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1、三相半波有源逆变电路设计姓名:吴兵学号:111705225学院:水利与能源动力工程学院专业:建筑电气与智能化指导教师:鲁玲2013年12月?1引言1.1逆变的应用随着科技的快速发展,逆变电路已经越来越多的出现在人们的生活中。目前,逆变电路的已经在很多领域应用到,比如电脑、电视、洗衣机、空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、录像机、按摩器、风扇、照明、交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。。1
2、.2逆变的分类逆变与整流相对应,是把直流电能经过直交变换,向交流电源反馈能量的变换电路。当交流侧接电网,称为有源逆变,当交流侧接负载,称为无源逆变。当直流侧是电压源,称为电压源型逆变电路,当直流侧是电流源,又称为电流源型逆变电路,电压型逆变电路输出电压是矩形波,电流型逆变电路输出电流是矩形波。全控整流电路既能工作在整流方式,又能工作在有源逆变方式,即电路在一定条件下,电能从AC?DC;在另外条件下,电能又可以从DC返回AC。1.3有源逆变产生的条件(1)负载侧存在一个直流电源E,由它提供能量,其电势极性与变流器的整流电压相反,对晶闸管为正
3、向偏置电压。(2)变流器在其直流侧输出应有一个与原整流电压极性相反的逆变电压u,其平均值UE,以吸收能量,并将其能量馈送给直流电源。(3)晶闸管的控制角α90°,使输出电压为负值。2主电路设计及工作原理2.1总体框架图图1总体框架图总体工作原理说明,交流电给主电路的晶闸管和触发电路供电,触发电路触发晶闸管导通,由于直流电源电压大于交流电源平均电压,故能量由直流电源侧流向交流电源侧。2.2主体电路图(用protues绘制)图2主电路图主电路分析,由3个相位依次相差120的交流电源组成三相交流电源,并分别于三个晶闸管相连,三个晶闸管共阴极连接
4、,负载为电阻、电感、直流电源,直流电源与晶闸管正向导通方向一致。2.3工作原理三相半波有源逆变电路带电阻电感负载时,负载直流电源对晶闸管正向偏置电压,电路触发脉冲控制角移相范围在之间,即逆变角范围是。在某时刻(本题)VT1触发导通,由于直流电源的作用,即使VA相电压为负,VT1仍能导通。接下来VT2,VT3依次落后导通。VT1、VT2、VT3依次导通,因为直流电源电压大于交流电源平均电压,电能由直流转换为交流,实现了有源逆变。3单元电路设计3.1触发电路触发脉冲的宽度应保证晶闸管开关可靠导通(门极电流应大于擎柱电流),触发脉冲应有足够的幅
5、度,不超过门极电压、电流和功率,且在可靠触发区域之内,应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。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图3触发电路控制输出电压大小。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。如上图为触发电路。由三片集成触发电路芯片KJ004和一片集成双脉冲发生器芯片KJ041形成六路脉冲,再由六个晶闸管进行脉冲放大,即构成完整的触发电路产生的触发信号用接插线与主电路各晶闸管链接。该电路可分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成
6、、脉冲分选及脉冲放大几个环节。本题仿真时采用了synchronized6-plusegenerator作为题中的三个晶闸管的触发脉冲输入电路,初始触发脉冲设为150度角,选择1,3,5触发信号接入。芯片会自动给各个晶闸管提供所需要的触发脉冲,使晶闸管在需要导通的时候导通,以确保电路的正常运行。3.2波形观察电路在物理学上常用的观察波形的器件是示波器,在matlab软件中,也是使用虚拟的scope(示波器)作为电路的输出波形观察装置!示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的
7、变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。在软件中,将需要观察的物理量通过电压表或电流表进行量化,然后将电压表或电流表的输出段端接到示波器的输入端,通过运行,便可直观的看到所要测得的器件两端的物理量!3.3设计电路图图4原理图参数计算实验电源选择(AC100V/25HZ)
8、负载电阻R2πf×L欧姆直流电动势E120V,,即。根据实验测得的波形可以求得如下参数:输出平均电压:Ud1.17U2cosa58.5V输出平均电流:IdUd-Em/R4.89A晶闸管额定电流
