金高翔 课程设计论文Word格式文档下载.docx

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设计起止时间：

2016年6月10日至2016年6月25日

机电工程学院电气控制与PLC课程设计

任务书

设计（论文）名称：

三相全桥可控整流电路的设计与仿真

专业：

自动化学生姓名：

金高翔

指导教师：

花晓慧下达时间：

2016.6.10

一、课程设计任务：

（1）了解三相全桥可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻电感性负载时的工作情况。

（2）掌握基本电路的数据分析、处理；

描绘波形并加以判断。

能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。

（3）熟悉三相全桥整流电路和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析电路原理及其应用。

（4）学习并掌握Multisim仿真软件

二、课程设计的基本要求：

根据要求的输入电压值与输出的电压范围，计算出晶闸管承受的最大正、反向电压值。

然后根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。

再用Multisim软件进行仿真，调试，得到仿真图形。

三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。

它是由半波整流电路发展而来的。

由一组共阴极的三相半波可控整流电路（共阴极组晶闸管依次编号T1.T3.T5）和一组共阳极接法的晶闸管（依次编号T4.T6.T2）串联而成。

六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。

再用Multisim软件进行仿真[2]，调试，得到仿真图形。

（1）输入电压：

（2）输出电压：

直流电压,

。

（3）负载：

纯电阻性负载，

（4）电压调整率：

（5）负载调整率：

（6）建立主回路、触发电路、电压检测电路以及电压闭环的仿真模型。

（7）给出任务中不同模型的仿真波形、数据分析以及原理分析。

三相全桥可控整流电路的设计

一、设计任务与要求

220v±

10%,50Hz；

（2）输出电压：

直流电压,80v±

2%；

纯电阻性负载，R=15Ω

±

1.5%；

（6）计算其主开关器件所承受的最大正反向电压，器件的额定电流，并建立合适的仿真模型，对主电路进行仿真。

（7）根据三相桥式整流电路的驱动控制要求，设计其控制电路，产生符合电路驱动所要求的触发波形。

（8）进行仿真及数据分析。

二、总体方案设计

1．主电路图原理图

图一主电路原理图

2.三相桥式全控整流电路的特点及其要求：

一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。

一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。

①两管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。

②对触发脉冲的要求：

a.按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。

b.共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。

c.同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。

③

一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。

④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：

一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）。

⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。

三、单元电路设计与参数计算

1.主电路仿真图

用的是Multisim软件进行仿真

图二主电路仿真图

2.根据设计要求具体参数的确定

设计要求：

输入AC3*110V，50Hz，输出电流连续，阻感负载，电阻为30欧，要求输出直流电压60V~200V。

整流输出电压

的波形在一周期内脉动六次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉冲进行即可。

此外，以线电压的过零点

为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时（及带阻感负载时）的平均值为

所以，晶闸管承受的最大正、反向电压为变压器二次线电压峰值，即：

晶闸管电流有效值即为变压器二次电流：

根据计算结果，所以选取c233m型号晶闸管。

因为wL＞＞R，再根据仿真中的最佳效果，所以选取电感值为180mH。

四、总原理图

1.总仿真电路

、

图三总仿真主电路图

五、仿真与调试

1.电阻性负载，a=0时工作情况

图四a=0时晶闸管UVT波形图五a=0时负载电压Ud波形定量分析

Ud=2.34*220*1=514.8v

Id=34.32A

因为

>

220V，所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角时的要求，所以R1=15欧姆

2.阻感负载，a=30时工作情况

图6a=30时，晶闸管UVT波形图7a=30时，负载电压Ud波形定量分析

Ud=445.8V

Id=29.72A

所以必须串入电阻分压，分压电阻必须满足任意a角的要求

3.阻感负载，当a=60时工作情况

图八a=60时晶闸管UVT的波形图九a=60时负载电压Ud的波形

Ud=364.01V

Id=24.26A

4.阻感负载，当a=90时工作情况

图十a=90时晶闸管

的波形

图十一a=90时负载电压

定量分析

得，

，所以a不能调到

5、触发电路

触发电路,如下图所示:

图十二触发电路原理图

六、性能测试与分析

由于电感的作用，输出电压出现负波形，而我们为了除去负载上面的负电压就加上续流二极管进行续流。

续流二极管在这里的作用是当输入电流减小到一定程度时，因为电感的作用会继续产生一个回路电流，这个回路是从电感→电阻→续流二极管→电感。

这样就使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流一下，使晶闸管关断，这样就不会出现负向的电压了，晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。

为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。

晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。

大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。

可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。

晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。

此处就是采用集成触发产生触发脉冲。

七、结论与心得

首先，我学到了不少东西。

是我开阔了眼界，本次课程设计完美结束。

同时我也意识到到自己的不足，觉得应该好好学习，努力增加自己的知识含量。

在设计中，我感到自己平时下功夫太少，以至于书到用时方恨少。

同时，我觉得，一次课程设计是我如此疲惫，所以应该珍惜学习的机会。

我知道电力电子技术是一门基础性和支持很强的技术，但我真正体会到这一点却是在这次课设的过程中。

通过本次课程设计，我对电力电子技术这门课有了很深的了解，对各个知识点有个更好的掌握。

本次设计，我所设计的是三相全桥可控整流电路，开始设计时我遇到了很多的问题，使我有种很深的无助感。

好在后来经过仔细查阅资料，各类图书，以及老师和同学的帮助，我顺利完成了课设中的任务。

通过这次电力电子课程设计，让我明白了课堂学习与实际动手操作的巨大差距，课堂学习为动手操作提供了不可或缺的理论指导，实际动手操作可以让自己更好地理解自己所学过的理论知识，本次课程设计中，很多地方用到了课堂上没有详细讲解的内容，比如触发电路，所以在课设的过程中，就需要自己花费大量的时间与精力去查找相关的资料，弄清楚触发电路的原理，虽然过程比较辛苦，但觉得自己过得还是很充实，毕竟搞清楚了自己曾经不清楚的地方，收获还是很大。

通过这次课程设计我对于文档的编排格式、原理图波有了一定的了解，这对于以后的毕业设计及工作需要都有颇大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子技术这门课程，把以前一些没弄懂的问题基本掌握了。

在此我要感谢我的指导老师对我的悉心指导，感谢老师在百忙之中给我的帮助。

在课程设计的过程中我培养了自己独立工作的能力，给自己的未来树立了信心，我相信它会对我今后的工作、学习、生活产生重要影响，我相信这次的课程设计会让我终身收益！

八、参考文献

[1]王兆安刘进军.电力电子技术[M].第５版.北京：

机械工业出版社，2011.6。

[2]MuhammadH.Rashid.电力电子学[M].人民邮电出版社，2007.3。