三相半波整流电路的设计电力电子系统设计报告.doc

电力电子系统设计报告 （2014—2015学年 第二学期） 系 别 信息与控制工程系 题 目 三相半波整流电路的设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成时间 2015年7月7日 评定成绩  目 录 第一章 引言 1 第二章 方案设计分析 2 第三章 主电路原理分析及主要元器件选择 3 3.1主电路原理分析 3 3.2主要元器件选择 6 第四章 触发电路与保护电路的设计 7 4.1触发电路的设计 7 4.2保护电路的设计 8 第五章 心得体会 9 第六章 参考文献 10  第一章 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。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。 设计一三相半波整流电路，直流电动机负载，电机技术数据如下：Unom=220V，Inom=308A，nnom=1000r/min，Ce=0.196V min/r，Ra=0.18。 第二章 方案设计分析 本文主要完成三相半波整流电路的设计，通过MATLAB软件的SIMULINK模块建模并仿真，进而得到仿真电压电流波形。 分析采用三相半波整流电路反电动势负载电路，如图2.1所示。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。 图2.1 三相半波整流电路共阴极接法反电动势负载原理图 直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E。如果暂不考虑电动机的电枢电感时，则只有当晶闸管导通相的变压器二次电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出。此时负载电流时断续的，这对整流电路和电动机负载的工作都是不利的，实际应用中要尽量避免出现负载电流断续的工作情况。 第三章 主电路原理分析及主要元器件选择 3.1主电路原理分析 主电路理论图如图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不可控整流电路。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。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。 当三个晶闸管的触发角为0°时，相当于三相半波不可控整流电路的情况。增大α值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应的发生变化。 设变压器二次侧电压有效值为220V，则相电压交点处的电压为。 若反电动势小于155.54V时，整流电路相当于工作在阻感负载情况下nnom=1000r/min（因为在自然换相点处晶闸管导通，负载电压等于相电压）。 根据任务书所给电机参数，当电机空载转速为，且稳定运行时，反电动势为。 晶闸管的触发角为0°时，波形图如图3.1所示，从上到下波形依次是三相交流电压波形，触发脉冲波形，负载电压波形，晶闸管电压波形。 图3.1触发角为0°时的波形触发角较小时，在触发脉冲发出时交流电压还没有达到196V，晶闸管不导通，到196V以后在触发脉冲的作用下晶闸管导通；换相后VT1关断，在VT2导通期间，uvt1= ua- ub= uab；VT3导通期间，uvt1= ua- uc= uac。 触发角变大后，可以实现在触发脉冲发出时电压达到196V，晶闸管直接导通，如图3所示，触发角为60°，从上到下波形依次是三相交流电压波形，触发脉冲波形，负载电压波形，