1课程设计

《电力电子技术课程》

课程设计说明书。

课程名称：三相半波可控整流电路的设计。

学院：电气与信息工程学院

专业：电气自动化技术

班级：电气1202班。

学生姓名：刘贝贝。

学号： 1230530202

指导教师：桂友超。

时间： 2023年5月20日

《电力电子技术》课程设计任务书。

1、课程设计的目的。

通过课程设计达到以下目的。

1、加强和巩固所学的知识，加深对理论知识的理解；

2、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用internet检索需要的文献资料；

3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；

4、培养学生综合运用知识的能力和工程设计能力；

5、培养学生运用**软件的能力和方法；

6、培养学生科技写作水平。

2、课程设计的主要内容。

1、关于本课程学习情况简述。

2、主电路的设计、原理分析和器件的选择；

3、控制电路的设计；

4、保护电路的设计；

5、利用matlab软件对自己的设计进行**。

三、课程设计的要求。

1、通过查阅资料，确定自己的设计方案；

2、按学号尾数定课题，即课题一的学号尾数为1，以此类推。自拟参数不能雷同；

3、要求最后图纸是标准的cad图；

4、课程设计在第18周五前交上来。

4、课题。课题二：三相半波可控整流电路的设计。

已知三相交流输入线电压380v，要求整流电压在0~100v连续可调，负载自拟，其它性能指标自定。

五、格式要求。

1、格式严格按照教务处规定的毕业设计格式；

2、文档内容：

1）绪言：主要介绍对本课程学习情况；本设计内容的掌握情况；拟出设计任务书。

2）主电路设计：

1）电路原理图：用cad绘制电路；

2）原理分析：用自己的语言；

3）参数计算：请用公司编辑器；

4）器件选择。

3）控制电路设计：

1）电路原理框图。

2）电路原理图。

3）原理分析。

4）主要器件介绍。

4）保护电路及其它辅助电路的设计。

1）保护电路的作用；

2）电路原理图；

3）原理分析。

5）**分析。

1）**模型的建立方法。

2）**电路模型；

3）**效果图；

4）**结果分析。

6）设计总结。

用自己的语言介绍如何完成本次设计的，通过设计自己有哪些方面提高，对本课程教学有什么建议等。

7）附录：系统总图。

目录。绪论 1

引言 2第一章三相半波整流电路原理分析 3

1.1纯电阻性半波整流电路原理组成 3

1.2主电路设计 3

1.3 电路原理波形分析 3

第二章三相半波整流电路数量分析 6

2.1输出值的计算 6

第三章器件额定参数计算 7

3.1变压器参数 7

3.2晶闸管参数 7

3.3变压器容量 7

3.4晶闸管额定电压 7

3.5晶闸管额定电流 7

第四章**与测试 7

4.1 matlab软件简介 7

4.2 电路** 9

结束语 11

谢辞 11附录 12

原理图 12

参考文献 13

绪论。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。

整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。

关键词：整流，变压，触发，晶闸管，额定。

三相半波可控整流电路纯电阻性负载，如图所示。图中t为整流变压器，为了得到中性线，整流变压器的二次接成星形，一次绕组接成三角形，使三次谐波都能够通过，减少了高次谐波对电网的影响。为了得到零线，整流变压器的二次绕组必须接成星形，而一次绕组多接成三角形，使其3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响。

三个晶闸管的阳极分别接入u、v、w三相电源，它们的阴极连接在一起，称共阴极接法，这对触发电路有公共线者连线较方便，用得较广。

1.2主电路设计。

其原理图如图1所示。

图1 三相半波可控整流电路原理图。

1.3 电路原理波形分析。

图 1.1三相半波可控整流电路电阻负载，α=120°时的波形。

稳定工作时，三个晶闸管的触发脉冲互差120o，规定ωt=2π/3为控制角α的起点，称为自然换相点。三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正半周波形的交叉点，在各相相电压的ωt=2π/3处。

在ωt1时刻触发vt1，在ωt1～ωt2区间有uu＞uv、uu＞uw，u相电压最高，vt1承受正向电压而导通，输出电压ud＝uu。其他晶闸管承受反向电压而不能导通。vt1通过的电流it1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等。

在ωt2时刻触发vt2，在ωt2～ωt3区间 v相电压最高，由于uu＜uv，vt2承受正向电压而导通， ud＝uv。vt1两端电压ut1=uu-uv= uuv<0，晶闸管vt1承受反向电压关断。

在vt2导通期间，vt1两端电压ut1= uu-uv= uuv。在ωt2时刻发生的一相晶闸管导通变换为另一相晶闸管导通的过程称为换相。

在ωt3时刻触发vt3，在ωt3～ωt4区间w相电压最高，由于uv＜uw，vt3承受正向电压而导通，ud＝uw。vt2两端电压 ut2= uv-uw=uvw<0，晶闸管vt2承受反向电压关断。在vt3导通期间vt1两端电压ut1= uu-uw= uuw。

这样在一周期内，vt1只导通2π/3，在其余π/3时间承受反向电压而处于关断状态。只有承受高电压的晶闸管元件才能被触发导通，输出电压ud波形是相电压的一部分，每周期脉动三次，是三相电源相电压正半波完整包络线，输出电流id与输出电压ud波形相同 (id=ud/r)。

电阻性负载α=0o 时，vt1在vt2、vt3导通时仅承受反压，随着α的增加，晶闸管承受正向电压增加；其他两个晶闸管承受的电压波形相同，仅相位依次相差120o。增大α，则整流电压相应减小。

=30o是输出电压、电流连续和断续的临界点。当α＜30o时，后一相的晶闸管导通使前一相的晶闸管关断。

当α＞30o时，导通的晶闸管由于交流电压过零变负而关断后，后一相的晶闸管未到触发时刻，此时三个晶闸管都不导通，直到后一相的晶闸管被触发导通。

从上述波形图可以看出晶闸管承受最大正向电压是变压器二次相电压的峰值，ufm =u2，晶闸管承受最大反向电压是变压器二次线电压的峰值，urm=× u2 =u2。α=150o时输出电压为零，所以三相半波整流电路电阻性负载移相范围是0o～150o。

如果将电路中的晶闸管换成整流管，那么整流元件就在处自然换相，并总是换到电压最高的一相上去，相应的输出a相，b相，c相电压。因此相电压的交点就是三相半坡电路的自然换相点，即该出的a=0°。在wt1--wt

2期间内，a相电压u最高，在wt2--wt3期间内，b相电压最高，在wt2时刻触发晶闸管t2,可使t2导通，此时t1因承受反向电压而关断，负载上得到b相电压ub...如此，各晶闸管都按同样的规律依次触发导通并关断前面一个已导通的晶闸管。

图（a）所示，是三相电压触发脉冲。

图（b）所示，各晶闸管上的触发导通脉冲相序应与电源的相序相同。各相触发脉冲依次间隔120°，每相晶闸管各导电120°，负载电流波形与整流电压波形相同，是连续的。

图（c）所示，输出的整流电压时三相交流相电压正半周期线。

图（d）所示，是变压器a相绕组，即流经晶闸管t1的电流波形，可见变压器绕组中通过的是直流脉冲电流。

图（e）是晶闸管t1两端的电压ut1的波形。

第二章三相半波整流电路数量分析。

2.1输出值的计算。

三相桥式全控整流电路中，整流输出电压的波形在一个周期内脉动3次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/3周期）进行计算即可。对于电阻性负载而言，当《时，各晶闸管上的触发脉冲，其相序与电源的相序相同，各相触发脉冲依次间隔，在一个周期内，三相电源轮流向负载供电，每相晶闸管各导电，负载电流是连续的。增大值，即触发脉冲后移，则整流电压相应减小。

当=时，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，各项仍导电。如果》，例如=120°，如上图1.1所示，当导通的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然承受正向电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，姑输出电压和电流都为零，直到下一相触发脉冲出现为止，显然电流断续，各晶闸管导电时间都小于。

如果角继续增大，那么整流电压将越来越小。当=时，整流输出电压为零。故电阻负载时要求的移相范围为。

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