电子与电气工程系课程设计---三相桥式全控整流电路的设计.doc

电力电子 课程设计报告 （2011—2012学年 第一学期） 题 目 三相桥式全控整流电路的设计 系 别 电子与电气工程系 专 业 电子信息工程 班 级 *************** 学 号 ************** 姓 名 ************** 指导教师 **************** 完成时间 2011年12月16号 评定成绩  目 录 一、 设计的目的 3 二、 设计的内容与要求 3 三、 设计方案 3 四、 软件、硬件设计 错误！未定义书签。 五、 设计总结 错误！未定义书签。 六、 参考文献 8 一、设计的目的 合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法 二、设计的内容与要求 2.1设计任务 设计一个三相可控整流电路使其输入电压:三相交流线电压220伏 .50赫兹. 输出功率:1KW 2.2 设计要求 使其输入电压:三相交流线电压220伏 .50赫兹.输，出功率:1KW，负载为阻感性负载 三、设计方案 3.1主电路设计 3.1.1电路的设计原理 主电路 晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3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3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。 在wt1～wt2在期间A相电压最高，B相电压最低，在触发脉冲作用下，VT6,VT1同时导通，电流从A相经VT1→负载→VT6流回B相负载上得到Vab线电压。Wt2开始A相电压保持最高C相电压最低，此时触发脉冲Ug2触发VT2管导通，迫使VT6受反压而关断，负载电流从VT6换到VT2，因此wt2～wt3期间电流经A相→VT1→负载→VT2→C相，负载上得到Uac线电压。以此类推负载电压波形Ud如上图所示。 带阻感性负载时，三相桥式全控整流电路的α角移向范围为0~π∕2，取α=60° 3.1.2定量分析 在以上的分析中已经说明，整流输出的波形在一周期内脉动6次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/6周期）进行计算即可。此外，以线电压的过零点为时间坐标的零点，于是可得当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载α≤60o时）的平均值为Ud=1.35U2cosα=1.35*220*0.5=148.5V 输出电流平均值Id=Ud/R=148.5/6=24.75A 变压器二次侧电流的有效值I2=0.816Id=20.196A 晶闸管参数：理想变压器二次侧电压U2=77.46V 1.额定电压：U额=(2～3)U2=(2～3)×77.46∨=379.47V～569.21V 2.额定电流：IVT(AV)=0.368Id=0.368*Ud/R=11.12 A ，取（1.5～2）倍IVT(AV) ，所以IVT(AV) =16.68～22.23 A 根据国产晶闸管的型号：（KP型）可选用具体型号为KP30—4G 3.2 保护电路的设计 3.2.1 主电路的过电压保护 抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的副度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。 使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。 3.2.2 晶闸管的过电压保护 晶闸管的过电压能力较差，当它承受超过反向击穿电压时，会被反向击穿而损坏。如果正向电压超过管子的正向转折电压，会造成晶闸管硬开通，不仅使电路工作失常，且多次硬开关也会损坏管子。因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压，常采用简单有效的过电压保护措施。 对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护，我们使用阻容吸收保护电路，电路图下： 3.2.3 晶闸管的过电流保护 当交流装置内部管子损坏，触发或控制系统发生故障，可逆传动环流过大或逆变失败，交流电压过高过低或缺相、负载过载等，均会引起装置中电力电子器件的电流超过正常工作电流。由于电子器件的电流过载能力比一般电气设备低得多，因此，必须对晶闸管设置过电流保护，这里采用最佳的方案：快速熔断器保护： 3.3触发电路与主电路的同步 为实现触发脉冲和加于晶闸管的电源电压之间必须保持频率一致和相位固定，即同步。利用一个同步变压器，将其一侧接入为主电路供电的电网，其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终保持一致的。再是触发电路的