课程设计。
课程设计任务书。
学生姓名： 唐正霜专业班级： 自动化0904班
指导教师： 周颖工作单位： 自动化学院
题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载）
初始条件：1． 反电动势负载，e=60v，电阻r=10ω，电感l无穷大使负载电流连续；
2． u2=220v，晶闸管导通角α=30°；
3． 其他器件如晶闸管自己选取。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求）
1. 主电路的设计及原理说明；
2. 触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析；
3. 保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析。
4. 各参数的计算（包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析）；
5. 应用举例；
6. 心得小结。
时间安排：指导教师签名年月日。
系主任（或责任教师）签名年月日。
写在前面。通过一学期的对《电力电子技术》的学习，我对电力电子中的基本电路如整流电路、逆变电路、dc/dc变换电路、交流电力控制电路等的工作原理及分析方法都有了比较深入的认识；对保护电路及电力电子器件的缓冲电路也了解了一些；也认识到了电力电子技术在当今社会各方面的广泛应用。但是，仅仅了解了书本上的理论知识而不会把它们应用到实际中去，这不能叫真正掌握了一门技术。
只有学以致用、在实践中检验理论的正确性，才是学习的好方法。
随着实际应用中对电能的质量要求越来越高，对电能进行变换就显得非常必要。本文中所设计的三相全控整流电路正是在实际中应用非常广泛的一种变流电路，主要用于需要大功率的直流电的场合。对这个电路的设计，既可以帮助我巩固已经学过的电力电子技术的各方面的知识，也可以让我了解到在设计整个电力电子装置中所要面临的各种问题，并且可以在前人总结的经典电路的基础上实现一些小的创新。
我相信，通过这次课程设计，一定可以锻炼我的思维能力和分析能力，对实践能力的提高也会有所帮助。
1 方案论证、设计思路及系统框图。
根据任务书的要求，只要设计一个带反电势负载的三相桥式全控整流电路，对电路的带负载能力、输入与输出功率因数、谐波含有率及畸变等指标都未作出详细的规定。这为设计提供了很大的自由空间与灵活性。显然，针对以上要求，整个系统应该包括由功率器件组成的主电路、触发电路、控制电路、检测电路、隔离电路、保护及滤波电路组成，系统框图如图1-1所示。
主电路采用六个晶闸管组成的三相桥式全控整流电路，触发电路使用集成移相触发芯片tc787及少数外围器件组成，用霍尔元件检测流过负载的电流图1-1 系统框图。
主电路与信息电路采用变压器隔离方式。各个部分电路的原理将在以下的论述中逐一介绍。
2 主电路原理及电路图。
主电路采用如图2-1所示的拓扑结构。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（、、称为共阴极组，阳极连接在一起的3个晶闸管（、、称为共阳极组。此外，一般希望晶闸管按从vt1至vt6的顺序导通，为此将晶闸管按图2-1所示的顺序编号，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、、，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为、、。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为。
为了便于分析，先假设晶闸管的触发角，此时电路相当于有六个二极管组成的三相不可控整流电路。对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。
这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压，各个晶闸管的换相点均为自然换相点。
若电路中晶闸管的触发角，则每个晶闸管导通的条件不仅要求承受正向电压，还要有适时地有足够强度的触发脉冲。每个晶闸管的触发导通点会推迟角度。由于任务书中所要求的负载是反电势负载，且电感，因此负载电流连续。
图中变压器二次侧输出线电压为380v，，。
图2-1 主电路原理图。
3 触发电路。
晶闸管触发电路的作用时产生使晶闸管可靠导通的门极触发脉冲，确保晶闸管在需要的时刻由阻断变为导通，一般触发信号对于门极—阴极都是正极性的。触发信号必须满足以下要求：有足够大的功率；有足够的宽度，且前沿要陡；有足够的移相范围；抗干扰能力强，稳定性好。
3.1 触发电路的选择。
三相桥式全控整流电路的触发电路一般有三种可选的方案，它们分别是由分立元件组成的触发电路、集成化晶闸管移相触发电路、数字化晶闸管移相触发电路。对于这三种电路拓扑的优缺点进行比较，如表3-1-1所示。
通过比较三种电路的优缺点，综合考虑各方面因素，本次设计中选用集成化晶闸管移相触发电路。通过比较各种集成芯片，最终决定选用高性能集成晶闸管移相触发器tc787。
3.2 触发电路原理。
tc787是采用独有的先进ic工艺技术，并参照国外最新移相触发电路而设计开发的具有我国自主知识产权的单片集成电路，主要应用于三相晶闸管移相触发和三相电力晶体管脉宽调制电路。它是目前国内广泛流行的tca785及kj（或kc）系列移相触发电路的代换产品，具有功耗小、功能强、抗干扰性好、移相范围宽、外接元件少等特点。只用一片tc787外加少数器件即可实现三片tca785或四片kj系列的功能。
tc787内部集成了三个过零检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配电路，tc787的引脚功能分配如表3-2-1所示。
tc787的典型应用电路如图3-2-1所示，这里只给出原理框图，具体的电路图请到附录中查看。
图3-2-1 tc787组成的触发电路原理简图。
当tc787的引脚6接高电平时，芯片被设置为双窄脉冲工作方式。引脚7为与三相同步电压中a相正半周及b相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt6；引脚8为与三相同步电压中c相正半周及b相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt5；引脚9为与三相同步电压中c相正半周及a相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt4；引脚10为与三相同步电压中b相正半周及a相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt3；引脚11为与三相同步电压中b相正半周及c相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt2；引脚12为与三相同步电压中a相正半周及c相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即vt1。
由电阻、电容组成的t型网络一方面可以用来滤除同步电压上的干扰毛刺电压，增加抗干扰能力，二则根据主电路整流变压器与同步变压器的不同联结组别实现同步电压的移相，使输出触发脉冲更好的与晶闸管两极间电压实现相位同步。
4 开关器件触发次序及相位分析。
六个晶闸管的触发脉冲按的顺序，相位依次相差；共阴极组、、的触发脉冲依次差，共阳极组、、的触发脉冲也依次差；同一相上下两个桥臂，即与、与、与，触发脉冲相差。
本次设计中采用双脉冲触发方式，双脉冲的发生与分配完全由tc787内部集成的脉冲形成电路和脉冲分配电路完成，不需要用户另外再外加双脉冲形成芯片。这也是tc787集成电路的优点。
5 保护电路原理及电路图。
5.1 过电压保护。
过电压保护可以采用图6-2-1所示的阻容保护电路，该网络的rc直接接于线路之间，平时支路中就有电流流动，电流流过电阻必然要使电阻发热，造成能量的损耗。为了克服这些缺点，可采用整流式阻容保护电路，阻容式保护电路如图5-1-1所示。
三相交流电经过二极管整流桥变为脉动直流电，通过给充电，电路正常工作（无过电压）时电容两端保持交流电的峰值电压，整流桥给电容回路提供微弱的电流，以补充电容放电所损失的电荷。由于与并联的阻值很大，电容的放电速度非常慢，因此整流桥输出的。
电流也非常小。一旦出。
现过电压，过电压的能。
量被电容吸收，只要。
的容量足够大，就可以。
保证此时电容电压的数。
值在允许范围之内，从。
而也使电流电压不超过。
额定值。过电压消失后，电容经放电使两端。
电压恢复到交流电正常。
的峰值。由此可以看出图5-1-1 整流式阻容保护电路。
越大整个电路的功耗越小，但过电压过后电容电压恢复到正常的时间也越长，因此的大小受到两次过电压最小时间间隔的限制。
另外，对于过电压的保护，除了以上介绍的方法之外，采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管（bod）等非线性元器件来限制或吸收过电压也是常用的措施。在这里就不再一一详述。
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