电力电子课程设计三相整流电路的设计教材
电力电子课程设计三相可控整流电路
目录第1章概述 (2)第2章方案确定 (3)2.1原始数据 (3)2.2设计任务 (3)2.3设计要求 (3)2.4方案分析 (3)2.5方案选择 (4)第3章电路设计 (5)3.1主电路 (5)3.2触发电路 (9)3.3保护电路 (10)3.4控制电路 (13)第4章主电路元件计算及选择 (14)4.1变压器参数计算 (14)4.2电力电子器件电压、电流等定额计算 (15)4.3平波电抗器电感值的计算 (16)4.4电容滤波的电容计算 (16)第5章设计总结与体会 (18)参考文献 (19)附录 (20)第1章概述目前，各类电力电子变换器的输入整流电路输入功率级一般采用不可控整流或相控整流电路。
这类整流电路结构简单，控制技术成熟，但交流侧输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流。
据估计，在发达国家有60%的电能经过变换后才使用，而这个数字在本世纪初达到95%。
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
而电能的传输中，直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。
通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。
大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。
在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。
因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
近年发展起来的柔性交流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。
电力电子技术课程设计---三相半波整流电路
11 三相半波整流电路的负载分析1.1 引言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。
半波整流电路是一种实用的整流电路。
它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。
变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。
图1 半波整流电路变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图所示。
在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。
在π～2π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
图2 正弦波图形1.2 设计任务设计指标：输入电压：三相交流380伏、50赫兹；输出功率：2KW；输出电压：DC110V；用集成电路芯片或分立元件组成触发电路；负载性质：电阻(10Ω)、电阻(10Ω)电感(10mH)。
电力电子技术课程设计--三相整流电路课程设计
1.给出整体设计框图，画出三相整流电路的总体原理图；
2.说明所选器件的型号，特性。
3.给出具体电路画出电路原理图；
4.编写设计说明书；
5.课程设计说明书要求用手写，所绘原理图纸用计算机打印。
（16K）
主要设计条件
1．提供计算机一台；
说明书格式
1.课程设计封面；
2.任务书；
3.说明书目录；
由图分析可得：6个晶闸管的脉冲按VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6的顺序，相位依次差60°；共阴极组和阳极组依次差120°；同一相的上下两个桥臂脉冲相差180°。 整流输出电压ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60°，称为宽脉冲触发。另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°~30°，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利，故采用双脉冲触发。α＝0°时晶闸管承受的电压波形如图所示。
星期三：书写设计报告；
星期四：书写设计报告；
星期五：答辩。
参考文献
一、设计总体思路，基本原理和框图
1．设计总体思想
依据所学知识，在比较了几种方案后，本次课程设计采用ATMEL89S52单片机控制的三相桥式可控整流电路触发电路的设计方法，包括三相桥式全控整流电路、同步信号的检测、脉冲的形成与放大、键盘电路、保护电路等内容。
电力电子技术基础课程设计-三相半波可控整流电路的设计(电阻性负载)
课程设计任务书图1三相半波可控整流电路原理图对于VS1、VS2、VS3，只有在1、2、3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触发导通，1、2、3点是相邻相电压波形的交点，也是不可控整流的自然换相点。
对三相可控整流而言，控制角α就是从自然换相点算起的。
控制角0<α￡2π/3，导通角0<θ￡2π/3。
晶闸管承受的最大正向电压.承受的最大反向电压：2.1.2负载电压当0 ≤ α ≤ π/6时图2电路输出电压波形在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压Ud，其波形是连续的。
电流波形与电压波形相似，这时，每只晶闸管导通角为120°，负载上电压平均值为：当π/6 < α ≤ 5π/6时图3电路输出电压波形2.2带阻感负载时的工作情况2.2.1原理说明电感性负载由于电感的存在使得电流始终保持连续，所以每只晶闸管导通角为2π/3，输出电压的平均值为：当α=π/2时，Ud =0，因此三相半波整流电感负载时的控制角为0~ π/2正向承受的最大电压为反向承受的最大电压为图4是电路接线图图4阻感负载接线图图5输出电压波形3.设计结果与分析3.1仿真模型根据原理图利用MATLAB/SIMULINK软件中，电力电子模块库建立相应的仿真模型如图5图6仿真模型图3.2 仿真参数设置晶闸管参数：I vt=I/√3=0.577I d=0.577×6.04=3.46AI fav=I VT/1.57=2.2A额定值一般取正向电流的1.5-2倍，所以取3.3-4.4A之间的数值。
UFM=URM=2.45U2=245V晶闸管额定电压选值一般为最大承受电压的2-3倍，所以额定电压取值为490-735V之间。
变压器参数计算Ud=100V变压器二次侧采用星形接法，所以变压器二次侧峰值为141.4V变压器一次侧采用三角形接法，因此每相接入电压峰值为380V一次侧电压接电网电压220V电压器变比则约为2.693.3仿真结果U2波形仿真图图7 U2波形仿真图U波形图vt1图8 U vt1波形图波形图Ivt1Ivt图9 I vt1波形图u波形图d图10 u d波形图i波形图d图11 i d波形图设置触发脉冲α分别为0°。
电力电子技术课程设计
课程设计说明书N O.1课程设计题目：三相半波整流电路的设计一、课程设计的目的《电力电子技术》课程是一门学科必修课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。
其目的是训练学生综合运用学过的交流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力。
通过设计能够使学生巩固、加深对交流电路基本原理的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
二、主电路的选择与设计方案设计思路：主电路采用三相半波可控整流电路；采用正弦波同步触发三个晶闸管，实现AC变DC，通过改变触发电路的相角可以调整DC电压.；三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，因此其应用较少。
但其所用元件较少，所以采用三相半波可控整流电路为主电路。
主电路的设计：1、当电路带电阻负载时的工作情况（1）原理说明三相半波可控整流电路为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。
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。
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，以下首先分析其工作情况。
此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则是该相所对应的。
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，在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期间，α 相电压最高，VD1导通，ud= ua；在ωt2～ωt3期间，b 相电压最高，VD2导通，ud= ub；在ωt3～ωt4期间，c 相电压最高，沈 阳 大 学课程设计说明书 N O.2VD3导通，ud= uc。
此后，在下一周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻，VD1又导通，重复前一周期的工作情况。
电力电子技术课程设计 三相桥式整流电路
第一章主要技术数据和可控整流电路的选择1.1 主要技术数据输入交流电源：三相380V±10%、f=50Hz、直流输出电流连续的最小值为5A。
电动机额定参数：额定功率P N =10kw、磁极对数P=2、额定n N=1000r/min,额定电压U MN=220V、额定电流IMN=54.8A、过载倍数1.5。
1.2 可控整流电路的选择晶闸管可控整流电路型式较多，各种整流电路的技术性能和经济性能个不相同。
单相可控整流电路电压脉动大、脉动频率低、影响电网三相平衡运行。
三相半波可控整流电路虽然对影响电网三相平衡运行没有影响，但其脉动仍然较大。
此外，整流变压器有直流分量磁势，利用率低。
当整流电压相同时，晶闸管元件的反峰压比三相桥式整流电路高，晶闸管价格高三相半波可控整流电路晶闸管数量比三相桥式可控整流电路少，投资比三相式可控整流电路少。
三相桥式可控整流电路它的脉动系数比三相半波可控整流电路少一半。
整流变压器没有直流分量磁势，变压器利用率高，晶闸管反峰压低。
这种可控整流电路晶闸管数量是三相半波可控整流电路的两倍。
总投资比三相半波可控整流电路多。
从上面几种可控整流电路比较中可以看到：三相桥式可控整流电路从技术性能和经济性能两项指标综合考虑比其它可控整流电路优越，故本设计确定选择三相桥式可控整流电路。
如图（1-1）所示。
TVT1VT3VT5VT4VT2VT6LR图1-1 三相桥式整流电路第二章过电压保护电路的设计引起过压的原因：1）操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2）浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换器的过压。
3）电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。
4）在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机回馈制动造成直流侧直流电过高产生过压，也称为泵升电压.过电压保护有操作过电压和浪涌过电压两种。
操作过电压是由于变压器合闸，拉闸以及晶闸管本身关断所引起的。
电力电子技术课程设计--三相可控整流技术的工程应用
课程设计报告题目三相可控整流技术的工程应用学院名称电气信息学院专业班级 xxxxxxxxxxxxxxx学号 xxxxxxxxxx学生姓名 xxxxx指导教师 xxxxxxx2012年1月12日摘要电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
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，不仅应用于一般工业，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。
关键词：电力电子三相桥式可控电路整流AbstractPower electronics technology has a very wide range of applications in the power system. It is estimated that in developed countries more than 60% of the electrical energy at least through the end-use of electricity, more than once device processing power electronic converters. Power system in the process leading to the modern power electronics technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave power electronics technology, the modernization of the electric power system is unthinkable.Rectifier circuit technology has very wide application in industrial production. Such as voltage variable speed DC power supply, electrolysis and electroplating DC power. The rectifying circuit is the AC power is converted to DC power circuit. Most of the rectifier circuit by the transformer, rectifier circuit, and filters. It has been widely used in the field of DC motor speed control, generator excitation regulator, electrolysis, electroplating.Rectifier circuit, especially the three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important and the most widely used application circuit in the power electronics technology is not only used in general industrial, is also widely used in the transportation, electric power systems, communication systems, energy systems and other fields. Comparative analysis and study of the three-phase bridge controlled rectifier circuit parameters and the different nature of the work load has great practical significance, this is not only an important part of the learning power electronic circuit theory and engineering practice The practical application of predictive and guiding role.Key words：Power electronic Three-phase bridge controlled circuit Rectifier目录摘要 (2)一.设计任务书 (5)二.设计说明 (6)2.1设计目的 (6)2.2作用 (6)2.3技术指标 (6)三.设计方案的选择 (7)3.1三相桥式可控整流电路原理 (7)3.2三相桥式可控整流电路原理图 (7)3.3三相桥式可控整流电路工作波形 (8)3.4总设计框图 (10)四.触发电路的设计 (11)五.保护电路的设计 (12)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)六.参数的计算 (14)七.器件选择清单 (15)八.三相桥式可控整流电路的工程应用 (16)九.心得体会 (16)参考文献 (17)一．设计任务书院系：xxxxxxxxx年级：xxxxxx专业班级：xxxxxxxxxx二．设计说明2.1设计目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
电力电子课程设计---三相桥式全控整流电路的设计
电力电子课程设计---三相桥式全控整流电路的设计
三相桥式全控整流电路是一种广泛应用于电力电子转换过程中的组件。
该组件在全控式电力电子系统的发展过程中发挥着重要作用。
与传统的环形整流电路相比，它能够更好地改善电力电子系统的功率因素及全控功能，以及减少噪声等。
因此，三相桥式全控整流电路在电力电子课程设计中十分重要。
首先，三相桥式全控整流电路必须更加规范地搭建电路，其搭建基本框架为三相桥式全控二极管共阴极电路，其中必要的电路元件包括导通控制器、IGBT三极管、晶闸管、电容器、三端电感等。
其次，三相桥式全控整流电路必须有一个良好的输出电压控制反馈电路，可以快速稳定地调节输出电压，从而实现电力电子转换设备的最佳状态。
此外，还需要采用丰富的调节方法来改善三相桥式全控整流电路的功率因数、波形特性及性能。
这些调节方法一般包含多相等距调节、多快调节和自适应控制。
在设计时，优化三相桥式全控整流电路的功率因数，给定输出电压条件下，需要选择恰当的IGBT数量、晶闸管的抗击穿电流、串联可控硅的电流截止比对及电容量，以及相关结构的参数等，以保证电路工作的稳定性及经济性，但其最大的难点在于如何综合应用这些调节方法，改善三相桥式全控整流电路的功率因数以及波形特性。
总之，三相桥式全控整流电路设计是一个非常复杂的过程，必须综合考虑各种参数对电路运行性能的影响，同时结合调节方法，以最大程度地改善三相桥式全控整流电路的性能，才能实现电力电子转换设备最佳状态。
三相整流电路的设计课程设计说明书正文
第1章绪论整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，其作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机，电镀、电解电源，同步发电机励磁，通信系统电源等。
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）。
整流电路可从各种角度进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路；按变压器二次电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路；按控制方式可分为相位控制（相控）整流电路和斩波控制（斩控）整流电路。
当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相交流供电。
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、双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等。
第2章系统总体方案2.1 系统结构组成根据设计内容决定采用三相桥式全控整流电路实现。
该电路可分为五部分电路模块：主电路模块，触发电路模块，驱动电路模块，保护电路模块，检测显示电路模块。
主电路模块，主要由三组两串联晶闸管并联组成。
触发电路模块，主要通过TCF792B三相通用数字相位控制触发电路芯片TCF792B 输出六脉冲。
驱动电路模块，主要通过光电耦合器、晶体管进行脉冲放大。
保护电路模块，主要有过电流保护模块和过电压保护模块，分别通过快速熔断器和RC过电压抑制电路实现。
检测显示电路模块，主要通过ADC0809芯片进行A-D转换，单片机AT89C51控制LCD1602液晶显示触发角和整流输出电压。
三相桥式全控整流电路的设计讲课教案
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200909140317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2.1.1 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。
2.1.2 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：0.5Mh2.1.3 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3.1三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°。
三相全控整流电路课程设计
三相全控整流电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解三相全控整流电路的基本原理和组成。
2. 学生能够掌握三相全控整流电路的电路图及其工作过程。
3. 学生能够解释三相全控整流电路中各元件的作用及其相互关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确绘制并分析三相全控整流电路。
2. 学生能够通过实验操作，验证三相全控整流电路的输出波形及其特点。
3. 学生能够解决实际应用中与三相全控整流电路相关的问题，具备一定的电路分析与设计能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术领域的兴趣，激发他们的求知欲和探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验操作的安全性和准确性。
3. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同分析问题、解决问题。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课程性质、学生特点，本课程要求学生在掌握理论知识的基础上，注重实践操作，培养实际应用能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得具体的学习成果。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 三相全控整流电路基本原理- 介绍三相交流电源及其特点- 三相全控整流电路的工作原理- 三相全控整流电路的组成及各元件功能教学内容关联教材章节：第三章第三节“三相全控整流电路”2. 三相全控整流电路分析与设计- 电路图绘制及电路参数计算- 输出电压和电流波形的分析- 三相全控整流电路的触发角度与输出电压关系教学内容关联教材章节：第三章第四节“三相全控整流电路的分析与设计”3. 实践操作与实验- 三相全控整流电路的搭建与调试- 观察不同触发角度下的输出波形- 分析实验数据，验证理论分析结果教学内容关联教材章节：第三章实验“三相全控整流电路实验”教学进度安排：第一周：基本原理学习，电路组成和元件功能介绍第二周：电路分析与设计，触发角度与输出电压关系探讨第三周：实践操作与实验，观察与分析实验现象，总结实验结果三、教学方法为了提高教学质量，充分调动学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 对于三相全控整流电路的基本原理、组成和元件功能等理论知识点，采用讲授法进行教学。
三相桥式全控整流电路课程设计报告书
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 (1)1. 电子技术的发展趋势 (1)2. 本人的主要工作 (2)第2章主电路的设计及原理 (3)1. 总体框图 (3)2. 主电路的设计原理 (3)2.1带电阻负载时 (4)2.2阻感负载时 (7)3. 触发电路 (8)4. 保护电路 (9)5. 参数计算 (10)5.1 整流变压器的选择 (10)5.2 晶闸管的选择 (11)5.3 输出的定量分析 (11)第3章 MATLAB的仿真 (12)1. MATLAB仿真软件的简介 (12)2. 仿真模拟图 (13)3. 仿真结果 (13)第4章结束语 (15)参考文献 (16)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。
重大电力电子三相整流课件
图2-15
重大电力电子三相整流课件
三相半波可控整流电路， 阻感负载时的电路及 =60时的波形
图2-16
重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路原理图
图Hale Waihona Puke -17重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路 带电阻负载 =0时的波形
图2-18
重大电力电子三相整流课件
重大电力电子三相整流课件
三相半波可控整流电路
1. 电阻负载 电路的特点： 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。 三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法 。
图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a =0时的波形
（2-25）
三相半波可控整流电路
2.2.1
重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路
三相桥是应用最为广泛的整流电路
共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）
共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）
图2-17 三相桥式 全控整流电路原理图
导通顺序： VT1－VT2 －VT3－ VT4 －VT5－VT6
三相桥式全控整流电路 带电阻负载 =30时的波形
图2-19
重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路 带电阻负载 =60时的波形
图2-20
重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路 带电阻负载 =90时的波形
图2-21
重大电力电子三相整流课件
三相桥式全控整流电路 带阻感负载 =0时的波形
图2-22
电力电子技术课程设计-三相桥式半控整流电路的设计
目录1初始条件 (1)2主要任务 (1)3设计方案 (1)3.1主电路设计 (1)3. 2主电路原理说明 (2)3. 3触发电路的设计 (5)3. 4触发电路原理说明 (6)3. 5保护电路的设计 (7)3. 5. 1过电压保护 (7)3.5.2过电流保护 (9)3. 6参数计算 (11)3.6.1负载的参数计算 (11)3.6.2晶闸管的选择 (12)3.6.3变压器的选择 (12)4心得体会 (13)参考文献 (14)三相桥式半控整流电路的设计1初始条件设计一个三相桥式半控整流电路，直流电动机负载，电机技术数据如下：U nom = 220V , 心=30盼，％,”=1000%曲，C r=0.196V«nin/,心=0.18C。
2主要任务(1)设计方案(2)完成主电路的原理分析，各主要元器件的选择(3)触发电路、保护电路的设计(4)绘制主电路及触发电路(采用集成元件)电气原理图(5)撰写设计说明书3设计方案首先，技术要求设计一个三相桥式整流电路，这个在课本中讲过，可以通过三相变压器、六个晶闸管、负载构成，而对于半控桥式电路，只需把其中的三个晶闸管换成二极管即可。
对于直流电动机负载，在这里我们将其简化，用电阻、电感和反电动势代替之。
3. 1主电路设计三相半控整流电路与三相全控整流电路类似，只是将全控桥中的共阳极组的三个晶闸管用二极管替换，从而简化了整个电路。
图中的三个晶闸管为共阴极连接，一般习惯上按图中VT1——VT3——VT5的顺序导通晶闸管。
其原理图如图1所示。
图2单相桥式半控整流电路在晶闸管单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管实际上若为了对每个导电回路 经行控制，只需1个晶闸管就可以了，另1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化触发电 路，降低成本。
如此即成为晶闸管单相桥式半控整流电路，如图2所示。
当负载为电阻性 负载时，晶闸管单相半控桥与晶闸管单相全控桥工作过程和波形完全一致。
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湖南工程学院课程设计任务书课程名称_______ 电力电子技术______________ 题目三相整流电路的设计________专业班级________ 电气工程______________学生姓名___________ 学号__________指导老师_____________ 杨青____________________ 审批_________________ 谢卫才___________________任务书下达日期2014年2月24日设计完成日期2014年3月8日设计内容与设计要求•设计内容1.设计出三相整流电路的主电路。
（电压0-220V,功率1KW,阻感负载）2 •设计三相整流电路的控制电路。
3.设计三相整流电路的驱动电路。
•设计要求1.给出整体设计框图，画出三相整流电路的总体原理图；2.说明所选器件的型号，特性。
3.给出具体电路画出电路原理图；4.编写设计说明书；5.课程设计说明书要求用手写，所绘原理图纸用计算机打印(16K)主要设计条件1 •提供计算机一台;说明书格式1.课程设计封面；2.任务书；3.说明书目录；4.设计总体思路，基本原理和框图;5.电路设计；6.编写设计说明书；7.总结与体会；8.附录；9.参考文献；10.三相整流电路原理图。
进度安排第一周星期一：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；第一周星期一一一第一周星期五：查找资料，确定设计方案，画出草图。
第二周星期一上午一一星期二下午：电路设计，打印出图纸。
星期三：书写设计报告；星期四：书写设计报告；星期五：答辩。
参考文献目录第一章设计思路与基本原理...........1.1 整流电路简介与设计思路1.2 三相桥式全控整流电路的基本原理和框图第二章主电路.......................2.1 主电路设计（阻感负载）2.2 主电路原理介绍第三章控制电路..................... 第四章驱动电路..................... 第五章保护电路..................... 第五章兀器件的选择................. 第六章总结与体会................... 附录参考文献第一章设计思路与基本原理1.1整流电路简介设计思路整流电路广泛应用于工业中。
它可按照以下几种方法分类：1.按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；2.按电路结构可分为桥式电路和零式电路；3.按交流输入相数分为单相电路和多相电路；4.按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
一般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。
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等。
其中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。
整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。
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。
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负载，使之工作。
1.2三相桥式全控整流电路的基本原理和框图三相桥式全控整流电路应用最为广泛，其电路简图1如下:图1三相桥式全控整流电路如图1所示，其中一组三相半波整流电路为共阴极连接，一组为共阳极连接。
如果两组负载完全相同且触发角 a 一样，则负载电流Id1、Id2 相等，电路零线中无电流流过，如果将零线去掉，并不影响电路的工作，就成为三相桥式全控整流电路。
其工作原理是输入三相电源，通过三相桥式整流电路将它转化为直流电为直流负载提供能量，其中桥式整流电路由触发模块提供触发信号，通过控制触发信号就可以控制直流电源的输出。
电路设计的原理框图如图2所示:图2三相桥式全控整流电路框图第二章主电路2.1主电路设计（阻感负载）其原理图如图所示：习惯将其中阴极连接在一起的 3个晶闸管（VT1、VT3 VT5）-阻感负载桥式全控整流 图3三相桥式全控整流电路原理图称为共阴极组；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。
2.2 主电路原理介绍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 a =0°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5 所示。
I d□<x> -图4 a =0o时波形a =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。
直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压Ud 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压Ud波形为线电压在正半周的包络线由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。
流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势Li，它的极性事阻止电流变化的。
当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。
电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。
三相桥式全控整流电路电阻负载 a =0°时晶闸管工作情况图5给出了 a =30°时的波形。
从co t1角开始把一个周期等分为6段，每段为60与口= 0时的情况相比，一周期中Ud波形仍由6 段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合上表的规律。
区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30°,组成Ud的每一段线电压因此推迟30°，Ud平均值降低。
晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。
9 I 1 I I 4 | I I I I 1Ltsb1 Lla<^ 1MbQ" Ub&1Uc31 Ucbfe Ltab1U 辜匚: 1' '图5 a =30°时的波形图6 a =60°时的波形由以上分析可见，当a <60时，Ud波形均连续，对于带大电感的反电动势，Id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。
当a >60°时，如a二90°时电阻负载情况下的工作波形如图8所示，Ud平均值继续降低，由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使得Ud的值出现负值，当电感足够大时，Ud中正负面积基本相等，Ud平均值近似为零。
这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的a角的移相范围为90度。
图7a= 90时的波形第三章控制电路控制电路以AT89C52单片机为控制器，其结构框图如图9所示。
它包括同步信号检测、驱动放大电路、显示电路、复位电路、键盘电路等。
图8控制电路框图3.1同步信号的检测采用CHV-100/300A型号的电压传感器，其额定电压为300V（有效值），额定输出电流25mA检测电路中，电压传感器接入220V 的A相交流电，输出的电流信号经100欧姆的电阻后，转变为大小为0~2.5V的电压信号（实际输出为-2.5V~2.5V ），此电压信号LM258 构成的加法器转换成0~5V的直流信号，此信号输入到8位AD转换器PCF8591的模拟信输入通道AIN3, PCF8591的输出信号AUTO即可接入单片机。
单片机经过软件检测，即可得知同步电压Us过零点信号。
如图9所示。
JZ\O IWAIM ACKJI 2K-UZV2 U?gd x IL /1A3 川 GW)：亠4第四章驱动电路4.1驱动放大电路驱动放大电路如图11所示。
来自单片机的六路较弱的脉冲信号 输入到反相器74HC04经过光电隔离器4N25隔离输出，最后经过脉 冲变压器TB1放大输出到相应品闸管的门极 G 和阴极K 。
A +//T +AfEXTu.丸SCL-Sl)A图9同步信号检测«］沖］Q +18VP2.7rjp占1 n n如nn HnP2.2P2.3P2.4P2.5P2.6图11六路触发脉冲的波形如图12所示，六路触发脉冲的波形。
当单片机检测到A同步电压Ua 从负到正的过零点信号（实际上检测到的应该是2.5V）时，它会接收到来自于INT0 的中断请求信号，这时，单片机会中断响应，服务子程序。
这个子程序的功能是决定如何产生第一个触发脉冲的上升沿。
当单片机检测到同步信号过零点时，单片机的16 位计数器/ 定时器1同时开始计时，它工作在工作方式1；由AT89C52单片机的晶振是12MHz它的一个机器周期是1um。
定时的长度是由单片机的要产生的触发延时角a决定的。
由于一个正弦波的周期是20m.s,定时的长度由下式决定：t= a x 20/360 ° ms。
定时器的初始化值可以根据t 来设定。
为了简单起见，本文定义了一个长度为180的数组，它对应于触发延时角a从0到180°的变化。
这个数组保存在单片机的ROM存储区。
这样，定时器对应于每个触发角的初始化设定值就可以直接赋值给定时器1 了。
定时器初始化之后，就启动定时器土作。
当定时时间就一到，定时器的溢出标志位置1，单片机开始执行定时器1的中断服务子程序。
这子函数将P2.2设置为高电平，用于触发VT1;这里定义脉冲的宽度为27°，即1.5ms，则定时器1的TH仁FAHTL1=24H于是开始启动定时器第二次计数；当定时时间一到，定时器开始执行中断服务子程序。