三相桥式全控整流电路的设计与仿真.docx

PAGE PAGE # PAGE PAGE # 三相桥式全控整流电路的设计 与仿真 第一章绪言 f . I 口 C、 目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般釆用不可控整流 或相控整流电路。这类整流电路结构简单,控制技术成熟，但交流侧输入功率 因数低，并向电网注入大量的谐波电流。据估计，在发达国家有60%的电能经 过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95% 0 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。 而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电 端的整流阀和受电端的逆变阀都釆用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电 压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸 管整流电源，现在己改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的 工作电源、微型计算机内部的电源现在也都釆用髙频开关电源。在各种电子装 置中，以前大量釆用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、 效率高，现在巳逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子 装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。近年发展起来 的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。 随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发 电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控 整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉 及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容.电感、电阻 等多种元件，釆用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利 进行。Matlab提供的可视化仿真工具Siniulink可直接建立电路仿真模型，随意 改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编 程的步骤。本文利用Simiilink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制 角.桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的 理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 此次课程设计要求设计晶闸管三相桥式可控整流电路，与三相半波整流电路 相比，三相桥式整流电路的电源利用率更高，应用更为广泛? 1.2设计任务 《晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真》 一、设计内容及技术要求： 计算机仿真具有效率高、精度高、可靠性高和成本低等特点，已经广泛应用 于电力电子电路（或系统）的分析和设计中。计算机仿真不仅可以取代系统的 许多繁琐的人工分析，减轻劳动强度，提高分析和设计能力，避免因为解析法 在近似处理中带来的较大误差，还可以与实物试制和调试相互补充，最大限度 地降低设计成本，缩短系统研制周期。可以说，电路的计算机仿真技术大大加 速了电路的设计和试验过程。通过本次仿真，学生可以初步认识电力电子计算 机仿真的优势，并掌握电力电子计算机仿真的基本方法。 晶闸管三相桥式可控整流电路的电路，参数要求： 电网频率f=50hz 电网额定电压U=380v 电网电压波动正负10% 阻感负载电压0一一250V连续可调。 2、 设计内容 （1） 制定设计方案： （2） 主电路设计及主电路元件选择； （3） 驱动电路和保护电路设计及参数计算；器件选择； （4） 绘制电路原理图； （5） 总体电路原理图及其说明。 3、 仿真任务要求 （1） 熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模块用法及功能： （2） 根据设计电路搭建仿真模型； （3） 设置参数并进行仿真 （4） 给出不同触发角时对应电压电流的波形； 4、 设计的总体要求 （1） 熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析 设计任务； （2） 掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断； （3） 能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理； （4） 广泛收集相关技术资料； 第二章方案选择论证 2.1方案分析 单相可控电路与三相可控电路相比，有结构简单，输岀脉动大，脉动频 率低的特点，其不适于容量要求高的情况，而三相可控整流电路有与之基本 相反的特点，对于相当于反电动势负载的电动机来说，它能满足其电流容量 较大，电流脉动小且连续不断的要求。 2.2方案选择 课设题目中给出的正是要求为220V、20A的直流电动机供电，它的容量 为S= kw,属于高容量，所以应选用三相可控整流电路整流。另外三相桥式 整流电压的脉动频率比三相半波高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也