三相半波整流电路纯电阻负载课程设计.doc

三相半波整流电路 由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。国内三相半波可控整流电路技术不够熟练，设备不够先进。国外的三相半波可控整流电路设备完善技术比较熟练。 设计任务 设计一三相半波整流电路，纯电阻负载，：Unom=220V，。 （1）方案设计。 （2）完成主电路的原理分析，过主要元件的选择。 （3）触发电路保护电路的设计。 （4）利用MATLAB仿真软件建模并仿真，获取电压电流波形，对结果进行分析。 （5）撰写设计说明书。 三、设计方案选择及论证 本文主要完成三相半波整流电路的设计，通过MATLAB软件的SIMULINK模块建模并仿真，进而得到仿真电压电流波形。 分析采用三相半波整流电路反电动势负载电路，如图1所示。为了得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。 图1 三相半波整流电路共阴极接法反电动势负载原理图 直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E。如果暂不考虑电动机的电枢电感时，则只有当晶闸管导通相的变压器二次电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出。此时负载电流时断续的，这对整流电路和电动机负载的工作都是不利的，实际应用中要尽量避免出现负载电流断续的工作情况。 四、总体电路设计 2.1主电路组成 三相半波整流电路主要由变压器、半波整整流流晶闸管及各级保护电路组成。由于电网电压通常与直流电机工作的正常电压，存在差别所以通常在整流变换是需要对电网电压进行变压，此外为了减少整流电路的多次谐波，通常变压器需要三角形—Y接法，此外由于晶闸管在整流工作过程中存在过电压、过电流快速关断、快速导通的过程，所以需要在主电路中设置过电压、过电流以及缓冲电路，具体框图如下： 五、各功能模块电路设计 5.1触发电路的设计 如图5所示为触发电路。由三片集成触发电路芯片KJ004和一片集成双脉冲发生器芯片KJ041形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的。触发电路产生的触发信号用接插线与主电路各晶闸管相连接。该电路可分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。 图5 三相半波整流电路触发电路 5.2保护电路的设计 电力电子电路中保护电路包括过电压保护和过电流保护。 过电压保护一般采用RC过电压抑制电路，RC过电压抑制电路可接于供电变压器的两端或电力电子电路的直流侧。 过电流保护分为过载和短路两种情况，一般过电流保护措施常采用快速熔断器、直流快速熔断器和电流继电器。在本设计的保护电路中对变压器一次侧和二次侧分别加上熔断器对其进行保护，对电机加上一个过载保护熔断器，如图6所示。 图6 保护电路的设计 由于三相半波整流电路中晶闸管需要在不同的时候导通，而且要保持与三相交流电频率保持一致，所以需要具体设计触发晶闸管的导通脉冲。 本设计中采用Kj004脉冲触发集成芯片实现，集成芯片具有可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便等特点而受到广泛应用。其脉冲形成原理与分立元件的锯齿波移相触发电路相似, 分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节其内部原理图见图3-3： 图3-3 KJ004触发芯片内部原理图 触发电路的定相问题，触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系其具体措施如下： 同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系 同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点，通常使锯齿波的上升段为240(，上升段起始的30(和终了的30(线性度不好，舍去不用，使用中间的180(。 使Ud=0的触发角( 为90(。当( 90(时为整流工作， ( 90(时为逆变工作 将( =90(确定为锯齿波的中点，锯齿波向前向后各有90(的移相范围。于是( =90(与同步电压的300(对应，也就是( =0(与同步电压的210(对应。由图2-58及2.2节关于三相桥的介绍可知， ( =0(对应于ua的30(的位置，则同步信号的180(与ua的0(对应。 变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5联结 具体外部电路实