三相桥式全控整流电路的设计

电力电子技术课程设计报告

不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计姓名陈营

学号0317

年级03班

专业电气工程及其自动化

系（院）汽车学院

指导教师齐延兴

2011年12月24日

一、引言

整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路, 不仅用于一般工业, 也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域. 因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义, 这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环, 而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用. 因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。

二、设计任务

课程设计目的

1、培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。

2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、通过对不可逆直流电力拖动系统中三相桥式全控整流电路的设计，掌握三相桥式全控整流电路的工作原理，综合运用所学知识，三相桥式全控整流电路和系统设计的能力

4、培养运用知识的能力和工程设计的能力。

5、提高课程设计报告撰写水平。

课程设计指标内容及要求

三相桥式全控整流电路设计要求：

（1）电网：380V,50HZ;

（2）直流电机额定功率17KW,额定电压220V,额定电流90A,额定转速1500r/min.

（3）变压器漏感：

设计的步骤

⑴根据给出的技术要求，确定总体设计方案

⑵选择具体的元件，进行硬件系统的设计

⑶进行相应的电路设计，完成相应的功能

⑷进行调试与修改

⑸撰写课程设计说明书

三、设计方案选择及论证

三相半波可控整流电路

特点：阻感负载，L值很大，i d波形基本平直：

a≤30°时：整流电压波形与电阻负载时相同；

a>30°时（如a=60°时的波形如图2-16所示）u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断——u d波形中出现负的部分阻感负载时的移相范围为90°。

数量关系：

U d /U 2与a 成余弦关系，如图中的曲线2所示。如果负载中的电感量不是很大，则当a >30°后，u d 中负的部分减少，

U d 略为增加，U d /U 2与a 的关系将介于曲线1和2之间。变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为

晶闸管的额定电流为

晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值

图2-16中i d 波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将i d 近似为一条水平线。

三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。

三相桥式全控整流电路

应用最为广泛，共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT 1，VT 3，VT 5）共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT 4，VT 6，VT 2）编号：1、3、5，4、6、2 阻感负载时的工作情况

a ≤60°时，u d 波形连续，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u d 波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流i d 波形不同。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。 a >60°时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时u d 波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L 的作用，u d 波形会出现负的部分带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a 角移相范围为90°。定量分析

当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a ≤60°时）的平均值为：

图三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60°时的波形

（3-1）

（3-2）

（3-3）

带电阻负载且a >60°时，整流电压平均值为：输出电流平均值为 I d =U d /R

当整流变压器为图2-17中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23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：

晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时，在负

载电感足够大足

以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算I d 时有所不同，接反电势阻感负载时的I d 为：

式中R 和E 分别为负载中的电阻值和反电动势的值。不考虑电动机的电枢电感时，只有晶

闸管导通相的变压器二次侧电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出，此时负

图三相桥式整流电路带阻感负载，a =30°时的波形

载电流断续，对整流电路和电动机的工作都不利，要尽量避免。故在电枢回路串联一平波电抗器，以保证整流电流在较大范围内连续，如图。

图三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形

电动机稳态时，虽然U d波形脉动较大，但由于电动机有较大的机械惯量，故其转速和反电动势都基本无脉动。此时整流电压的平均值由电动机的反电动势及电路中负载平均电流I d 所引起的各种电压降所平衡。整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上。由I d引起的压降有下列四部分：变压器的电阻压降，其中为变压器的等效电阻，它包括变压器二次绕组本身的电阻以及一次绕组电阻折算到二次侧的等效电阻；晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值；电枢电阻压降；以及由重叠角引起的电压降。

此时，整流电路直流电压

的平衡方程为

（

a、电流连续时电动机的机

械特性

在电机学中，已知直流电

动机的反电动势为

（3-4）

式中，Ce为由电动机结构

决定的电动势常数；φ为

电动机磁场每对磁极下的

图三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性

磁通量，单位为（Wb）；

n为电动机的转速，单位为（r/min）。其机械特性与由直流发电机供电时的机械特性是相似的，是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。调节角，即可调节电动机的转速。

同理，可列出三相桥式全控整流电路电动机负载时的机械特性方程为

b、电流断续时电动机的机械特性

由于整流电压是一个脉动的直流电压，当电

动机的负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流不再连续，此时电动机的机械特性也就呈现出非线性。

电流连续时的理想空载反电动势如图2-39所示。实际上当I d减小至某一定值I dmin以后，电流变为断续，这个是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。

电流断续时电动机机械特性的特点：

电动机的理想空载转速抬高

机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。

随着a 的增加，进入断续区的电流值加大。由于a愈大，变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长，电流要维持导通，必须要求平波电抗器储存较大的磁能，而电抗器的L为一定值的情况下，要有较大的电流I d才行电流断续时电动机机械特性可由下面三个式子准确地得出：

式中，L为回路总电感。

一般只要主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理。当低速轻载时，断续作用显著，可改用另一段较陡的特性来近似处理，其等效电阻比实际的电阻R要大一个数量级。

整流电路为三相半波时，在最小负载电流为I d min时，为保证电流连续所需的主回路电感量为

（mH））

对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有

（mH））

L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。前者数值都较小，有时可忽略。I dmin一般取电动机额定电流的5%～10%。

因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也可相应减小约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。本次设计采用的是三相桥式全控整流电路的方法，开关选用晶闸管。

四、总体电路设计

根据三相桥式全控整流电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出桥式全控整流电路的结构框图如图1所示。

图三相桥式全控整流电路结构框图

五、各功能模块电路设计

控制电路设计

相控电路指晶闸管可控整流电

路，通过控制触发角a的大小即

控制触发脉冲起始相位来控制输

出电压大小。

为保证相控电路的正常工作，很

重要的一点是应保证按触发角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。对

于相控电路这样使用晶闸管的场

合，也习惯称为触发控制，相应

的电路习惯称为触发电路。

大、中功率的变流器对触发

电路的精度要求较高，对输出的

触发功率要求较大，故广泛应用

的是晶体管触发电路，其中以同

图同步信号为锯齿波的

步信号为锯齿波的触发电路应用

最多。

（1）同步信号为锯齿波的触发电路

如图为同步信号为锯齿波的触发电路，其输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。电路结包括三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。

a、脉冲形成环节

V4、V5——脉冲形成V7、V8——脉冲放大

控制电压u co加在V4基极上。u co=0时，V4截止。V5饱和导通。V7、V8处于截止状态，无脉

冲输出。电容C 3充电，充满后电容两端电压接近2E 1(30V)时，V 4导通，A 点电位由+E 1(+15V) 下降到左右，V 5基极电位下降约-2E 1(-30V)， V 5立即截止。V 5集电极电压由-E 1(-15V) 上升为+，V 7、V 8导通，输出触发脉冲。电容C 3放电和反向充电，使V 5基极电位上升，直到u b5>-E 1(-15V)，V 5又重新导通。使V 7、V 8截止，输出脉冲终止。脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R 11C 3有关。电路的触发脉冲由脉冲变压器TP 二次侧输出，其一次绕组接在V 8集电极电路中。 b 、锯齿波的形成和脉冲移相环节

锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等。锯齿波电路由V 1、V 2、V3和C 2等元件组成，V 1、V S 、RP 2和R 3为一恒流源电路。锯齿波是由开关V 2管来控制的。 V 2截止时，恒流源电流I 1c 对电容C 2充电，调节RP 2，即改变C 2的恒定充电电流I 1c ，可见RP 2是用来调节锯齿波斜率的。V 2导通时，因R 4很小故C 2迅速放电，u b3电位迅速降到零伏附近。V 2周期性地通断，u b3便形成一锯齿波，同样u e3也是一个锯齿波。射极跟随器V 3的作用是减小控制回路电流对锯齿波电压u b3的影响。 V 4基极电位由锯齿波电压、控制电压u co 、直流偏移电压u p 三者作用的叠加所定。如果u co =0，u p 为负值时，b 4点的波形由u h +u p 确定。当u co 为正值时，b 4点的波形由u h +u p + u co 确定。 M 点是V 4由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前沿。加u p 的目的是为了确定控制电压u co =0时脉冲的初始相位。

在三相全控桥电路中，接感性负载电流连续时，脉冲初始相位应定在a =90°；如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，要求脉冲的移相范围理论上为180°（由于考虑a min 和βmin ，实际一般为120°），由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于180°，例如240°，此时，令u co =0，调节u p 的大小使产生脉冲的M 点移至锯齿波240°的中央（120°处），相应于a =90°的位置。

如u co 为正值，M 点就向前移，控制角a <90°，晶闸管电路处于整流工作状态。

如u co 为负值，M 点就向后移，控制角a >90°，晶闸管电路处于逆变状态。

c 、同步环节

同步指要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。

V 2开关的频率就是锯齿波的频率，由同步变压器所接的交流电压决定。V 2由导通变截止期间产生锯齿波，锯齿波起点基本就是同步电压由正变负的过零点。V 2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度，其大小取决于充电时间常数R 1C 1。 d 、双窄脉冲形成环节

内双脉冲电路由V 5、V 6构成“或”门。当V 5、V 6都导通时，V 7、V 8都截止，没有脉冲输出，只要V 5、V 6有一个截止，都会使V 7、V 8导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的u co 对应的控制角a 产生。隔60°的第二个脉冲是由滞后60°相位的后一相触发单元产生（通

图同步信号为锯齿波的触发电

路的工作波形

过V 6）。

（2）集成触发器

集成触发器具有可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便等特点。晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。目前国内常用的有KJ 系列和KC 系列，下面以KJ 系列为例。

KJ004集成触发器与分立元件的锯齿波移相触发电路相似，分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。如图2-45为KJ004电路原理。

图为三相全控桥整流电路的集成触发电路，由3个KJ004集成

块和1个KJ041集成块构成，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可。KJ041

内部是由12个二极管构成的6个或门。也有厂家生产了将图全部电路集成的集成块，但目前应用还不多。如果触发电路为模拟的称为模拟触发电路。其优点是结构简单、可靠，但易受电网电压影响，触发脉冲不对称度较高，可达3°~4°，精度低。如果触发电路为数字称为数字触发电路，其脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达°~°。（3）触发电路的定相触发电路的定相是指触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。将同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致。触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。三相桥整流器，在采用锯齿波同步触发电路时，同

步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点，通常使锯齿波的上升段为240°，上升段起始的30°和终了的30°线性度不好，舍去不用，使用中间的180°。锯齿波的中点与同步信号的300°位置对应。使U d =0的触发角a 为90°。当a <90°时为整流工作，a >90°时为逆变工作。将a =90°确定为锯齿波的中点，锯齿波向前向后各有90°的移相范围。于是a =90°与同步电

图 KJ004电路原理图图三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图

压的300°对应，也就是a=0°与同步电压的210°对应。由图2-47及节关于三相桥的介绍可知，a=0°对应于u a的30°的位置，则同步信号的180°与u a的0°对应，说明VT1的同步电压应滞后于u a 180°。

保护电路的设计

主电路的过电压保护

抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的副度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。

对于非线性元件，不是额定电压小，使用麻烦，就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。电路图如图

图

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

图

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

图

主电路的设计

因为是三相桥式全控整流电路，所有的计算公式都按三相桥式全控整流电路的进行计算，从而得到电路的各个参数。

（1）电压计算：由于是三相桥式全控整流电路，所以晶闸管承受的最大平均电流是变压器

倍，因为电动机的额定电压是220V ，根据d U =2U α,所以2U =d U / cos α=.

2U =。

（2）电流计算：因为流过电动机的额定电流就是平均电流，二次回路中负载的最大平均电流为max d I =2N I =2*80=180(A)，所以流过晶闸管的最大平均电流为max max 1

60()3

dT d I I A =

=最大有效

值max max 103.93()T d I I A =

=，所以流过晶闸管的额定电流max

()2132.30()1.57

T T AV I I A =

?= 所以晶闸管最大反压为（V ），最大额定电流为（A ），考虑电压要用2倍的余量，因此晶闸管的选型为额定电压500V ，额定电流()T AV I =140A 。

2. 计算电源变压器的二次侧流过的最大有效电压，计算变压器的变比，计算变压器的额定容量。

（1）根据d U =2U α,所以2U =d U / cos α=.考虑到余量的问题，变压器二次侧的额定电压选为110V 。

（2

）二次侧最大有效电流的计算：根据20.81673.44()d d I I A ===

（3）容量的计算：根据223311073.4448470.4()S U I VA ==??=算的其容量，考虑到变压器的实际情况所以选择容量为50KVA 的变压器。（4）变比的计算：根据12380 3.451101

U n U =

==，可以得到变比为n=4:1. 根据电路参数计算平波电抗器的电感值，从而保证电流的连续。

为了保证电流的连续，平稳负载电流的脉动，一般在电路中要增加平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，平波电抗器要选择合适的电感值从而保证电流的连续。至于三相

e C ，当负载电流

为最小临界值时，为保证电流的连续，电枢回路中应有的电感量L （mH ）的表达式为

min

0.693

d U L I =，最小电流一般取得电动机额定值的0051000-（这里取得为050），即

min 05 4.5()0

d N I I A ==，代入公式中可以的到L=17（mH ）。

4. 根据设计条件，计算最小逆变角，从而估算出最小控制角，取得控制角的移相范围。为了防止逆变失败，不仅逆变角β不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。逆变时允许采用的最小β角应等于'min βδγθ=++式中，δ为晶闸管的关断时间

p t 折合的电角度；'θ为安全欲量角。

晶闸管的关断时间p t ，大的可达200--300μm,折算到电角度δ约45??-。至于重叠角γ，它随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。

重叠角γ与d I 和B X 有关，当电路参数确定后，重叠角就有定值。逆变时要求min β>γ,故存

在如下关系：max min 2cos 1sin

d b I X m

βπ

。因为是三相桥式全控整流电路，所以每个周期内有

6个波头，m=6，将max d I ，B X ，2U 的值代入到公式中可得min cos 0.855β<，从而得到

min β>32.21?。

还需指出的是，在应用晶闸管交流器的可逆直流拖动系统中，由于限制逆变角不得小于

min β，为此整流控制角也必须不得小于min β。所以min α≥min β,从而保证电路从整流到逆变时，保证调节β总能使交流器输出的最大逆变电压和电枢电动势的最大值相平衡，满足

M d E U ≈的条件，避免产生过电压。

控制角的移相范围

因为是在晶闸管是在整流状态，所以控制角的移相范围（090?-?），保证在一定范围能恒导通。

6. 主电路图

六、总体电路

触发电路

主

电

路

主电路的过电

压保护

晶闸管的

过电流

保护

晶闸管的过电压

保护

七、总结

通过这次课程设计使我掌握了做科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，现将感受总结如下：

首先，我学会了对相关科技文献的检索，一切科学研究都是建立在前人研究的基础之上的。因此，对于相关文献资料的检索显得尤为重要。在现代社会中，随着计算机的普及以及网络技术的发展，，对于文献的检索已经从图书馆的纸质资料转移到网络平台下的电子文档。通过课程设计，我详细的学习并掌握了中国知网、万方数据库等数据库的检索与使用。

其次，对于外文资料的翻译与理解。由于我国科技水平的限制以及英语在世界范围

内的普及，前沿的科技文献都是用英语给出的，给我们非英语国家造成了一定的不便。这就要求我们在科研工作中必须能够快速准确的阅读理解并翻译英文文献资料。在这次毕业设计中，我所接触的文献资料主要是由英文给出的，这在很大程度上锻炼了我对外文资料的阅读理解水平，从一定程度上提高了我对外文资料的翻译能力。

最后，通过这次课程设计还使我了解了科技论文的写作规范，熟悉了系列软件在文字处理与排版等方面的使用。

总之，这次课程设计不是简简单单的完成了一个课题，而是使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的专业知识，练习了我的实际操作能力，锻炼了我分析解决问题的能力，为今后的科研工作打下了坚实的基础。通过本次设计让我对三相晶闸管有了更深刻的了解并且知道要想成为一名出色的工程设计师是很不容易的，需要充分的知识基础和一定的耐力。在此基础上，我也学到了很多，开阔了眼界。在设计中，我也感到平时积累不够，书到用时方恨少。在以后的学习工作中我要更加的努力学习自己的专业课，丰富自己的业余生活。同时，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].王兆安，黄俊主编．电力电子技木．第四版．北京：机械工业出版社，2008年1月

[2].郑忠杰，吴作海编.电力电子变流技术.第二版.北京：机械工业出版社，1988年7月

[3].刘志刚主编.电力电子学.第一版.北京：清华大学出版社，2004年6月

[4].李玉超，高沁翔.三相桥式全控整流实验装置的设计与研制。现代电子技术2006（19）；

[5].黄发忠，于孝廷.三相桥式全控整流电路的谐波分析.山东科学2005,18（02）：

[6].[CIGRE_PAVC] Cigre Working Group , Protection Against Voltage Collapse, CIGRE, 1998.

三相桥式全控整流电路

1主电路的原理 1.1主电路其原理图如图1所示。图1 三相桥式全控整理电路原理图习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。

图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。

三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计

电力电子技术课程设计报告有源逆变电路的设计姓名学号年级20级专业电气工程及其自动化系（院）指导教师 2012年12 月10 日课程设计任务书

课程《电力电子技术》题目有源逆变电路的设计引言任务：在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求

设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。二．设计理念与思路晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。三．关键词

三相桥式全控整流电路

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三相桥式全控整流电路的性能研究.

三相桥式全控整流电路的性能研究一、原理及方案三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶闸管主电路得到一个合适的输入电压，使晶闸管在较大的功率因数下运行。变流主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保护电路采用RC过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保护。采用锯齿波同步KJ004集成触发电路，利用一个同步变压器对触发电路定相，保证触发电路和主电路频率一致，触发晶闸管，使三相全控桥将交流整流成直流，带动直流电动机运转。结构框图如图1-1所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作，经过整流后的直流电通给直流电动机，使之工作。图1-1 三相桥式全控整流电路结构图

二、主电路的设计及器件选择实验参数设定负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全控桥。 1．三相全控桥的工作原理如图2-1所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。变压器为Y ?-型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网 KP1KP3KP5 图1 三相桥式全控整流电路图2-1 三相桥式全控整流电路带（阻感）负载原理图 2. 三相全控桥的工作特点 ⑴2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同1相器件。 ⑵对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差。共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。

三相全控桥式整流电路

课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0602班指导教师：工作单位：自动化学院题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载）初始条件： 1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续； 2．U2=220V，晶闸管触发角α=30°； 3．其他器件如晶闸管自己选取。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求） 1.主电路的设计及原理说明； 2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析； 3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析； 4.各参数的计算（输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析）； 5.应用举例； 6.心得小结。时间安排： 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告，答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。关键词：整流，变压，触发，过电压，保护电路。

三相桥式全控整流电路

图1 三相桥式全控整流电路实验六：三相桥式全控整流电路（一）实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形； 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响（二）实验原理在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a 相，晶闸管KP3和KP6接b 相，晶管KP5和KP2接c 相。晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。为了分析方便起见，把一个周期等分6段（见图2）。在第（1）段期间，a 相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b 相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6

被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载，再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为 =-= 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管KPl继续导通，但是c相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2，电流即从b相换到c相，KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为 =-= 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为 =-= 余相依此类推。由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出： 1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。 2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。 3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。 4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1→2→3→4→5→6→1，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。

三相桥式全控整流电路课程设计

电力电子技术课程设计说明书三相桥式全控整流电路系、部：电气与信息工程系专业：自动化

目录第1章绪论错误!未定义书签。 1. 电子技术的发展趋势错误!未定义书签。 2. 本人的主要工作错误!未定义书签。第2章主电路的设计及原理错误!未定义书签。 1. 总体框图错误!未定义书签。 2. 主电路的设计原理错误!未定义书签。带电阻负载时错误!未定义书签。阻感负载时错误!未定义书签。 3. 触发电路错误!未定义书签。 4. 保护电路错误!未定义书签。 5. 参数计算错误!未定义书签。整流变压器的选择错误!未定义书签。晶闸管的选择错误!未定义书签。输出的定量分析错误!未定义书签。第3章MATLAB的仿真错误!未定义书签。 1. MATLAB仿真软件的简介错误!未定义书签。 2. 仿真模拟图错误!未定义书签。 3. 仿真结果错误!未定义书签。第4章结束语错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。第1章绪论 1. 电子技术的发展趋势当今世界能源消耗增长十分迅速。目前，在所有能源中电力能源约占40%，而电力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后，电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换，电力电子技术在21世纪将起到更大作用。

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分，是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，已逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。电力电子技术作为一门高技术学科，由于其在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用，现在已广泛的应用于传统工业(例如：电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)和高新技术产业(例如：航天、现代化通信等)。下面着重讨论电力电子技术在电力系统中的一些应用。在高压直流输电(HVDC)方面的应用直流输电在技术方面有许多优点：(1)不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联;(2)可以限制短路电流;(3)没有电容充电电流;(4)线路有功损耗小;(5)输送相同功率时，线路造价低;(6)调节速度快，运行可靠;(7)适宜于海下输电。随着大功率电子器件(如：可关断的晶闸管、MOS控制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断能力不断提高，新的大功率电力电子器件的出现和投入应用，高压直流输电设备的性能必将进一步得以改善，设备结构得以简化，从而减少换流站的占地面积、降低工程造价。在柔性交流输电系统(FACTS)中的应用 20世纪80年代中期，美国电力科学研究院(EPRI)博士首次提出柔性交流输电技术的概念。近年来柔性交流输电技术在世界上发展迅速，已被国内外一些权威的输电工作者预测确定为“未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、控制理论和通讯技术的发展为FACTS的发展提供了条件。采用IGBT等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调节系统参数，从而灵活、迅速地改变系统的潮流分布。在电力谐波治理方面的应用有源滤波是治理日益严重的电力系统谐波的最理想方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年代初提出来的，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，从而实现实时补偿谐波电流的目的。随着中国电能质量治理工作的深入开展，使用以瞬时无功功率理论为理论基础的有源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。在不间断电源(UPS)中的应用 UPS紧急供电系统是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证，是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。现代UPS普遍采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率和可靠性。电力电子技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。毫无疑问，它将成为新世纪的关键支撑技术之一。电力电子技术拥有许多微电子技术所具有的特征，比如发展迅速、渗透力强、生命力旺盛，并且能与其它学科相互融合和相互发展。 2. 本人的主要工作（1）设计一个三相桥式全控整流电路。

三相桥式全控整流电路

电力电子技术课程设计报告三相桥式全控整流电路（阻性、阻感性）姓名学号系（院）专业班级指导教师 2015/6/16

目录一、研究背景 (1) 1、MATLAB软件 (2) 二、三相桥式全控整流电路工作原理 (4) 1.三相桥式全控整流电路特性分析 (4) 2.带电阻负载时的工作情况： (6) 3.晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示 (6) 4.阻感负载时的工作情况 (7) 三、仿真实验 (8) 1.电阻负载仿真 (9) 2.阻感负载仿真 (11) 四、仿真结果分析 (12) 五、总结 (13)

一、研究背景 1、MATLAB软件 MATLAB简介Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面良好的用户环境。它还包括了Toolbox(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是： (1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。 (2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。 (3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。 MATLAB的广泛应用由于Matlab具有如此之多的特点，在欧美高等院校，Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具：在研究单位、工业部门，Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。 Matlab作为科学计算软件，主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计，它使用方便、输入简捷，运算高效、内容丰富，并且有大量的函数库可提供使用，与Basic，C和Fortran相比，用Matlab编写程序，其问题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述，不需要大量繁琐的编程过程。利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是：既可以随意改变所设计滤波器的参量，又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波，并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用，因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便，同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径。

三相桥式全控整流电路

KP5 图1 三相桥式全控整流电路实验六：三相桥式全控整流电路（一）实验目的 1.掌握实验电路的工作原理和关键波形； 2.分析不同参数设置对仿真结果的影响（二）实验原理在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a相，晶闸管KP3和KP6接b相，晶管KP5和KP2接c相。晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6 组成共阳极组。

为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。为了分析方便起见，把一个周期等分6段（见图2）。在第（1）段期间，a 相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b 相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a 相经KP1流向负载，再经KP6流入b 相。变压器a 、b 两相工作，共阴极组的a 相电流为正，共阳极组的b 相电流为负。加在负载上的整流电压为 = - = 经过60°后进入第(2)段时期。这时a 相电位仍然最高，晶闸管KPl 继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c 相晶闸管 KP2，电流即从b 相换到c 相，KP6 承受反向电压而关断。这时电流由a 相流出经KPl 、负载、KP2流回电源c 相。变压器a 、c 两相工作。这时a 相电流为正，c 相电流为负。在负载上的电压为 = - = 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b 相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a 相换到b 相，c 相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc 两相工作，在负载上的电压为 = - =

三相桥式全控整流电路Matlab仿真

三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析摘要：设计一种以三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真及其故障分析。以三相桥式全控整流电路为分析对象，利用Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems仿真采集功率器件在开路时的各种波形，根据输出波形分析整流器件发生故障的种类，判断故障发生类型，确定发生故障的晶闸管，实现进一步故障诊断。运用matlab中的电气系统库可以快速完成对三相整流电路故障仿真，通过分析可以对故障类型给予初步判断，对电力电子设备的开发、运用以及维修有极大的现实意义。关键词：Matlab；三相整流桥；电力电子故障 Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier Zhang lu-xia College of Physics& Electronic Information Electrical Engineering &Automation No: 060544076 Tutor: Wu yan Abstract: the article introduces a design of Matlab Simulation and Trouble Analysis of the Three-Phase Full-Bridge Controlled Rectifier. using the three-phase full-bridge controlled rectifier circuit for analysis, the output waveform in each kind of fault can be simulated through the circuit with the SimPower Systems under the Matlab/Simulink surroundings, for sure the SCR of having troubles in order to fulfill further trouble diagnoses. it can finish Matlab Simulation ahout electrical system1quickly and fulfill further trouble diagnoses. it will play an important role in the field of electric power & electron on equipment exploration and maintenance.. key words: Matlab; three-phase rectifier bridge; power electronics trouble 目录 1 引言 (2)

三相桥式全控整流电路分析

一、三相桥式全控整流电路分析三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。

在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。二、MATLAB仿真（1）MATLAB simulink模型如图（2）参数设置电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。

三相全控桥式整流电路

课程设计任务书学生：专业班级：自动化0602班指导教师：工作单位：自动化学院题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载）初始条件： 1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续； 2．U2=220V，晶闸管触发角α=30°； 3．其他器件如晶闸管自己选取。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求） 1.主电路的设计及原理说明； 2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析； 3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析； 4.各参数的计算（输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析）； 5.应用举例； 6.心得小结。时间安排： 7月6日查阅资料 7月7日方案设计 7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告 7月10日提交报告，答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

三相桥式全控整流电路设计

电气工程学院课程设计报告课程名称：电力电子技术设计题目：三相桥式全控整流电路设计专业班级：自动化1班学号： 20120220 姓名：时间： 2015年9月2日--9月30日 ——————以下由指导教师填写——————分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师（签名）：

前言课程设计是《电力电子技术》课程的实践性教学环节，通过课程设计，可使学生在综合运用所学理论知识，拓展知识面，理论分析和计算，实验研究以及系统地进行工程实践训练等方面得到训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。通过设计过程，可是学生初步建立正确的设计思想，熟悉工程设计的一般顺序呢、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力。通过设计工作还可以培养学生实事求是和一丝不苟的工作作风，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，为后续课程的学习和毕业设计，乃至向工程技术人员的过渡打下基础。目录前言 1 一课程设计的内容和具体要求 2 二变压器设计 3 三晶闸管的选择 3 四晶闸管的保护设计 4 五触发电路设计 5 六触发电路供电电源设计 6 七Matlab仿真7 八实验总结8

一．课程设计的内容和具体要求要求设计一个完整的三相桥式全控整流电路，包括主电路、触发电路、整流变压器的设计，晶闸管的选型和保护等。（一）技术指标 1、整流器负载为10KW 直流电动机额定电压D C 220V，额定电流55A，电枢电阻0.5?，总电阻1? 2、输入电压A C 380V（+5~10%） 3、输入电压D C 0~220V，输出最大电流λI nom （λ=1.5） 4、最小α角为15° 5、触发电路采用K J004 6、主变压器采用Y/Y12 联接。 7、主电路采用三相桥式全控整流电路。（二）设计要求 1、变压器设计 1）二次相电压U 2 的计算 2）二次电流I 2 和一次电流I 1 的计算 3）变压器容量的计算 2、晶闸管的选择 3、晶闸管保护设计 1）晶闸管过流保护 2）晶闸管过压保护 4、触发电路设计 1）同步变压器设计及同步电压的相位选择2）三相触发电路设计（双窄脉冲） 5、触发脉冲供电电源设计（三）成品要求 1、课程设计报告一份 2、电路图一份

电力电子三相桥式全控整流电路课程设计

三相桥式全控整流电路的设计摘要：整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。关键词：整流变压触发过电压保护电路。 1前言整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压

三相桥式全控整流电路.doc

实验编号实验指导书实验项目：三相桥式全控整流及有源逆变电路实验所属课程: 电力电子技术基础课程代码: EE303 面向专业: 电气工程学院(系): 电气工程系实验室: 电气工程与自动化代号: 03010

2010年4月20 日一、实验目的： 1．熟悉MCL-01, MCL-02组件。 2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。 3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。二、实验内容： 1．三相桥式全控整流电路 2．三相桥式有源逆变电路 3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。三、实验主要仪器设备： 1．MCL系列教学实验台主控制屏。 2．MCL—01组件。 3．MCL—02组件。 4．MEL-03可调电阻器。 5．MEL-02芯式变压器 6．二踪示波器 7．万用表四、实验示意图：

五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：实验线路如图2-1所示。主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。六、实验数据记录：

七、实验结果的计算及曲线：三相全控整流α=600 U d、U VT波形三相全控整流α=600 U d波形

三相全控整流α=600 U VT波形三相全控整流α=300 U d、U VT波形三相全控整流α=300 U d波形

三相全控整流α=300 U VT波形三相有源逆变?=300 U d、U VT波形三相有源逆变?=300 U d波形

三相桥式全控整流电路的工作原理

图1 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路的工作原理在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。为了分析方便，使三相全控桥的六个晶闸管触发的顺序是1-2-3-4-5-6，晶闸管是这样编号的：晶闸管KP1和KP4接a 相，晶闸管KP3和KP6接b 相，晶管KP5和KP2接c 相。晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组，而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律，分析输出波形的变化规则，下面研究几个特殊控制角，先分析α=0的情况，也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。为了分析方便起见，把一个周期等分6段（见图2）。在第（1）段期间，a 相电压最高，而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通，b 相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a 相经KP1流向负载，再经KP6流入b 相。变压器a 、b 两相工作，共阴极组的a 相电流为正，共阳极组的b u d=u a-u b=u ab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a 相电位仍然最高，晶闸管KPl 继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c 相晶闸管KP2，电流即从b 相换到c 相，KP6承受反向电压而关断。这时电流由a 相流出经KPl 、负载、KP2流回电源c 相。变压器a 、c 两相工作。这时a 相电流为正，c 相电流为负。在负载上的电压为 u d=u a-u c=u ac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b 相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管KP3，电流即从a 相换到b 相，c 相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc 两相工作，在负载上的电压为 u d=u b-u c=u bc

三相桥式全控整流电路Simulink仿真实验

基于三相桥式全控整流电路Matlab仿真实验报告１33５104０施定邦一、电路仿真原理及仿真电路图: 图１图2

1、带电阻负载时当a≤6０°时,电压波形均连续，对于电阻负载,电流波形与电压波形形状相同，也连续。当a>60°时，电压波形每６0°中的后一部分为零，电压波形因为晶闸管不能反向导通而不出现负值。分析可知α角的移相范围是０°-－1２0°。 2、带阻感负载时ａ≤6０°时,电压波形连续,输出整流电压电压波形和晶闸管承受的电压波形与带电阻负载时十分相似，但得到的负载电流波形却有差异。电容的容值越大电流波形就越平缓,近于水平直线。 a >６0°时,电压波形则出现负值,是因为环流的作用使得电压反向。分析可知α角的移相范围是0°--9０°。二、仿真过程与结果：设置三个交流电压源Va，Ｖｂ，Vc相位差均为1２0°,得到桥式全控的三相电源。６个信号发生器产生整流电路的触发脉冲，六个晶闸管的脉冲按VT1－VT2-VT3-VT4－ＶＴ５-VＴ6的顺序依次给出，相位差依次为６0°。设置电源频率为50Hｚ：

三、仿真结果 1、带电阻负载：R=100Ω，无电容（1）α＝0°时各波形如下：（2）α=3０°各波形如下：（3）α=6０°各波形如下：

（4）α=90°各波形如下: 2、带阻感负载:R=100Ω,H=1H (1)α=0°各波形如下：

(2)α=30°各波形如下： (3）α=60°各波形如下：

（4）α＝90°各波形如下: (可以看到，和理论符合得很好，说明各参数设置合理,电路的工作状态接近于理想情况）实验总结: 通过此次仿真实验，让自己对相关电路工作原理了解得更加详细和印象深刻，反正就是熟能生巧,然后多动手操作设置各种参数组合观察实验结果以得到比较理想的波形。虽然是验证性的实验,但是还是收获比较多。

三相桥式全控整流电路课程设计文稿

湖北民族学院三相桥式全控整流电路的设计学生姓名：林博指导教师：徐超专业：电气工程及其自动化班级：K0312416 学号；K081241138

摘要电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和亿万人们日常生活的各个领域,进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上。本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压380V经升压变压器后由SCR(可控硅)再整流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率,大电流,高电压,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。本电路图主要由芯片C8051-F020微控制器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR。在负载端取出整流电压,负载电流到C8051-F020模拟口,然后由MCU处理后发出信号控制SCR的导通角的大小。在本课题设计开发过程中,我们使用KEIL-C开发软件,C8051开发系统及PROTEL-99,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。关键字：MCU;SCR;电力电子;导通角;KEIL-C

目录摘要 (2) 1、原理及方案 (4) 2、主电路的设计及器件选择 (5) 2.1三相全控桥的工作原理 (5) 2.2参数计算 (7) 3、触发电路设计 (10) 3.1集成触发电路 (10) 3.2KJ004的工作原理 (10) 3.3集成触发器电路图 (11) 4、保护电路的设计 (13) 4.1晶闸管的保护电路 (13) 4.2交流侧保护电路 (14) 4.3直流侧阻容保护电路 (15) 5、MATLAB建模与仿真 (16) 5.1MATLAB建模 (16) 5.2MATLAB仿真 (18) 5.3仿真结构分析 (19) 课程设计体会 (21)