电力电子课程设计

课程设计报告。

题目三相可控整流技术的工程应用

专业班级。学号。

学生姓名。指导教师。

指导教师职称。

学院名称。完成日期： 2024年 12月 24日。

学生姓名。指导教师。

摘要。整流电路是电力电子电路**现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路应用十分广泛，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。三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在本次课程设计中采用三相可控整流电路。

关键词：三相可控桥式整流电路。

abstract

keywords:

目录。摘要 i

abstract ii

目录 iii

设计任务及要求 - 1 -

基本要求 - 1 -

任务 - 1 -

第一章简介 - 1 -

1.1 三相可控整流电路 - 1 -

1.2 三相可控整流电路特点 - 1 -

第二章电路设计 - 2 -

2.1整流电路 - 2 -

2.1.1方案中论证 - 2 -

2.1.2设计方案电路的原理 - 3 -

2.1.3 元器件的介绍 - 7 -

2.2 触发电路 - 8 -

2.2.1方案论证。 -8 -

2.2.2双脉冲触发电路原理 - 9 -

2.3 保护电路 - 10 -

2.3.1 晶闸管保护电路 - 10 -

2.3.2 交直流则保护电路 - 10 -

2.4 滤波电路 - 11 -

第三章参数计算 - 11 -

3.1整流变压器参数 - 11 -

3.2晶闸管参数 - 12 -

3.3性能指标分析 - 12 -

3.4元器件清单 - 13 -

第五章设计体会 - 13 -

第六章参考文献 - 14 -

设计任务及要求。

基本要求：ac/dc开关电源。

1、输出电压：直流，36v，文波电压（峰值）小于额定电压的0.5%

2、输入电压：ac三相380v±10%

3、输入电压频率：50±5hz

4、负载短时过载倍数：200%

5、瞬态特性：较好。

任务：从以下八个题目中任选一题。

题目1：单相可控整流技术的工程应用。

题目2：三相可控整流技术的工程应用。

题目3：降压斩波变换技术的工程应用。

题目4：升压斩波变换技术的工程应用。

题目5：交流调压或者交流调功技术的工程应用。

题目6：变频技术的工程应用。

题目7：有源逆变技术的工程应用。

题目8：无源逆变技术的工程应用。

第一章简介。

1.1 三相可控整流电路。

利用晶闸管可组成各种可控整流电路。对三相电路来说，有三相半波可控整流、三相半控桥式整流、三相全控桥式整流、双三相桥式串联全控整流电路以及双三相桥式带平衡电抗器全控整流电路。

三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。在电子设备中有时也会遇到功率较大的电即，例如几百瓦甚至超过1—2kw的电即，这时为了提高变压器的利用率，减小波纹系数，也常采用三相整流电路。另外由于三相即波可控整流电路的主要缺只在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。

而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。虽只三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相即波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线。在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。

1.2 三相可控整流电路特点。

三相半波可控整流电路，为了得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连在一起，成为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，方便连线。可这样的接法主要的缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，因此其应用比较少。

对于三相桥式全控整流电路，整流输出电压一周期波动六次，每次波动的波形都是一样的，故该电路为六脉冲整流电路。而且每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的贿赂，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。因此对触发脉冲要求比较高，一般为了不让触发电路复杂化，常采用的是双触发脉冲。

目前在各种整流电路中，应用最为广泛的就是三相桥式全控整流电路。

整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它的作用是将交流电能变成直流电能供给直流用电设备、的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀，电解电源，同步发电机励磁，通信系统电源等。

第二章电路设计。

2.1整流电路。

2.1.1方案中论证。

方案一：采用三相半波可控整流，三相半波整流电路的变压器二次侧必须接成星形，而一次侧只能接成三角形，避免三次谐波流入电网，其主电路采用三个晶闸管分别接三相电源，三相半波可控整流电路的主要缺点在于其二次电流中含有直流分量，使得铁芯容易磁化，一般比较少用。

方案二：采用三相桥式全控整流电路，三相全控桥相当于两个三相半波整流的串联，是运用最广泛的整流电路，其主电路有六个晶闸管，习惯分为共阴极组和共阳极组，由于需要保证同时有两个晶闸管导通，一般采用双脉冲触发。

方案三：三相半控桥式整流，在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路，它相当余把三相全控桥的共阴极的晶闸管换为二极管，但是其缺相时容易发生故障。

由于方案一与方案三都有其缺点和不足的地方，虽说方案二也有其触发电路比较复杂的缺点，相比较而言，方案二比方案一三更加可靠。故本设计采用方案二。

2.1.2设计方案电路的原理。

在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。

为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管kp1和kp4接a相，晶闸管kp3和kp6接b相，晶管kp5和kp2接c相。

晶闸管kp1、kp3、kp5组成共阴极组，而晶闸管kp2、kp4、kp6组成共阳极组。

为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。

为了分析方便起见，把一个周期等分6段（见图2）。

在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管kp1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管kp6被触发导通。这时电流由a相经kp1流向负载，再经kp6流入b相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。

加在负载上的整流电压为。

ud=ua-ub=uab

经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管kpl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管kp2，电流即从b相换到c相，kp6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经kpl、负载、kp2流回电源c相。

变压器a、c两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为。

ud=ua-uc=uac

再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管kp3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管kp2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为。

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