课程设计说明书 题目名称：三相桥式全控整流电路设计系 部： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 新疆工程学院 课程设计评定意见设计题目 三相桥式全控整流电路设计 系 部 专业班级 学生姓名_ 学生学号 评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日（此页背书）评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2、学生的勤勉态度。3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。新疆工程学院_系(部)课程设计任务书 学年第 学期 年 月 日专业班级课程名称电力电子课程设计设计题目三相桥式全控整流电路设计指导教师起止时间2014.6.16-6.22周数一周设计地点设计目的：1、 贯彻理论联系实际的教学原则，巩固和扩大已学过的电子技术的基础知识，为技术基础课和专业课程的学习建立初步的感性认识并提高学生的工程实践能力 2、了解一种电子设备主要零部件加工过程的技术要求、结构原理以及装配调试工艺。 3、培养学生的劳动观念，加强组织性和纪律性，促进学生综合素质的全面提高设计任务或主要技术指标：1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。2.触发电路设计。触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。4.提供系统电路图纸不少于一张。设计进度与要求：设计进度：第1天：选题，查资料；第2天：进行方案分析，确定设计方案；第3天：电路原理设计；第4天：检查设计，修改设计；第5天：编写整理设计说明书。设计要求：1. 所设计的电路达到设计任务要求。 2. 分析结果，写出设计说明书。主要参考书及参考资料： 1 王兆安，黄俊. 电力电子技术M. 4版. 北京：机械工业出版社，2000.2 黄俊，王兆安. 电力电子技术M. 3版. 北京：机械工业出版社，1993.3 陈伯时. 电力拖动自动控制系统M. 2版. 北京： 机械工业出版社，2006.教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 摘 要电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流、逆变、斩波、变频、变相等）两个分支。它是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。 整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。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：整流电路、晶闸管、三相桥式全控整流目 录1 电力电子器件的了解11.1 电力二极管11.1.1整流二极管的常用参数:11.2 晶闸管简介11.2.1 晶闸管的工作原理11.2.2整流器件的定额计算和选择41.3 晶闸管对电网的影响42 三相全控桥式主电路设计62.1 整流变压器的设计62.1.1 整流变压器的设计原理62.1.2 整流变压器的参数设定62.1.3变压器次级相电压的计算72.1.4 初、次级电流与变压器容量的计算82.1.5变压器参数计算和选择92.2 三相桥式全控整流电路的原理102.3 三相全控桥的工作特点122.3.1 阻感负载时的波形分析122.4 平波电抗器的参数及选择132.4.1 电抗器的电感132.4.2 整流变压器漏电感的计算142.5 系统功率因数的讨论152.6 定量分析与参数计算162.7 实验内容172.7.1 接线172.7.2 触发电路调试172.7.3 三相桥式全控整流电路173 单元电路设计193.1 主电路193.2 触发电路193.2.1 触发电路设计目的193.2.2 设计的任务指标及要求193.3.3 触发电路设计方案的选择193.3.4 方案选择的论证203.3 保护电路213.3.1 交流侧保护电路213.3.2 晶闸管的过电压保护233.3.3 直流侧阻容保护电路243.3.4 晶闸管的过电流保护25总 结27致 谢28参考文献291.电力电子课程设计1 电力电子器件概念 1.1 电力二极管 它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能；电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。 1.1.1整流二极管的常用参数: （1）最大平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。 （2）最高反向工作电压VR：指二极管两端允许施加的最大反向电压。若大于此值，则反向电流(IR)剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压(VB)的一半作为(VR)。例如1N4001的VR为50V，1N4007的VR为1OOOV 。 （3）最大反向电流IR：它是二极管在最高反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。 （4）击穿电压VR：指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。1.2 晶闸管简介 晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 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。晶闸管的开通和关闭和三极管有很大的差别，可以视为一个双稳态器件，只具有两个工作状态即开通和关闭。晶闸管的开通受2个条件约束，阴阳极的正偏压和门极与阴极的正偏压，关断则只需要流过管子的电流小于一定的值，并且维持一定的时间就自然关断。不受门极控制。工作原理相当于两个三极管的等效电路。1.2.1 晶闸管的工作原理 晶闸管组成的实际电路如图1-1所示：为了说明晶闸管的工作原理，可将其看成NPN和PNP两个三极管相连，用三极管的符号来表示晶闸管的等效电路，如图1-2（a）所示,其工作过程如图1-2（b）所示。当晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压UZ而控制极K不加电压时，中间的PN结处于反向偏置，管子不导通，处于关断状态。当晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压UA，且控制极G和阴极K之间也加正向电压UG时，外层靠下的PN结处于导通状态。若V2管的基极电流为IB2，则集电极电流Ic2为2IB2，V1管的基极电流IB1等于Vz管的集电极电流，因而V2的集电极电流Icl为l2如，该电流又作为V2管的基极电流，再一次进行上述的放大过程，形成正反馈。在很短的时间（一般几微秒）两只二极管均进入饱和状态，使晶闸管完全导通。当晶闸管完全导通后，控制极就失去了控制作用，管子依靠内部的正反馈始终维持导通状态。此对管子压降很小，一般为0. 61.2 V，电源电压几乎全部加在负载电阻R上，晶闸管中有电流流过，可达几十至几千安。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极之间加一反向电压。综上所述，可得如下结论： 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压（实际工作中，控制极加正触发脉冲信号）。 晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。1.3 晶闸管对电网的影响晶闸管变流设备一般都是通过变压器与电网连接的，因此其工作频率为工频初级电压即为交流电网电压。经过变压器的耦合，晶闸管主电路可以得到一个合适的输入电压，是晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分，减小电网污染。在变流电路所需的电压与电网电压相差不多时，有时会采用自耦变压器；当变流电路所需的电压与电网电压一致时，也可以不经变压器而直接与电网连接，不过要在输入端串联“进线电抗器”以减少对电网的污染。在分析整流电路工作原理时，我们曾经假设晶闸管是理想的开关元件，导通时认为其电阻为零，而关断时，认为其电阻无穷大。但事实上，晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降。晶闸管装置中的无功功率，会对公用电网带来不利影响：1) 无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。2) 无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。3) 使线路压降增大，冲击性无功功率负载还会使电压剧烈波动。晶闸管装置还会产生谐波，对公用电网产生危害，包括：1) 谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。2) 谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、