三相橋式整流電路設(shè)計(jì)

觸發(fā)電路光耦隔離主電路電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)觸發(fā)電路光耦隔離主電路一、設(shè)計(jì)的根本要求、主要技術(shù)數(shù)據(jù)電源電壓：溝通220V/50Hz輸出電壓范圍50V~100V最大輸出電流：10A具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流：12A具有穩(wěn)壓功能70%、主要用途僅在一般的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用格外廣泛，如中頻爐、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、自動(dòng)掌握等，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)、以及其他領(lǐng)域。保護(hù)電路掌握電路二、總體方案保護(hù)電路掌握電路第1頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)三、電路原理說(shuō)明、主電路原理說(shuō)明、工作原理三相全控橋式整流電路是由一組共陰極接法的三相半波可控整流電路和一組共陽(yáng)極，把共陰極組的晶閘管依次編號(hào)為VT1、VT3、VT5，而把共陽(yáng)極組的晶閘管依次編號(hào)為VT4、VT6、VT2。α60°。對(duì)于共陰極組，陽(yáng)極電位最高的器件導(dǎo)通；對(duì)于共陽(yáng)極組，陰極電位最低的器件導(dǎo)通。六個(gè)自然換相點(diǎn)把一個(gè)周期分成以下六段：ωt1＜ωt≤ωt2VT1VT6ud=uab。ωt2＜ωt≤ωt3VT1VT2ud=uac。ωt3＜ωt≤ωt4VT3VT2ud=ubc。ωt4＜ωt≤ωt5VT3VT4ud=uba。ωt5＜ωt≤ωt6VT5VT4ud=uca。ωt6＜ωt≤ωt1VT5VT6ud=ucb。通過(guò)以上分析，可知三相全控橋式整流電路有以下幾個(gè)根本特點(diǎn)：任何時(shí)刻必需有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，一個(gè)為共陰極組，一個(gè)為共陽(yáng)極組，以便形成通路120°，由于共陰極組與共陽(yáng)60°有一個(gè)元件換相。同一橋臂上的兩個(gè)元件的180°，VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。輸出電壓的波形為線電壓的一局部，一周期脈動(dòng)6次。變壓器正負(fù)半周都有電流流過(guò)，所以沒(méi)有直流磁化問(wèn)題，變壓器利用效率高。個(gè)元件同時(shí)加觸發(fā)脈沖?？梢猿惺軐捗}沖〔60°〕或雙窄脈沖實(shí)現(xiàn)。第2頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)弦波，諧波影響小。(1)阻性負(fù)載①電阻負(fù)載a≤60時(shí)，電流波形連續(xù)，一個(gè)波頭為60°，所以積分區(qū)間為60°整流電壓的平均值為：1U 1U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 360≤α≤120°60°，所以積分區(qū)間小于60°，整流電壓平均值為：3 U d

6U sintd(t)2.34U 2 2

3) 3(2)感性負(fù)載Id=I，120°，整流電壓的平均值為1U 21U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 3Ud=0V90°。負(fù)載電流平均值為：晶閘管的工作120°換流一次，120°。因此流過(guò)晶閘管的電流平均值和有效值為第3頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)流進(jìn)變壓器次級(jí)的電流有效值為晶閘管承受的最高電壓、掌握電路原理說(shuō)明電路圖的選擇三相橋式全控整流電路，通過(guò)掌握觸發(fā)角a的大小即掌握觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)掌握輸出電壓大小。為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角α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。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。程可以掌握、被廣泛應(yīng)用于可控整流、溝通調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管具有下面的特性：1〕當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，無(wú)論門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門(mén)極承受正向電壓的狀況下晶閘管才導(dǎo)通。晶閘管都保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門(mén)極失去作用?！不螂娏鳌硿p小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。依據(jù)晶閘管的這種特性，通過(guò)掌握晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻，就能掌握整流電260o，脈寬一20o~30o，稱(chēng)為雙脈沖觸發(fā)。雙脈沖電路較簡(jiǎn)單，但要求的觸發(fā)電路輸出功率小。觸發(fā)芯片的選擇關(guān)于觸發(fā)電路芯片的選擇，我們選用高性能晶閘管三相移相觸發(fā)集成電路 TC787。TC787是承受獨(dú)有的先進(jìn)IC工藝技術(shù)，并參照國(guó)外最集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計(jì)的電路。它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路以構(gòu)成多種溝通調(diào)速和變流裝置它們是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上廣泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品與TCA785及KJ(或KC)電路相比，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)，而且裝調(diào)簡(jiǎn)便、使用牢靠，只需一個(gè)這樣的集成電路，就可完成3只第4頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、1KJ041、1KJ042)(KC)TCA785KJ004KJ009、KJ041、KJ042等同類(lèi)電路，為提高整機(jī)壽命、縮小體積、降低本錢(qián)供給了一種的、更加有效的途徑。各引腳的名稱(chēng)、功能及用法如下──1(Vc)2(Vb18(Va)為三一樣步輸入電壓連接TC787VDD。8(C)10(B12(A)分別7(-B)9(-A11(-C)TC787TC788CBAC11CB9C710BA掌握端TC787VDD。5(Pi)：TC787有效，應(yīng)用中，接保護(hù)電路的輸出。，TC787當(dāng)該端接低電尋常，輸出單脈沖列。第5頁(yè)共19頁(yè)容的容量越大，則脈沖寬度越寬。

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)16(Ca)：對(duì)應(yīng)三一樣步電壓的鋸齒波電容連接端。該端連接的電容值大小打算了移相鋸齒波的斜率和幅值，應(yīng)用中分別通過(guò)一個(gè)一樣容量的電容接地。電源端TC7873(VSS)17(VDD)3(VSS)接負(fù)電源，其允許施加的電壓幅值為接正電源，允許施加的電壓為+4～+9V。二、內(nèi)部構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介T(mén)C787的內(nèi)部構(gòu)造及工作原理框圖如下圖。由圖可知，在它們內(nèi)部集成有三個(gè)過(guò)零和一個(gè)脈沖形成電路、一個(gè)脈沖安排及驅(qū)動(dòng)電路。它們的工作原理可簡(jiǎn)述為：經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過(guò)過(guò)零和極性檢測(cè)單元檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，作為內(nèi)部三個(gè)恒流源的掌握信號(hào)。CaCbCc鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相掌握電壓Vr部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點(diǎn)以后的鋸齒波或移相電壓的波動(dòng)TC787TC788信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸入同步信號(hào)相位對(duì)應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號(hào)送到脈沖安排及驅(qū)動(dòng)電路。假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓或其它非正常狀況，則引腳5665612、11、10、9、8、7為低電平。第6頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)第7頁(yè)共19頁(yè)觸發(fā)電路原理說(shuō)明

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)TC7876觸發(fā)電路圖的電路分析如下：120波形圖可以得知輸出脈沖信號(hào)的波形。輸出信號(hào)的過(guò)程如下：12A，VT5VT660，12A11-C，VT1VT6B，VT1VT260，10B9-A，VT3VT260，9-A8C，VT3VT460，8C7-B，VT5VT4第8頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、主電路、觸發(fā)信號(hào)典型波形、阻性負(fù)載電阻負(fù)載α=30°t1ug1T1uabT1、D6，D6uacT1、D2ug3T1T3D2R3個(gè)完整波形組成。第9頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻負(fù)載α=60°α=60°V3cuc。當(dāng)ucV3V1ug1ug1，V1audα=150°時(shí)，ud第10頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻負(fù)載α=90°900,SCR斷續(xù)；在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120－α；L作用，工作的線電壓過(guò)零變負(fù)時(shí)，晶閘管仍舊可能連續(xù)導(dǎo)通，形成同相晶閘管與整流管ud第11頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電感負(fù)載α=30°α開(kāi)頭換相。T+aT-cUac，經(jīng)過(guò)babaT+bT+a,T-cUac,直到α＝30T+b，則T+aT+aT+b，此時(shí)輸出線電壓Ubc由波形分析可見(jiàn)，由于α0，使得輸出電壓波形在線電壓的正向包絡(luò)線根底上減小α＝30第12頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電感負(fù)載α=90°當(dāng)掌握角α≤6060°＜α＜90Lα=90°0。所以說(shuō)在大電感負(fù)載三相全控橋電路中，移相范0°~90°90°時(shí)，輸出電壓斷續(xù)，由于輸出電0，輸出電流太小，晶閘管無(wú)法導(dǎo)通，就會(huì)消滅一些不規(guī)章的雜亂波形。、結(jié)果分析由以上分析可看出如下幾點(diǎn)：三相全控橋式整流電路在任何時(shí)刻必需保證有兩個(gè)不同組的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才120°180°，60°。為了保證整流裝置啟動(dòng)時(shí)共陰與共陽(yáng)兩組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通或電流斷續(xù)后能第13頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)80°～100°〕或雙窄脈沖〔在一個(gè)周期內(nèi)60°〕都可到達(dá)上述目的。雙窄脈沖觸uduab、uac、ubc、uba、ucaucbud6300Hz，比三相半波大一倍〔6。/Y/YY/△接法。通，故V1(3)(4120°范圍內(nèi)，因V3V1uab；在第(5)(6)120°范圍內(nèi)，因V5V1uac。同理也可分析其它管子所承受電壓的狀況。當(dāng)α變化時(shí)，管子電壓波形也有規(guī)律地變化。0°～90°載時(shí)，當(dāng)α＞60°時(shí)波形斷續(xù)，晶閘管的導(dǎo)通要維持到線電壓過(guò)零反向后才關(guān)斷，移0°～120°。流過(guò)晶閘管的電流與三相半波時(shí)一樣，電流的平均值和有效值分別為當(dāng)α＞0°時(shí)，每個(gè)晶閘管都不在自然換流點(diǎn)換流，而是后移一個(gè)α角開(kāi)頭換流，圖α=30°6090°α≤60°時(shí)，ud的波形均為正值，其分析方法與α=0°時(shí)一樣。當(dāng)α＞60°時(shí)，由于電感L的感應(yīng)電勢(shì)的作用，ud的波形消滅負(fù)值，但正面積大于負(fù)面積，平均電壓Ud仍為正值。當(dāng)Ud=0。四、參數(shù)及元件、參數(shù)計(jì)算三相變壓器輸出電壓有效值50V1U 1d

333

6U sintd(t)2.34U2

cos由于 3

〔0≤α≤60〕U d

3

6U sintd(t)2.34U2

1cos(2

3

〔60≤α≤120〕所以掌握角α的取值范圍是 31.3°≤α≤ 64.9°第14頁(yè)共19頁(yè)

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)23I2 Id 23S=3UI=3×50V×8.16A=1224V·A22效率P UIU22I3dSUU22I3d22、元件選取1直流穩(wěn)壓電路用變壓器(220V/18V25VA)4〔IN4001(100uF781515V2〕晶閘管的選擇①晶閘管承受最大正向電壓為，為變壓器二次線電壓峰值，即62U 6U 62②流過(guò)晶閘管的額定電流為II VTT 1.57

12A1 Id31 Id31.5713

3.7A考慮2倍的安全余量，晶閘管電壓額定為UM 2URM 2122.5V 250VT(AV) 額定電流為I 2I 23.7T(AV) KP10-53)變壓器選擇V·A380V/30V4〕電阻電容選擇R6、R7、R810K，VCC/2220K1uF200KΩ0.15uFCx0.15uF。10mA40mA以要用三級(jí)管進(jìn)展電流放大。9013，其電流放大倍數(shù)大約為15014V，可以得出基極第15頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電阻阻值取為47Ω。集電極電阻取300Ω。1220KΩ1100KΩ可調(diào)電阻，則可以取到的電壓范圍是1.95V~5.8V理論移相范圍為23.5°~69.5°過(guò)電壓保護(hù)1100KΩ110KΩ100V，采樣電壓為9.1V，則電壓比較器的比較電壓應(yīng)設(shè)定為9.1V。電壓比較器電壓取樣可100KΩ可調(diào)200ΩRC過(guò)壓抑制電路，電阻取51K，電容取1uF。5〕LL-12A6〕熔斷絲選擇F4、F5、F710A，直流熔斷絲F6選取12.5A五、保護(hù)電路備都離不開(kāi)牢靠的電源，因此直流開(kāi)關(guān)電源開(kāi)頭發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)，這為直流開(kāi)關(guān)電源供給了廣泛的進(jìn)展空間。但是由于開(kāi)關(guān)電源中掌握電路比較簡(jiǎn)單，晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的力量較差，在使用過(guò)程中給用戶(hù)帶來(lái)很大不便。為了保護(hù)開(kāi)關(guān)電源自身和負(fù)載的安全，依據(jù)了直流開(kāi)關(guān)電源的原理和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)。、過(guò)電流保護(hù)①輸入過(guò)電流保護(hù)當(dāng)電路輸入溝通電流過(guò)大時(shí)，熔斷絲會(huì)燒斷②輸出過(guò)電流保護(hù)第16頁(yè)共19頁(yè)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)在直流開(kāi)關(guān)電源電路中，為了保護(hù)晶閘管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀，需在輸出端加過(guò)電流保護(hù)電路。其根本方法是，當(dāng)輸出電流超過(guò)某一值時(shí)，過(guò)流繼電器動(dòng)作，從而給芯片一個(gè)信號(hào)，使其不輸出脈沖，從而關(guān)斷晶閘管，輸出電流也12A從而到達(dá)保護(hù)目的。熔斷絲的作用是當(dāng)繼電器損壞后，其失去保護(hù)效果，電流連續(xù)12.5A0。蜂鳴器的作用是當(dāng)電流輸出過(guò)大時(shí)，蜂鳴器產(chǎn)生連續(xù)的聲音信號(hào)，從而提示用戶(hù)檢查輸出回路或者降低輸出電壓，以減小輸出電流。、過(guò)電壓保護(hù)直流開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的過(guò)電壓保護(hù)包括輸入過(guò)電壓保護(hù)和輸出過(guò)電壓保護(hù)。假設(shè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源〔諸如蓄電池和整流器〕的電壓假設(shè)使用輸入過(guò)電壓保護(hù)電路。①輸入過(guò)電壓保護(hù)RC與電容串聯(lián)的電阻將消耗局部產(chǎn)生過(guò)電壓的能量，從而抑制過(guò)電壓。第17頁(yè)共19頁(yè)②輸出過(guò)電壓保護(hù)

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖5 輸出過(guò)電壓保護(hù)如圖為輸出過(guò)電壓保護(hù)，在輸出端并聯(lián)2個(gè)大阻值的電阻，其作用是將輸出晶閘管，降低輸出電壓。六、試驗(yàn)總結(jié)也花費(fèi)了很多的心血在里面。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們?cè)僖淮蔚耐ㄟ^(guò)實(shí)際應(yīng)用理解了三相全控橋式整流電路是由一組共陰極接法的三相半波可控整流電路和