锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路题库.doc

1 设计要求 设计锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路。 输入：三相交流电压380V，50Hz 输出：直流220V，I116A 移相控制电压： -15V～15V。 移相范围： 60°～90°。 输入控制电压： 0-15V。 脉冲封锁信号： 5V。 整机功耗： ＜15W 使用环境：环境温度0-40℃；相对湿度＜85%； 无导电尘埃、无腐蚀性、爆炸性气体的场所。 在电位器控制下，实现电机调速。 2 方案论证 三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。在电子设备中有时也会遇到功率较大的电源，例如几百瓦甚至超过1—2kw的电源，这时为了提高变压器的利用率，减小波纹系数，也常采用三相整流电路。另外由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线。在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。当功率超过4KW时，考虑到三相负载的平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。在本电路中的电机的功率为22KW，因此，采用三相桥式全控整流电路来实现。 由上述要求可以选择的电路是： 利用三相的低压变压器接入三相晶闸管全控整流电路电路。 触发电路由锯齿波移相触发。 负载电路为三相电机组成 电路的保护电路。 系统给定信号电路。 由以上电路组合就可以实现设计的要求。 3 设计内容 3.1三相晶闸管全控整流电路 由本方案可知，三相晶闸管全控整流电路的负载是电机。因此，三相晶闸管全控整流电路带的负载是阻感性负载，其电路结构图如图3-1。 图3-1 三相桥式全控整流电路 由图3-1可分析电路得：三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波整流电路（共阴极的晶闸管依次为T1、T3、T5）各一组共阳接法的三相半波相控整流电路（共阳极组的晶闸管依次为T6、T4、T2）串联组成的。为了分析方便，把交流电源的一具周期由六个自然换流点划分为六段，共阳极组的自然换流点（α=0°）在ωt1、ωt3、ωt5、时刻，分别触发T1、T3、T5晶闸管，同理可知共阳极组的自然换流点（α=0°）在ωt2、ωt4、ωt6时刻，分别触发T2、T4、T6晶闸管。晶闸管的导通顺序为T1→T2→T3→T4→T5→T6。并假设在t=0时电路已经在工作，即T5、T6同时导通，电流波形已经形成。由于是电机负载,因此有ωLRd。三相桥式相控整流电路带大电感负载α=0°时情况如图3-2所示。 图3-2 三相桥式相控整流电路带大电感负载α=0°时情况 图中3-2为带大电感负载的三丰全控桥式整流电路在α=0°时势 电流,电压波形。 在ωt1～ωt2期间，A相的电压为正最大值，ωt1时刻触发T1，则T1导通，T5截止，此时变成T1和T6同时导通，电流从A相流出，经T1、负载、T6流回B相，负载上得到的A、B线电压uAB。在ωt2～ωt3期间，C相的电压变为负最大值，A相电压仍保持最大值，ωt2时刻触发T2导通，T6截止，此时，T1和T2同时导通，负载上得到A、C线电压uAC。在ωt3～ωt4期间，B相电压变为正最大值，C相保持负最大值，ωt3时刻触发T3，则T3导通，T1截止，此时T2的T3同时导通，负载上得到的uBC。在ωt4～ωt5期间，B相电压变为正最大值，A相保持负最大值，ωt3时刻触发T4，则T4导通，T2截止，此时T3的T4同时导通，负载上得到的uBA。在ωt5～ωt6期间，C相电压变为正最大值，A相保持负最大值，ωt4时刻触发T5，则T5导通，T3截止，此时T4的T5同时导通，负载上得到的uCA。在ωt6～ωt7期间，C相电压变为正最大值，B相保持负最大值，ωt6时刻触发T6，则T6导通，T4截止，此时T5的T6同时导通，负载上得到的uCB。在ωt7～ωt8起，又重复从ωt1～ωt2开始的这一过程。在一个周期内负载上得到的如图3-2所示的整流输出 电压波形，这是线电压的波的正半部分的包络线，其基波频率为300Hz，脉到较小。 不得当α0°时，输出的电压波形发生变化，图3-3为α=30°的波形。图3-4为α=90°的波形。可见，当α≤60°时，ud波形均为正值；当成60°α90°时，由于电感的作用，ud波形出现负值，但正面积大于负面积，平均电压Ud仍为正值；当α=90°时，正负面积相等，Ud≈0。 图3-3 三相桥式相控整流电路带大电感负载α=30°时情况 图3-4 三