电力电子技术课程设计三相半波整流电路的设计.doc

课程设计说明书 NO.1 课程设计题目：三相半波整流电路的设计 一、课程设计的目的 《电力电子技术》课程是一门学科必修课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的交流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力。通过设计能够使学生巩固、加深对交流电路基本原理的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 二、主电路的选择与设计方案 设计思路：主电路采用三相半波可控整流电路；采用正弦波同步触发三个晶闸管，实现AC变DC，通过改变触发电路的相角可以调整DC电压.；三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，因此其应用较少。但其所用元件较少，所以采用三相半波可控整流电路为主电路。 主电路的设计： 当电路带电阻负载时的工作情况 （1）原理说明 三相半波可控整流电路为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。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。 假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路，以下首先分析其工作情况。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则是该相所对应的。 二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压，在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期间，α?相电压最高，VD1导通，ud= ua；在ωt2～ωt3期间，b?相电压最高，VD2导通，ud= ub；在ωt3～ωt4期间，c?相电压最高， 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.2 VD3导通，ud= uc。此后，在下一周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中VD1、VD2、VD3轮流导通，每管各导通120o。ud波形为三个相电压在正半周期的包络线。 在相电压的交点ωt1、ωt2、ωt3处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。对三相半波可控整流电路而言，自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角?α?的起点，即α=0o，要改变触发角只能是在此基础上增大，即沿时间坐标轴向右移。若在自然换相点处触发相应的晶闸管导通，则电路的工作情况与以上分析的二极管整流工作情况一样。由单相可控整流电路可知，各种单相可控整流电路的自然换相点是变压器二次电压u2的过零点。 当α?=?0o时，变压器二次侧?a?相绕组和晶闸管VT1的电流波形如图所示，另两相电流波形形状相同，相位依次滞后120o，可见变压器二次绕组电流有直流分量。 VT1两端的电压波形，由3段组成：第1段, VT1导通期间，为一管压降，可近似为uVT1=0；第2段，在VT1关断后,，VT2导通期间，uVT1= ua－ub = uab ,为一段线电压；第3段，在VT3 导通期间，uVT1= ua－uc = uac为另一段线电压。即晶闸管电压由一段管压降和两段线电压组成。由图可见，α?=?0o时，晶闸管承受的两段线电压均为负值，随着?α?增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。其他两管上的电压波形形状相同，相位依次差120o。 增大?α?值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应地发生变化。 ??? 当α=30o时的波形。从输出电压、电流的波形可看出，这时负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120o。 如果α 30o，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断。此时下一相晶闸管虽承受正电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，因此输出电压电流均为零，直到触发脉冲出现为止。这种情况下，负载电流断续，各晶闸管导通角为90o，小于120o 若α角继续增大，整流电压将越来越小，α＝150o时，整流输出电压为零。故电阻负载时?α?角的移相范围为150o。 沈 阳 大 学 课程设计说明书 NO.3 （2）负载电压 整流电压平均值的计算分两种情况： 1) ?α≤30o时，负载电流连续，有 　 当?α?=?0?时，Ud?最大，为?Ud= Ud