三相桥式全控整流电路课程设计DOC文档格式.docx
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KEIL-C;
电力电子;
三相;
整流;
摘要
第一章
第二章
2.1
2.3
第三章
3.1
3.2
3.3
第四章
第五章
第六章
第七章
课程设计要求
主电路的设计及定量分析
主电路设计
分•••••••••••••••••••••••••••保护电路的设计
晶闸管的过电压保护
晶闸管的过电流保护
触发电路与主电路的同步
器件参数选择
总电路图
MATLAB^仿真
课程设计体会
参考文献
10
12
13
第一章课程设计要求
1、单相桥式相控整流的设计要求为:
负载为感性负载丄=500mH,R=100欧姆.
2、技术要求:
1)、电源电压:
交流380V/50HZ2)、整流功率:
1KW按课程设计指导书提供的课题,根据基本要求及参数独立完成设计。
章课程设计方案的选择及分析
2.1整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。
图1-1三相桥式全控整流电路结构图
三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电(即用于直流电机传动),下面主要分析阻感负载时的情况,因为带反电动势阻感负载的情况,与带阻感负载的情况基本相同。
当aW60度时,ud波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相似,
各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。
区别在于负载不同时,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流id波形不同,电阻负载时ud波形与id的波形形状一样。
而阻感负载时,由于电感的作用,使得负载电流波形变得平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似为一条水平线。
图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0度和a=30度的波形。
图2-2中除给出ud波形和id波形外,还给出了晶闸管VT1电流iVT1的波
形,可与带电阻负载时的情况进行比较。
由波形图可见,在晶闸管VT1导通段,
iVT1波形由负载电流id波形决定,和ud波形不同。
当債>60度时,阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同,电阻负载时ud
波形不会出现负的部分,而阻感负载时,由于电感L的作用,ud波形会出现负
的部分。
图2-4给出了a=90度时的波形。
若电感L值足够大,ud中正负面积将
基本相等,ud平均值近似为零。
这说明,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90度。
图2-4触发角为90时的波形图
2.2定量分析
在以上的分析中已经说明,整流输出的波形在一周期内脉动6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1/6周期)进行计算
即可。
此外,以线电压的过零点为时间坐标的零点,于是可得当整流输出电压连续时(即带阻感负载a<
60°
时)的平均值为
[2jr
S=—F品耳血皿i(戲)=2.34C/jcosa
电阻负载且a>
60°
时,整流电压平均值为
6/=-[2丽2泗加^(处)=2.34t/2[l+cQsC-+a;
)]
川兰+住3
3
输出电流平均值为Id=Ud/R。
当整流变压器为图1中所示采用星形联结,带阻感负载时,变压器二次侧电
流波形如图7中所示,为正负半周各宽120°
、前沿相差180°
的矩形波,其有
效值为
J石ajX亍打+〔_如)2X亍开)=石/廿二0別6"
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
晶闸管的参数:
(1)电压额定:
晶闸管在三相桥式全控整流过程中承受的峰
值电压Un="
U2考虑安全裕量,一般晶闸管的额定电压为工作时所承受峰值电
压的2〜3倍。
即U额=(2〜3)Utn。
根据要求,输出功率为1kw,负载电阻为100欧姆,理想变压器二次侧电压
L2=330V,所以晶闸管的额定电压U额=(2〜3)"
12=(2〜3)一X330V.
(2)电流额定:
通态平均电流IVT(AV)=0.368ld,Id=Ud/R,Ud=2.34U2.考
大的特点,同时又具有GTR可关断的优点。
正向阻断电压:
1000〜1500V,受反压,阳极可关断电流:
30、50A擎柱电流0.5〜2.5正向触发电流:
200〜800MA反向关断电流:
6〜10A,开通时间:
<6us,m
关断时间:
vlOus,工作频率:
V3KHZ允许du/dt>
500V/us,允许di/dt>
100A/us,
正管压降2〜4V关断增益:
(5)整流变压器的参数:
很多情况下晶闸管整流装置所要求的变流供电压
与电网电压往往不能一致,同时又为了减少电网与整流装置的相互干扰,可配置整流变压器。
我们假设变压器是理想的。
U2=U/2.34〜85.5V.所以变压器的匝数比为380/85.5=760/171.变压器一、二次容量为$=3512=3*85.5*0.8161d。
第三章保护电路的设计
3.1晶闸管的过电压保护
晶闸管的过电压能力较差,当它承受超过反向击穿电压时,会被反向击
穿而损坏。
如果正向电压超过管子的正向转折电压,会造成晶闸管硬开通,
不仅使电路工作失常,且多次硬开关也会损坏管子。
因此必须抑制晶闸管可
能出现的过电压,常采用简单有效的过电压保护措施。
对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护,我们使用阻容保
护,电路图如图4
-11—
-J—
4-
图4
32晶闸管的过电流保护
常见的过电流保护有:
快速熔断器保护,过电流继电器保护,直流快速
开关过电流保护。
快速熔断器保护是最有效的保护措施;
过电流继电器保护中过电流继电
器开关时间长(只有在短路电流不大时才有用;
直流快速开关过电流保护功
能很好,但造价高,体积大,不宜采用。
因此,最佳方案是用快速熔断器保护。
如图5
3.3触发电路与主电路的同步
这样,由同步电压决定的触发脉冲频率与再是触发电路的定相,即选择同步电压
所谓的同步,就是要求触发脉冲和加于晶闸管的电源电压之间必须保持频率一致和相位固定。
为实现这个,利用一个同步变压器,将其一侧接入为主电路供电的电网,其二次侧提供同步电压信号,主电路晶闸管电压频率始终保持一致的。
信号的相位,以保证触发电路相位正确。
第四章参数的选择
我们选用国产50AGTO参数如下.选用电阻20欧姆。
<
6us,m
v10us,工作频率:
500V/US,允许di/dt>
100A/us,正
管压降2〜4V关断增益:
5.
整流变压器的参数:
很多情况下晶闸管整流装置所要求的变流供电压与电网电压往往不能一致,同时又为了减少电网与整流装置的相互干扰,可配置整流变压器。
do
U=U/2.34〜85.5V.所以变压器的匝数比为
380/85.5=760/171.变压器一、二次容量为S=3Uhl2=3*85.5*0.8161
晶闸管阻容吸收元件参数可按下表所提供的经验数据选取,电容耐压一般选晶闸
管额定电压1.1〜1.5倍。
晶闸管额
定电流
It(av)/a
1000
500
200
100
50
20
电容C/uF
2
1
0.5
0.25
0.2
0.15
0.1
电阻R/
欧姆
5
40
80
由题意用电容为0.2中,电容耐压为900)V;
电阻为40欧姆。
对于主电路的保护,电容C=6l0%S/U2/L2,电阻R>
2.3U2*U2
对于晶闸管的过电流保护,快速熔断器的熔体采用一定的银质熔丝,周围充以
石英砂填料,构成封闭式熔断器。
选择快熔,要考虑一下几点:
(1)快熔的额
定电压应大于线路正常工作电压;
(2)快熔的额定电流应大于或等于内部熔体
的额定电流;
(3)熔体的额定电流是有效值。
根据以上特点,我们选用国产
RLS系列的RLS-50快速熔断器。
第五章总电路图
的4翊3
JJT._
第六章MATLAB仿真
打开仿真参数窗口,选择ode123tb算法,将相对误差设置1e-3,仿真开始
时间设置为0,停止时间设置为0.04秒。
在下面的仿真图中UdId为负载电压
(V)和负载电流(A)。
⑴触发角为0度是的波形
p
BOseo?
*
昌自PPP(ftHE0r
图5-5触发角为0度时ud、id的波形图
400
Ok
-200
-400
800
GOOP-
400k
图5-6触发角为30度时ud、id的波形图
⑵触发角为90度时的波形
Scope
第七章体会与心得
本次设计,我所设计的是三相桥式全控整流电路,开始设计时我遇到了很多的问题,特别是在用MTALAB寸整流电路进行仿真时,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。
我学到了不少东西,是我开阔了眼界,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。
我觉得,一次课程设计是我如此疲惫,所以应该珍惜别人劳动成果。
还要感谢教我的老师,没有他们,我这次课程设计无法完成。
总之以后要好好学习,更加努力的汲取知识。
参考文献
[1]潘湘高.基于MATLAB勺电力电子电路建模仿真方法的研究.计算机仿真,第20卷第5期.
[2]薛定宇,陈阳泉.基于MATLABSimulink的系统仿真技术与应用.北京:
清华大学出版社,2002.
[3]
出版社,
机械工业
洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLA仿真.北京:
2007.
李维波.MATLABt电气工程中的应用.北京:
中国电力出版社,
郑亚民,蒋保臣.基于Matlab的整流滤波电路的建模与仿真[JI.电子技
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