三相桥式整流电路的设计（带阻感反电势负载）--电力电子技术课程设计论文（一）.docVIP

电力电子技术课程设计 题目：三相桥式整流电路的设计（带阻感反电势负载） 三相桥式整流电路的设计（带阻感反电势负载） 摘要 整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路，大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，在直流电动机的调速、发电机励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛地应用。整流电路由主电路、滤波器和变压器组成。本次三相桥式电路整流器的设计采用的是三相全控桥整流电路，电路设计在带反电动势负载下完成。我在对三相桥式全控整流电路工作原理理解的基础上，设计三相桥式整流电路带电阻负载时的电路原理图，并建立基于PSIM的仿真模型，在三种不同触发角的输出波形进行对比分析，验证所设计整流电路的正确性。 关键词：电力电子，整流，三相全桥，PSIM仿真 目录 第一章 前言 电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。20世纪70 年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离 （可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、 单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入 端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压 U2 一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。 PSIM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件，具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。 PSIM主要具有以下优点：一是具备各种电力电子器件、变压器、磁性与非线性元件、电机、负载以及多种模拟与数字元件，可搭建各种电路。子电路层次数不受限制，可以建构不同的芯片电路或功能模块。二是方便在仿真中更改电路参数与观察波形。频率响应分析方便与MATLAB/Simulink联合进行工作，可以结合C/C++等高级语言编写复杂控制程序，此外还可以仿真DSP、CPLD等内部工作环境。三是无收敛问题，执行速度较同类软件快，具有快速、强大的仿真功能。仿真结果准确，基本和制作的实际电路运行结果相符。 第二章 三相桥式全控整流电路工作原理 主电路设计 目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路， 如图所示，将其中阴极连接在一起的晶闸管(VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（VT4、VT2、VT6）称为共阳极组。此外，习惯将共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT4、VT2、VT6按此编号，晶闸管导通的顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 图2.1 三相桥式全控整流电路 主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感性负载。当晶闸管触发角α=0°时，此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低的一个导通。这样任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。工作波形如图2.2所示。  图2.2反电动势α=0°时的波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的