三相半波可控整流电路课程设计(中北大学)

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1、中北大学信息商务学院电力电子技术课程设计说明书目录1引言12设计方案论证22．1电路图22．2设计指标32．3工作原理32．4基本数量关系61）整流电压的平均值分两种情况：62）晶闸管的有效值：63）晶闸管额定电压63触发电路的设计74硬件电路设计及描述84．1建立仿真模型84．2仿真结果与分析95总结10参考文献11第10页共11页中北大学信息商务学院电力电子技术课程设计说明书1引言整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三

2、相整流电路。其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地

3、调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。熟悉单相整流电路线路简单，价格便宜，制造、调整、维修都比较容易，但其输出的直流电压脉动大，脉动

4、频率低。又因为它接在三相电网的一相上，当容量较大时易造成三相电网不平衡，因而只用在容量较小的地方。一般负载功率超过4kw要求直流电压脉动较小时，可以采用三相可控整流电路。悉三相半波可控整流电路带电阻负载工作原理，研究可控整流电路在电阻负载工作状态。通过设计培养我们对电子线路的分析与应用能力、电子器件的应用能力。2设计方案论证设计题目：三相半波可控整流电路设计第10页共11页中北大学信息商务学院电力电子技术课程设计说明书2．1电路图图2-1三相半波可控整流电路(电阻性负载)的电路原理图为了得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入

5、电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。2．2设计指标1）电源电压：三相交流U2：100V/50Hz2）输出功率：500W3）触发角α=120°4）纯电阻负载2．3工作原理主电路理论图如图2-1所示。假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波可控整流电路。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压，波形如图2-1所示。在相电压的交点处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极

6、管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0°。要改变触发角只能是在此基础上增大它，即沿时间坐标轴向右移。第10页共11页中北大学信息商务学院电力电子技术课程设计说明书图2-2三相半波可控整流电路电阻负载时的波形图2-3三相半波可控整流电路电阻负载时的波形第10页共11页中北大学信息商务学院电力电子技术课程设计说明书图2-4三相半波可控整流电路电阻负载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=π/6为控制角α的起点，称为自然换相点。三相半波共阴极可

7、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π/6处，即ωt1、ωt2、ωt3，自然换相点之间互差2π/3，三相脉冲也互差120。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

8、压关断。在VT2导通期间，VT1两端电压uT1=uu