1课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 自动化 06xx 班 指导教师： 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=10，电感 L 无穷大使负载电流连续；2 U2=220V，晶闸管触发角 =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（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：7 月 6 日 查阅资料7 月 7 日 方案设计7 月 8 日- 9 日 馔写电力电子课程设计报告7 月 10 日 提交报告，答辩指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日2摘 要整 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 ， 过 电 压 ， 保 护 电 路 。3目 录1主电路设计及原理 .11.1 主电路设计 .11.2 主电路原理说明 .12 触发电路的设计 .52.1 电路图的选择 .52.2 触发电路原理说明 .63 保护电路的设计 .83.1 过电压保护 .83.2 过电流保护 .104 各参数的计算 .124.1 输出值的计算 .124.2 输出波形的分析 .145 应用举例 .156 心得体会 .16参考文献 .171三相桥式全控整流电路的设计1主电路设计及原理1.1 主电路设计其原理图如图 1 所示。图 1 三相桥式全控整理电路原理图习惯将其中阴极连接在一起的 3 个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的 3 个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从 1 至 6 的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，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 VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与 a、b、c 三相电源相接的3 个晶闸管分别为 VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。1.2 主电路原理说明整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角 =0 o时的情况。此时，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。此时电路工作波形如2图 2 所示。图 2 反电动势 =0 o时波形=0 o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点 n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压 ud2 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压 ud = ud1ud2 是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压 ud 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压 ud 波形为线电压在正半周的包络线。由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势 Li，它的极性事阻止电流变化的。当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。3为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为 6 段，每段为 60o，如图 2 所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表可见，6 个晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。表 1 三相桥式全控整流电路电阻负载 =0 o时晶闸管工作情况图 3 给出了 =30 o时的波形。从 t1 角开始把一个周期等分为 6 段，每段为 60o与 0 o时的情况相比，一周期中 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 1 的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了 30o,组成 ud 的每一段线电压因此推迟 30o，ud 平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧 a 相电流 ia 的波形，该波形的特点是，在 VT1 处于通态的 120o期间，ia 为正，由于大电感的作用，ia 波形的形状近似为一条直线，在 VT4 处于通态的120o期间，ia 波形的形状也近似为一条直线，但为负值。时 段 共阴极组中导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5共阳极组中导通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6整流输出电压 ud ua-ub=uabua-uc=uacub- uc=ubcub- ua=ubauc- ua=ucauc-ub=ucb4图 3 =30 o时的波形由以上分析可见，当 60 o时，ud 波形均连续，对于带大电感的反电动势，id 波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当 60 o时，如 90 o时电阻负载情况下的工作波形如图 4 所示，ud 平均值继续降低，由于电感的存在延迟了 VT 的关断时刻，使得 ud 的值出现负值，当电感足够大时，ud 中正负面积基本相等，ud 平均值近似为零