三相桥式可控整流电路设计.doc

电力电子技术课程设计题 　目： 　 　 三相桥式可控整流电路设计 　 院系名称: 电气工程学院 专业班级： 电气F120６　 学生姓名:　　 　 　学　 号： 　 　　指引教师: 臧义 教师职称: 　 副专家 评语及成绩：指引教师：日 期：目 录摘 要:ﻩ1引 言：ﻩ11 课题简介 １1.1课题研究背景ﻩ１1.2 国内外研究现状 2１.３　本课题研究内容 22　系统总体设计方案ﻩ２2.1 设计方案论证ﻩ23 三相桥式可控整流电路ﻩ4３.1 三相桥式全控整流电路（阻性负载） 43．1.１带电阻负载α=0时的工作状况 5３.１.2带电阻负载α=３0时的工作状况ﻩ73.１.3带电阻负载α＝60时的工作状况ﻩ７３．1.4带电阻负载α>60时的工作状况 73.１.5 小结ﻩ83.2 三相桥式全控整流电路(感性负载）ﻩ83.2．１带电感负载α=0时的工作状况ﻩ83.2．2带电感负载α=30时的工作状况ﻩ93.２.3带电感负载α=6０时的工作状况 103.2．4带电感负载α=９0时的工作状况ﻩ10３.２.5三相桥式全控整流电路(a＞6０) 11３．2.6三相桥式全控整流的电流有效值 １１３ 系统硬软件设计 123.1 硬件设计ﻩ12３.１.１ 电路框图 １23.1.2 设计方框图 123．１．３　设计主电路图ﻩ133.2 软件设计 133.２.1　软件设计及流程 1４４主电路保护ﻩ164.1 过电压的产生和保护 １64.2 过电流的保护 １7５ 软硬件设计及调试 １８5.1　仿真模型电路设计 1８5．２ 电路仿真成果 18５.２.1阻性负载 １85.2.2感性负载ﻩ196 结 语 19参照文献 ２0附录A 系统电路图ﻩ２1附录B　 　Ｃ8051-Ｆ020　主控制图 ２2三相桥式可控整流电路的设计摘 要： 本文重要简介三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图，由工频三相电压3８OV经升压变压器后由ＳCR(可控硅）再整流为直流供负载用。

但是由于工艺规定大功率，大电流,高电压,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一相应,否则输出的电压波动大甚至尚有也许短路导致设备损坏对三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路进行了理论分析,建立了基于Matlａｂ／Ｓiｍｕlinｋ的三相桥式整流电路的仿真模型,并对其带纯电阻负载及电阻电感性负载时的工作状况进行对比分析核心词：MCU ；SCR;电力电子;三相桥式半控整流；三相桥式全控整流引 言:整流电路是电力电子技术中最为重要,也是应用最为广泛的电路，它不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运送、电力系统、通信系统、能源系统及其她领域因此调试三相桥式可控整流电路的有关参数并对不同性质负载的工作状况进行对比分析与研究具有一定的现实意义本文重要简介三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压3８0Ｖ经升压变压器后由SCR（可控硅）再整流为直流供负载用１　课题简介1.１课题研究背景晶闸管（Tｈｙristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,此前被简称为可控硅晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

三相桥式可控整流电路的设计指使用电力电子器件对三相电能进行变换和控制的技术１．2 国内外研究现状电力电子技术在电力系统中有非常广泛的应用最后顾客在使用电能时常常需要进行预解决如降压、滤波、无功补偿等:据估计,发达国家在顾客最后使用的电能中有６０%以上至少通过一次电力电子变流装置的解决电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是核心技术之一毫不夸张地说，离开电力电子技术，电力系统的现代化是不可想象的;直流输电（HＶＤＣ）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采用晶闸管变流装置;近年发展起来的柔性交流输电（AFCTＳ)可以大幅度提高电网输电能力和稳定性;手段：迅速、精确、持续地控制大容量有功和无功等参数实现对系统潮流变化、功率流向、输送能力、阻尼振荡的性能加以改善和提高如有源滤波器(APＦＡetivepoｗｅrFｉ一ｔer)可进行顾客端的无功补偿和谐波克制1.3 本课题研究内容本文研究的内容重要是建立一种对三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路简介,并进行了理论分析,使用电力电子器件对三相电能进行变换和控制的技术条件是把三相输入交流电压： 380V，5０Ｈz；使输出功率:2KW;此外添加一定的保护设施,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，因此对晶闸管的电压和电流保护，避免晶闸管烧坏； 2 系统总体设计方案2．1 设计方案论证三相桥式整流重要由ＣSR(晶闸管)器件构成,其基本构造图为图2.1晶闸管的开关特点(１) 当ＳCＲ的阳极和阴极电压UAＫ<０,即EA下正上负,无论门极G加什么电压,CSＲ始终处在关断状态;(2）　UＡK>０时，只有GEk＞0，SCR才干导通。

阐明SCＲ具有正向阻断能力 ； 　　 　 (3) SＣＲ一旦导通，门极G将失去控制作用，即无论EＧ如何,均保持导通状态SCR导通后的管压降为１V左右，主电路中的电流Ｉ由R和RW以及EA的大小决定; 　　 　 　图 2．１基本构造图(4）当UAK<0时,无论SCR本来的状态,都会使R熄灭,即此时ＳＣR关断其实,在I逐渐减少(通过调节Rw）至某一种小数值时，刚刚可以维持SCR导通如果继续减少I，则SCＲ同样会关断该小电流称为SＣR的维持电流;综上所述:SCR导通条件：UAK>0同步ＵGＫ>0,由导通一关断的条件：使流过ＳCR的电流减少至维持电流如下一般通过减小EA，，直至EＡ<0来实现)晶闸管的几种导通方式：(1) 正常触发导通:UAＫ＞0，同步UＧK>0；（2） 阳极电压作用:当UAK上升至某个大数值，使V2的漏电流由于雪崩效应而加大,同步由于正反馈而使漏电流放大，最后使ＳCＲ饱和导通;（3) dU/ｄt作用：如果ＵAK以高速率上升，则在中间结电容上产生的电流可以引起导通；（4） 温度作用：温度上升，V1，V2的漏电流加大，引起SCR导通;（5) 光触发:当强光直接照射在硅片上，产生电子空穴对，在电场的作用,产生触发SCＲ的电流。

目前，有某些场合使用这种方式来触发SＣR，如高压直流输电(HVDC)这种方式可以保证控制电路和主电路之间有良好的绝缘这种SＣR又称为光控晶闸管(LightＴｒiggereｄTｈyristor一ＬTＴ）晶闸管的基本特性:（1)承受反向电压时,无论门极与否有触发电流，晶闸管都不会导通;电子科技人学硕十学位论文:基于三相桥式可控整流电路的设计;(2)承受正向电压时，仅在门极有触发电流的状况下晶闸管才干开通；(3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；(４)要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以F从这个角度可以看出，ＣSR是一种电流控制型的电力电子器件晶闸管的触发：(1)作用：产生符合规定的门极触发脉冲,保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通２)广义上讲，晶闸管触发电路还涉及对其触发时刻进行控制的相位控制电路3)晶闸管触发电路应满足下列规定:l 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通(门极电流应不小于擎住电流);l 触发脉冲应有足够的幅度;l 不超过门极电压、电流和功率,且在可靠触发区域之内；l 应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离三相全桥按负载不同可分为带电组和带电感负载，如下分别讨论这两种负载的区别。

3　三相桥式可控整流电路三相全桥的特点：l 负载容量较大,或规定直流电压脉动较小、易滤波时使用三相整流电路；l 应用最为广泛；　l 共阴极组-----阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、ＶT５）; 　 　 图3 三相桥式可控整流电路l 共阳极组-----阳极连接在一起的３个晶闸管（VＴ4、VT6、VT2）；l 注意编号顺序:1、3、5和4、６、2，一般不特别阐明，均采用这样的编号顺序3.１　三相桥式全控整流电路（阻性负载)3．1.1带电阻负载α＝0时的工作状况图3.1.1 三相桥式全控整流电路(带电阻负载α=0时的波形）ｌ)带电阻负载时的工作状况(1） α＝０时的状况l 对于共阴极阻的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最大的一种导通；l 对于共阳极组的3个晶闸管,阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多)的导通;l 任意时刻共阳极组和共阴极组中各有１个ＳＣR处在导通状态其他的ＳCＲ均处在关断状态;l 触发角ａ的起点,仍然是从自然换相点开始计算,注意正负方向均有自然换相点;l 从线电压波形看，侧为线电压中最大的一种,因此ud波形为线电压的包络线时　 段12345６共阴极组中导通的晶闸管ＶT1ＶT1VT3VT3VＴ５VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VＴ4VT6整流输出电压uduａ-ub=uabua－ｕc＝uacuｂ- uｃ=ubｃub- ｕa=ｕbauc- ua=ucauｃ-ub＝uｃb表3.1.1 三相桥式全控整流电路电阻负载α＝0时时晶闸管工作状况(2)三相桥式全控整流电路的特点:Ø 两个CSR同步导通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各有一种SＣＲ导通,且不能为同相的两个ＳCR(否则没有输出)。

Ø 对触发脉冲的规定：l 按VT1一ＶT2一VT３一VT4一VT5一VT６的顺序,相位依次差60；l 共阴极组VT1、ＶT3、VT5的脉冲依次差１２0，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差1２0;l 同一相的上下两个桥臂,即ＶＴ1与VT４，VT3,与VT６，VT5与VT2，脉冲相差１80;Ø ｕd一周期脉动６次，每次脉动的波形都同样,因此三相全桥电路称为6脉波整流电路；Ø 需保证同步导通的2个晶闸管均有脉冲(采用两种措施：一种是宽脉冲触发(不小于60）；Ø 另一种是双脉冲触发(常用）：在Ｕd的六个时间段,均给应当导通的CSＲ提供触发脉冲，而不管其本来与否导通因此每隔６０就需要提供两个触发脉冲;Ø 实际提供脉冲的顺序为:１,２-２,3-3,4－４，5-5,６－6,1－1,２,不断反复l 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相似,晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相似为: 　 　 　 　 3.１．2带电阻负载α=30时的工作状况图3.1．2三相桥式全控整流电路(带电阻负载α=30时的波形)晶闸管起始导通时刻推迟了30,构成ud的每一段线电压因此推迟30a;l 从Uｔ1开始把一周期等分为6段,ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表３．1.1的规律;l 变压器二次侧电流i波形的特点：在VＴ1处在通态的1２0期间,ｉ为正,ui波形的形状与同步段的ud波形相似，在VＴ;处在通态的120期间，i波形的形状也与同步段的ud波形相似,但为负值。

3．1.３带电阻负载α=60时的工。