng)經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)，觸發(fā) c相晶閘管VT2，電流從b相換到c相，承受反向電壓而關(guān)斷。這時(shí)電流由 a相流出經(jīng)VT1、負(fù)載R,L、VT2流回電源c相，變壓器a,c兩相工作，再經(jīng)過(guò)60.后，進(jìn)入第3段時(shí)期。此時(shí)b相電位最高，共陰極組經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管 VT3，電流即從a相換到b相，c相晶閘管VT2電位仍然最低而繼續(xù)導(dǎo)通，這時(shí)變壓器 b,c兩相工作。在第 3段期間，b相電位最高，晶閘管VT3仍然繼續(xù)導(dǎo)通，這時(shí) a相電位卻變成最低，所以晶閘管VT4導(dǎo)通，這時(shí)電流由b相流出經(jīng)VT3、負(fù)載R,L、晶閘管VT4流回b相電源，變壓器b,a兩相工作。在第4段期間，c相電位最高，晶閘管VT5導(dǎo)通，b相電位最低，晶閘管VT6導(dǎo)通，電流由c相流出經(jīng)VT5、負(fù)載R,L、晶閘管VT6流回電源b相，變壓器c,b兩相工作。圖3：5 5電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（2） 300，下面給出其波，與 00相比，一周期中ud波形仍由段線(xiàn)電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管等仍符合表的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了 300，組成ud的每一段線(xiàn)電壓因此推遲 300，ud平均值降低。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4為30時(shí)，把一個(gè)周期同樣等份6段。在第1段期間，a相電位高，因而晶閘管VT1被觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低。這時(shí)晶閘管VT6被觸發(fā)導(dǎo)通，這時(shí)電流由a相經(jīng)VT1流出而流向負(fù)載R,L，再經(jīng)VT6流入b相，變壓器a,b兩相工作。在第2段工作時(shí)期,此時(shí)a相電位仍然最高，晶閘管VT1繼續(xù)導(dǎo)通，a相電位最低。因而晶閘管VT2被觸發(fā)導(dǎo)通，電流由a相流出經(jīng)晶閘管VT1流入負(fù)載，經(jīng)過(guò)VT2流入c相，變壓器c,a兩相工作，在第3段工作時(shí)期，b相電位最高，因而晶閘管VT3被觸發(fā)導(dǎo)通，a相電位最低，晶閘管VT4被觸發(fā)導(dǎo)通，電流由b相經(jīng)VT3流出，經(jīng)過(guò)負(fù)載，經(jīng)過(guò)VT4流入a相，這時(shí)變壓器b,a兩相工作。在第4段期間，c相電位最高，晶閘管VT5被觸發(fā)導(dǎo)通，a相電位最低，晶閘管VT4導(dǎo)通，這時(shí)電流由c相經(jīng)VT5流出、經(jīng)過(guò)負(fù)載、再經(jīng)VT4流入a相，a電位最低，變壓器c,a兩相工作。在第5段工作期間，c相電位最高，晶閘管VT5導(dǎo)通，b相電位最低，晶閘管VT6導(dǎo)通，電流由c相經(jīng)VT5流出、負(fù)載、再經(jīng)VT6流入b相，變壓器c,b兩相工作。圖4：6 6電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（3）600時(shí)，由于電感L的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。900，若電感L足夠大，ud中正負(fù)面積將基本相等，ud平均值近似為零。這表明，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路 角移相范圍為900。三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載供電， 當(dāng) 60.時(shí)，Ud波形連續(xù)，由于電感L的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流的波形可以近似為一條水平線(xiàn)。由波形可見(jiàn)，在晶閘管 VT1導(dǎo)通段，VT1波形由負(fù)載電流Id波形決定，和Ud波形不同。當(dāng) 60.時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感 L的作用，Ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。如圖290時(shí)所示，若電感L足夠大，Ud中正負(fù)面積基本相等，Ud平均值近似為零。這表明帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的角移相范圍為90.。7 7電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)三相橋式全控整流電路是通過(guò)六個(gè)晶閘管和足夠大的電感把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電而供給電機(jī)使用的，它可以通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的控制電壓 Uco改變晶閘管的控制角α，從而改變輸出電壓 Ud和輸出電流Id來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。整流電路在接入電網(wǎng)時(shí)由于變壓器一次側(cè)電壓為 380V，大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓，所以選用降壓變壓器，為得到零線(xiàn)，變壓器二次側(cè)必須接成星型，而一次側(cè)接成三角形，這樣可以避免三次諧波電流流入電網(wǎng)，減少對(duì)電源的干擾。圖(1) 主電路原理圖2）電路的工作特點(diǎn)：（1）三相橋式全控整流電路每個(gè)時(shí)刻均需 2個(gè)晶閘管導(dǎo)通，而且這兩個(gè)晶閘管一個(gè)是共陰極組，一個(gè)是共陽(yáng)極組，只有它們能同時(shí)導(dǎo)通，才能形成導(dǎo)電回路。8 8電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（2）三相橋式全控整流電路就是兩組三相半波整流電路的串聯(lián)，所以與三相半波整流電路一樣，對(duì)于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管 VT1,VT3,VT5依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差為 120。對(duì)于共陽(yáng)極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管 VT4,VT6,VT2依次導(dǎo)通，因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差為120。在電感負(fù)載情況下，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通 120.（3）由于共陰極組晶閘管是在正半周觸發(fā)，共陽(yáng)極組晶閘管是在負(fù)半周觸發(fā)，因此接在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位差為 180。（4）三相橋式全控整流電路每隔60度有觸發(fā)換流到下一號(hào)晶閘管。例如由VT1,VT2換流到VT2,VT3，因此每隔60度要觸發(fā)一個(gè)晶閘管，觸發(fā)脈沖的順序是VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6，依次下去。相鄰兩脈沖的相位差是 60度。5）整流輸出的電壓，也就是負(fù)載上的電壓，它屬于變壓器次級(jí)的線(xiàn)電壓。6）晶閘管所承受的電壓波形如圖一所示。三相橋式全控整流電路在任何瞬間僅有二臂的元件導(dǎo)通，其余四臂的元件均承受變化著的反向電壓。7）由于該電路的負(fù)載為阻感負(fù)載，且WL>>R，所以整流輸出電流為一條直線(xiàn)。每個(gè)晶閘管導(dǎo)電120，電流波形為長(zhǎng)方形波。四、主電路元件計(jì)算及選擇1、變壓器參數(shù)計(jì)數(shù)根據(jù)地已知的技術(shù)要求：一次側(cè)線(xiàn)電壓 U1=380V，整流輸出電壓加在阻感負(fù)載上，且電感值較大（工作時(shí)可認(rèn)為負(fù)載電流是連續(xù)平滑的直流），由輸出電壓可由控制觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)，且整流輸出電壓Ud在0～210V內(nèi)連續(xù)可調(diào)。可取00時(shí)，Ud210V，由上面的分析Ud2.34U2'cos'UdU22.34cos得出U2'89.74V考慮到變壓器有漏感，會(huì)造成 Ud減小，但漏電感又在設(shè)計(jì)中無(wú)給出，由于其為小型變壓器，電壓損失較小，故可取U2'90V。三相交流電源，線(xiàn)電壓380V，知其相電壓U1220V由上結(jié)果計(jì)算變比N9 9電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)N

U

1U計(jì)算得：

2380N 4.290下面計(jì)算初、次級(jí)繞組的導(dǎo)線(xiàn)直徑。計(jì)算時(shí)取導(dǎo)線(xiàn)電流密度為 5A/mm2；I21[Id2*2(Id)2*2]2Id0.816Id2333計(jì)算得：I20.816*2016.32A再由變比與電流的關(guān)系得一次側(cè)電波有效值I1I2/N16.32/4.23.89AImax2I2/1.573.0446ASecIcDSecjec2根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度法來(lái)選擇導(dǎo)線(xiàn),，。變壓器一次側(cè):S3.04460.6089mm2ec15DSec0.88mm2變壓器二次側(cè):S204.0mm2ec25D2.26mm0.50mm,二次側(cè)導(dǎo)線(xiàn)直徑1.02mm?？筛鶕?jù)計(jì)算選取變壓器一次側(cè)導(dǎo)線(xiàn)直徑2、電力電子器件電壓、電流等定額計(jì)算1）晶閘管電壓定額(一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的2~3倍):UN(2~3)up(2~3)6U2'UN(440.91~661.36)V2）晶閘管電流定額(一般取其平均電流為按此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.5~2倍):IVTId3IVTIdVT1.5710 10電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)IN (1.5~2)IdVTI 20A已知 dmaxIVT11.547AIdVT11.547/1.577.35478AIN(11.03217~14.70956)A3、平波電抗器電感值的計(jì)算一般只要主電路電感足夠大 ,可以只考慮電流連續(xù)段 ,完全按線(xiàn)性處理 .當(dāng)帶電機(jī)時(shí)在低速輕載時(shí),斷續(xù)作用顯著,對(duì)于三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載的系統(tǒng) ,有L 0.693

U2Idmin中包括整流變壓器的漏電感、電樞電感和平波電抗器和電感。前者數(shù)值都較小，所以上式求的近似為平波電抗電感。而Idmin一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的5%~10%?？扇dmax20A為其額定值。Idmin(5%~10%)IdN(1~2)AL0.693U20.693*21072.765mHIdmin2因?yàn)槿鄻蚴饺卣麟妷旱拿}動(dòng)頻率比三相半波的高一倍，因而所需平波電抗器的電感量也可相應(yīng)減少約一半，這也是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。4、電容濾波的電容計(jì)算根據(jù)“電壓下降速度相等”原則，三相橋式結(jié)構(gòu)時(shí)而負(fù)載電阻為R

UI

ddRdUd21010.5Id20容量：PU2I2210*204200WRC3C33.30103FR加此電容可以濾去電壓中高頻成分。五、保護(hù)電路11 11電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)du di我采取緩沖電路,它的作用是抑制電力電子器件的內(nèi)因過(guò)電壓 dt或者過(guò)電流和dt,減少器件的開(kāi)關(guān)損耗.在有緩沖電路的情況下 ,晶閘管開(kāi)通時(shí)緩沖電容 C1向先通過(guò)R2向晶di閘管放電,使電流ic先上一個(gè)臺(tái)階,以后因?yàn)橛衐t抑制電路的L1,ic的上速度減慢。R1、D2是在V關(guān)斷時(shí)為L(zhǎng)1中的磁場(chǎng)能量提供放電回路而設(shè)置的。在V關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)D3分流，減輕了的負(fù)擔(dān)，抑制了dudt和過(guò)電壓。六、相控電路的驅(qū)動(dòng)控制晶閘管可控整流電路是通過(guò)控制觸發(fā)角的 大小，即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制電壓大小。為保證相控電路的正常工作，很重要的一點(diǎn)是應(yīng)保證觸發(fā)角 的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。1、集成觸發(fā)器集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。隨著集成電路制作技術(shù)的提高，晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，現(xiàn)已逐步取代分立式電路。目前國(guó)內(nèi)常用的有KJ系列和KC系列，兩者生產(chǎn)廠家不同，但很相似。我根據(jù)我們的教材選了KJ系列下圖為KJ004電路原理圖。其中點(diǎn)劃線(xiàn)內(nèi)為集成電路部分。從圖中可以看出，它與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似?？梢苑譃橥?、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。由1個(gè)KJ004構(gòu)成的觸發(fā)單元可輸出個(gè)相位間隔的觸發(fā)脈沖。只需用3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管脈沖放大即構(gòu)成完整的三相全控橋觸發(fā)電路，如圖下所示：12 12電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)uusbuscsa-15VR19R13R20RR21R15uco14upRP1RP6RP3RP4R1RPRP2R2R35RR7R4R17R8R5R18R9R616C4 876543C7 21+15V

9C1C589C2C6891074107410C341161161100012512512J0J0J0K134K134K1314R10C8314R11C9314R121521521516116116(1~6腳為6路單脈沖輸入)12345678KJ04165432109(15~10腳為6路雙脈沖輸出)1111111至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6其中，KJ041內(nèi)部實(shí)際是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門(mén)，其作用是將6路單脈沖輸入轉(zhuǎn)換為6路雙脈沖輸出。以上觸發(fā)電路均為模擬量的，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，但缺點(diǎn)中易受電網(wǎng)電壓影響，觸發(fā)脈沖的不對(duì)稱(chēng)度較高，可達(dá)30~40，精度你。在對(duì)精度要求高的大容量變流裝置中，越來(lái)越多地采用了數(shù)字觸發(fā)電路，可獲得很多的觸發(fā)脈沖對(duì)稱(chēng)度。而在送觸發(fā)脈沖時(shí)，又加了一脈沖變壓器，起電氣隔離作用，對(duì)于是晶閘管起保護(hù)作用，電路圖如下：13 13電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、觸發(fā)電路的定相向晶閘管整流電路供電的交流電源通常來(lái)自電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓的頻率不是固定不變的，而是會(huì)在允許范圍內(nèi)有一定的波動(dòng)。觸發(fā)電路除了變當(dāng)保證工作頻率與主電路交流電源的頻率一致外，還應(yīng)保證每個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系，這就是觸發(fā)電路的定相。為保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致，利用一個(gè)同步變壓器，將其一次側(cè)接入為主電路供電的電網(wǎng)，由其二次側(cè)提供同步電壓信號(hào)，這樣，由同步電壓決定的觸發(fā)脈沖頻率與主電路晶閘管電壓頻率始終是一致的。接下來(lái)的問(wèn)題是觸發(fā)電路的定相，即選擇同步電壓的相位，以保證觸發(fā)脈沖相位正確，觸發(fā)電路的定相由多方面的因素確定，主要包括相控電路的主電路結(jié)構(gòu)、觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)等。觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)系。如下給出了主電路電壓與同步電壓的關(guān)系示意圖。u2 ua ub uct2O t1 t-ua對(duì)于晶閘管VT1，其陽(yáng)極與交流側(cè)電壓 ua相接，可簡(jiǎn)單表示為VT1所接主電路電壓為ua，VT1的觸發(fā)脈沖從到的范圍為wt1~wt1。采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的對(duì)應(yīng)于鋸齒波起點(diǎn)，通常使鋸齒波的上升段的為2400，上升段起始的300和終了的線(xiàn)性度不好，舍去不用，使去中間的14 14電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)1800。鋸齒波的中點(diǎn)與同步信號(hào)的3000位置對(duì)應(yīng)。三相整流電路器大量用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，使Ud0的觸發(fā)角為1800。當(dāng)900時(shí)為整流工作，900時(shí)為逆變工作。將900確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有900的移相范圍。于是900與同步電壓的3000對(duì)應(yīng)，也就00與同步電壓的2100對(duì)應(yīng)。00對(duì)應(yīng)于VT1陽(yáng)極電壓300的位置對(duì)應(yīng)，則其同步信號(hào)的1800應(yīng)與ua的00對(duì)應(yīng)，說(shuō)明VT1的同步電壓應(yīng)滯后于ua1800。對(duì)于其他5個(gè)晶閘管，也存在同樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同步電壓應(yīng)滯后于主電路電壓1800。對(duì)于共陰極組的VT4、VT6和VT2，他們的陰極分別與ua、ub和uc。以上分析了同步電壓與主電路的關(guān)系，一旦確定了整流變壓器和同步變壓器的接法，即可選定每一個(gè)晶閘