大功率可控整流器设计

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1、武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书目录1设计任务及要求21.1初始条件21.2要求完成的主要任务22变流器主电路设计与原理说明32.1主电路图的设计32.2主电路原理33触发电路设计83.1触发电路选择83.2触发电路93.3触发电路的定相134保护电路的设计154.1过电流保护154.2过电压保护165参数的设定和计算186应用举例196.1作为蓄电池充电器196.2在温度控制上的应用197心得小结20参考文献2121武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书大功率可控整流器的设计1设计任务及要求1.

2、1初始条件1．220V交流供电电源，整流变压器（六相绕组），晶闸管若干只；2.各种电阻和电感，快速熔断器FU，电容C。1.2要求完成的主要任务1．变流器主电路设计，原理说明；2.触发电路设计，每个开关期间触发次序与相位分析；3.保护电路设计，过电流保护，过电压保护原理分析；4.参数设定和计算（包括触发角的选择，输出平均电流，输出平均电压，输出有功功率计算，输出波形分析）；5.应用举例；6．心得小结。21武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书2变流器主电路设计与原理说明2.1主电路图的设计在电解电镀等工业设计

3、应用中，经常需要大功率的可调直流电源。如果采用三相桥式电路，整流器件的数量很多，还有两个管压降损耗，降低了效率。在这种情况下，可采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，如图1所示。该电路课简称双反星形电路。图1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路2.2主电路原理整流变压器二次侧为星型接法的两个绕组,a与a’、b与b’、c与c’接在三相变压器的三个铁芯柱上，且匝数相同但同名端位置相反，使Ua与Ua’、Ub与Ub’、Uc与Uc’的电压大小相等、相位差180度。两个绕阻分别接成两组三相半波共阴极接法的整流电路，通过平衡

4、电抗器Lp并联起来。变压器二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。平衡电抗器Lp是从中心抽头，左右两部分绕在同一铁芯上，匝数相等，绕向相同，用来保证两组三相半波整流电路能同时并联导通，每组承担一半负载。因此，21武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书与三相桥式电路相比，在采用相同晶闸管的条件下，双反星形电路的输出电流可大一倍。当两组三相半波的控制角α=0º时，两相整流电压、电流的波形如图2所示。图2双反星形电路，α=0º时两组整流电压、电流波形在上图中，两组的相电压互差180º，因而相电流亦互差180º

5、。其幅值相等，都是Id/2。以a相而言，相电流ia与ia，出现的时刻虽不同，但他们的平均值都是Id/6。因为平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。因此本电路的利用绕组的极性相反来消除直流磁通势的。在这种并联电路中，在两个星形的中点间接有带中间抽头的平衡电抗器，这事因为两个直流电源并联运行时，只有当两个电源的电压平均值和瞬时值均相等时，才能是负载电流平均分配。在双反星形电路中，虽然两组整流电压的平均值Ud1和Ud2是相等的，但是它们的脉动波相差60º，它们的瞬时值是不同的，如图3a所示。现在把六个晶

6、闸管的阴极连接在一起，因而两个星形的中点n1和n2间的电压便等于ud1和ud2之差。其波形是三倍频的近似三角波，如图3b所示。这个电压加在平衡电抗器Lp上，产生电流ip21武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书,它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2±ip。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在其负载额定电流的1%~2%以内。图3平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形在图1所示的双反星形电路中，

7、如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流器电路，在任一瞬间只能有一个晶闸管导电，其余五个晶闸管均承受反压二阻断，每个管子的最大导通角为60º，每个管子的平均电流为Id/6。当α=0时，六相半波整流电路的Ud为1.35U2，比三相半波是的1.17U2略大些，其波形如图3a的包络线所示，由于六相半波整流电路因晶闸管导电时间段，变压器利用率低，估计少采用。可见，双反星形与六相半波电路的区别在于有无平衡电抗器。以下分析由于平衡电抗器的作用，使得两组三相半波整流电路同时导电的原理。在图3a中取任一瞬间如ωt1,这时ub'及u

8、a均为正值，然而ub'大于ua,如果两组三相半波整流电路中点n1和n2直接相连，则必然只有b'相的晶闸管能导电。接了平衡电抗器后，n1、n2间的电位差加在Lp的两端，它补偿了ub'和ua的电动势差，使得ub'和ua相的晶闸管能同时导电，如题4所示。由于在ωt1时电压ub'比ua高，VT6导通，此电流在流经Lp时，Lp上要感应一电动势up,它的方向是要阻止电流增大。可以导出平衡电抗器两端