电力电子三相桥式全控整流电路课程设计讲解
三相桥式全控整流电路设计课程设计
三相桥式全控整流电路设计课程设计
三相桥式全控整流电路设计课程设计主要包含以下几个步骤：
1.设计目标：明确设计的目标，如实现直流电压的可控输出、减
小谐波含量、提高系统的功率因数等。
2.电路拓扑：选择三相桥式全控整流电路作为拓扑结构。
3.器件选型：根据设计要求，选择适当的晶闸管、二极管等器
件，并确定其型号和规格。
4.参数计算：根据设计目标，计算电路的输入输出电压、电流、
功率等参数，以及晶闸管的控制角和触发脉冲等参数。
5.仿真分析：利用仿真软件对设计电路进行仿真分析，验证设计
的可行性和正确性。
6.电路板设计：根据仿真分析结果，进行电路板的设计，包括布
局、布线、元件封装等。
7.调试与测试：完成电路板制作后，进行调试和测试，确保电路
正常工作并达到设计目标。
8.总结与优化：总结设计过程中的经验和教训，优化电路设计，
提高系统的性能和可靠性。
在具体的设计过程中，可以根据实际情况进行调整和修改。
同时，需要注意安全问题，确保电路设计和使用过程中的安全可靠。
三相桥式全控整流及有源逆变电路课程设计
实验八三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉NMCL-33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。
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．实验线路及原理实验线路如图1-7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。
四．实验设备及仪器1．教学实验台主控制屏；2．NMCL—33组件；3．NMEL—03A组件；4．NMCL—35或NMEL-25组件；5．二踪示波器（自备）；6．万用表（自备）。
五．实验方法1．未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（2）检查相序，用示波器观察“1”，“2”单脉冲观察孔，“1” 脉冲超前“2” 脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（3）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的U blf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（4）将NMCL-31的给定器输出U g接至NMCL-33面板的U ct端，调节偏移电压U b，在U ct=0时，使 =150o。
2．三相桥式全控整流电路按图1-7接线，AB 两点断开、CD 两点断开，AD 连接在一起，并将R D 调至最大(450Ω)。
合上主电源。
调节U ct ，使α在30o ~90o 范围内，用示波器观察记录α=30O 、60O 、90O时，整流电压u d =f （t ），晶闸管两端电压u VT =f （t ）的波形，并记录相应的Ud 和交流输入电压U 2数值。
(完整版)三相桥式全控整流电路课程设计
第1章课程设计目的与要求1.1课程设计目的“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
因此，通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1）培养综合应用所学知识，并设计出具有电压可调功能的直流电源系统的能力；2）较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。
3）培养独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；4）培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2课程设计的预备知识熟悉电力电子技术课程、电机学课程的相关知识。
1.3 课程设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆.2、技术要求:1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：500W3)、移相范围0º~90º按课程设计指导书提供的课题，根据基本要求及参数独立完成设计。
第2章课程设计方案的选择2.1整流电路单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。
而负载性质又分为带电阻性负载、电阻-电感性负载和反电动势负载时的工作情况。
单相桥式全控整流电路（电阻-电感性负载）电路简图如下：TLu(a)图2.1此电路对每个导电回路进行控制，与单相桥式半控整流电路相比，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。
变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。
单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。
单相全控桥式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半，且功率因数提高了一半。
根据以上的分析，我选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为电阻-电感性负载）。
电力电子技术课程设计——三相桥式全控整流电路的设计与仿真
第一章绪言1.1设计背景目前，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。
随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。
常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。
Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。
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 01、电子技术的发展趋势 02、本人的主要工作 (2)第2章主电路的设计及原理 (2)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 (6)3、触发电路 (7)4、保护电路 (7)5、参数计算 (8)5、1 整流变压器的选择 (8)5、2 晶闸管的选择 (9)5、3 输出的定量分析 (9)第3章MATLAB的仿真 (10)1、MATLAB仿真软件的简介 (10)2、仿真模拟图 (10)3、仿真结果 (10)第4章结束语 (11)参考文献 (11)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%就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。
电力电子技术就是利用电力电子器件对电能进行控制与转换的学科。
它包括电力电子器件、变流电路与控制电路三个部分,就是电力、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,电力电子技术由于与现代控制理论、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)与高新技术产业(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。
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。
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U2。
由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。
电力电子三相桥式全控整流电路的设计.
三相桥式全控整流电路的设计1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图的确定习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT 1、VT 3、 VT 5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT 4、VT 6、VT 2）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VT 1、VT 3、VT 5， 共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT 4、VT 6、VT 2。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT 1－VT 2－VT 3－VT 4－VT 5－VT 6。
此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V ，电阻R=10Ω，电感L 无穷大使负载电流连续。
其原理如图1所示。
1.2 主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。
此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的三个晶闸管，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。
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d u 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 1d u 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2d u 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压d u =1d u -2d u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。
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的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压 d u 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d u 波形为线电压在正半周的包络线。
三相桥式全控整流电路课程设计报告
三相桥式全控整流电路课程设计报告目录一、课程概述 (2)1. 课程背景与目的 (2)2. 课程设计任务及要求 (4)二、三相桥式全控整流电路基本原理 (4)1. 三相桥式整流电路结构 (6)1.1 电路组成及工作原理 (7)1.2 电路特点分析 (8)2. 三相桥式全控整流电路工作原理 (9)2.1 触发脉冲的控制 (10)2.2 整流过程的分析 (12)三、电路设计 (14)1. 电路主要参数计算 (15)1.1 输入参数设定 (17)1.2 输出参数计算 (18)1.3 散热设计考虑 (19)2. 电路元器件选择与配置 (20)2.1 整流器件的选择依据 (22)2.2 滤波电容的选择方法 (23)2.3 其他元器件的选择及布局设计 (24)四、仿真分析与实验验证 (26)1. 仿真分析 (27)1.1 仿真模型建立 (28)1.2 仿真结果分析 (29)2. 实验验证过程介绍及结果分析 (30)一、课程概述本课程设计旨在帮助学生深入理解和掌握三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点和工作过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。
通过对三相桥式全控整流电路的设计与实现，使学生在理论知识与实际操作相结合的基础上，提高自己的专业素养和实践能力。
课程背景介绍：简要介绍三相桥式全控整流电路的发展历程、应用领域及其在现代电力系统中的重要性。
课程目标设定：明确本课程设计的目标，包括理论知识的学习和实际应用能力的培养。
课程内容安排：详细阐述本课程设计的主要内容，包括三相桥式全控整流电路的基本原理、结构特点、工作原理及参数计算等。
课程实验与测试：通过实验和测试，验证所学理论知识的正确性，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
课程总结与反思：对本课程设计的过程进行总结，分析存在的问题和不足，并提出改进措施，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
1. 课程背景与目的随着现代电力电子技术的飞速发展，整流电路在各个领域的应用越来越广泛。
电力电子三相桥式全控整流电路的设计
电力电子三相桥式全控整流电路的设计一、设计原理三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成，分别连接在电源的三个相线和负载之间。
通过对六个可控硅器件的控制，可以实现对电源电压的全波整流，并将交流电转换为直流电供给负载。
由于可控硅器件具有可控导通和关断的特性，因此可以实现对整流电路的控制。
二、工作方式三相桥式全控整流电路的工作方式主要分为两个阶段：正半周期和负半周期。
在正半周期中，当Uab > Ubc > Uca时，可控硅器件S1和S2导通，S3和S4关断，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
在负半周期中，当Uab < Ubc < Uca时，可控硅器件S1和S2关断，S3和S4导通，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
通过不断调整控制信号，可以实现对整流电路的输出电压的控制。
三、电路参数计算1.电源电压：根据实际应用需求，确定电源电压的额定值，通常为220V或380V。
2.负载电流：根据负载的功率需求和额定电压，计算负载电流的额定值。
3.可控硅器件参数：选取合适的可控硅器件，根据其额定电流和额定电压，确定器件的参数。
4.电感参数：根据负载电流的频率和电感的自感系数，计算电感的参数。
5.电容参数：根据负载电流的频率和电容的容量，计算电容的参数。
四、性能指标1.效率：计算整流电路的输入功率和输出功率的比值，即效率。
2.谐波失真：通过谐波分析，计算整流电路输出电压的谐波含量，衡量电路输出电压的质量。
3.稳定性：通过控制信号的调整，使得整流电路输出电压的波动尽可能小，保证电路的稳定性。
4.抗干扰能力：通过合理的电路设计和控制策略，提高电路的抗干扰能力，减少外部干扰对电路的影响。
五、总结三相桥式全控整流电路是一种常见的电能变换电路，广泛应用于工业和电力系统中。
本文详细介绍了该电路的设计原理、工作方式、电路参数计算以及相关的性能指标。
在实际应用中，需要根据具体的需求和要求进行电路设计，并通过实验和测试来验证电路的性能。
三相桥式全控整流电路设计课程设计
三相桥式全控整流电路设计课程设计三相桥式全控整流电路的设计学生姓名学号专业电气工程及其自动化班级指导教师完成时间2021摘要整流电路技术在工业生产上应用极广，整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。
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：KEIL-C；电力电子；三相；整流；目录摘要 (2)第一章课程设计要求 (4)第二章主电路的设计及定量分析…………………………………………………42.1主电路设计…………………………………………………………………42.3参数分析……………………………………………………………………6第三章保护电路的设计……………………………………………………………73.1晶闸管的过电压保护……………………………………………………73.2晶闸管的过电流保护………………………………………………………83.3触发电路与主电路的同步…………………………………………………8第四章器件参数选择………………………………………………………………9第五章总电路图……………………………………………………………………10第六章MATLAB 仿真……………………………………………………………10第七章课程设计体会………………………………………………………………12参考文献……………………………………………………………………………13第一章课程设计要求1、单相桥式相控整流的设计要求为：负载为感性负载,L=500mH,R=100欧姆.2、技术要求:1)、电源电压：交流380V/50Hz2)、整流功率：1KW按课程设计指导书提供的课题，根据基本要求及参数独立完成设计。
三相桥式全控整流电路课程设计
第一章三相全控整流电路简介在电力系统中，电压和电流应是完好的正弦波．但是在实际的电力系统中，由于非线性负载的影响，实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题，因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。
随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染．电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变．目前，随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高，各种新型电力电子变流装置不断涌现，特别是用于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善，为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景．相关资料表明，电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10％的速度递增，同时，由这类装置所产生的高谐谐波约占总谐波源的70％以上。
为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位．这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器．高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。
对电流型整流器，可直接对各个电力半导休器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为撸近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。
对电压型整流器，需要将整流器通过电抗器与电源相连。
只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是掺近于1。
本设计主要对与PWM整流器相关的功率开关器件、主电路拓扑结构和控制方式等进行详细说明，在此基础上时PWM整流技术的发展方向加以探讨。
第二章主电路原理及其工作特点2.1 主电路原理主电路原理图如图2-1所示，将图中上方阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；图中下方阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。
三相桥式全控整流电路课程设计
1 绪论1.1设计目的1、通过对三相桥式电路的设计,掌握整流电路的工作原理,提高我们的运用科学理论知识能力、工程实践能力2、通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。
1.2设计意义电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）和高效利用能源均至关重要。
我国目前仍旧是一个发展中的国家，尚处于前工业化阶段，传统产业仍然是我国国民经济的主力军，因此在近期或在较长一段时期内，传统产业的改造和发展将在很大程度上决定着我国经济的发展。
而电力、机械、冶金、石油、化工、交通运输是传统产业的重要支柱，这些产业技术水平的高低直接关系到我国工业基础的强弱。
毫无疑问，电力电子技术是提高这些产业技术水平的重要手段，它是对我国传统产业实现技术改造、建立自动化工业体系的关键应用技术。
下面就电力电子技术在国民经济各部门的应用进行简要讨论。
概括起来说，电力电子技术主要应用于电机调速传动、工业供电电源、电力输配电和照明四大方面。
自20世纪50年代末开始，电力电子技术在应用需求的推动下迅速发展成一门崭新的技术。
可以预见，在21世纪，电力电子技术在现代化社会的建设中的应用将起着重要作用并得到飞跃性的发展。
晶闸管在整流电路中充当一个非常重要的角色，本次设计采用的主要器件就是晶闸管。
2 设计总体思路2.1设计思路三相桥式全控整流电路的功能是将三相交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
三相桥式全控整流电路可分为三部分电路模块：主电路模块，触发电路模块，保护电路模块。
主电路模块，主要由三组两串联晶闸管并联而成。
触发电路模块组成为，3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成流露双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大。
保护电路模块有过电流保护，过电压保护。
2.2 基本原理一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
三相桥式全控整流电路课程设计文稿解读
电力电子技术课程设计说明书三相桥式全控整流电路的研究系、部：电气与信息工程系学生姓名：陈亮指导教师：肖文英专业：自动化技术班级：电气1002班完成时间：2012年6月2日目录摘要 (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)3.2 KJ004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)5.1 MATLAB建模 (16)5.2 MATLAB 仿真 (16)5.3 仿真结构分析 (17)课程设计体会 (18)参考文献 (19)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。
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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U2。
由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。
以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。
为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
2 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 三相桥式全控整流电路结构图3 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。
3.1 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次谐波流入电网图2 三相桥式全控整流电路带电动机（阻感）负载原理图3.1.1 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。
⑶ d u 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。
⑷ 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
3.1.2 阻感负载时的波形分析三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电（即用于直流电机传动），下面主要分析阻感负载时的情况，因为带反电动势阻感负载的情况，与带阻感负载的情况基本相同。
当α≤60度时，d u 波形连续，电路的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d u 波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。
区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流 d i 波形不同，电阻负载时 d u 波形与 d i 的波形形状一样。
而阻感负载时，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。
图2-2和图2-3分别给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0度和α=30度的波形。
图2-2中除给出d u 波形和d i 波形外，还给出了晶闸管VT1电流 iVT1 的波形，可与带电阻负载时的情况进行比较。
由波形图可见，在晶闸管VT1导通段，iVT1波形由负载电流 d i 波形决定，和d u 波形不同。
图2-3中除给出d u 波形和 d i 波形外，还给出了变压器二次侧a 相电流 d i 的波形，在此不做具体分析。
图3 触发角为0度时的波形图 图4 触发角为30时的波形图当α＞60度时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时d u 波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L 的作用，d u 波形会出现负的部分。
图2-4给出了α=90度时的波形。
若电感L 值足够大，d u 中正负面积将基本相等，d u 平均值近似为零。
这说明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90度。
图5 触发角为90时的波形图3.2 参数计算3.2.1 整流变压器的选择由系统要求可知，整流变压器一、二次线电压分别为380V 和220V ，由变压器为Y ∆-接法可知变压器二次侧相电压为：V VU 12732202≈= （公式1）变比为：0.312738021≈==U U K （公式2﹚ 变压器一次和二次侧的相电流计算公式为：KI K I d I 11= ﹙公式3﹚ d I I K I 22= ﹙公式4﹚而在三相桥式全控中816.03221===I I K K ﹙公式5﹚ A I d 305= ﹙公式6﹚所以变压器的容量分别如下：变压器次级容量为：2213I U S = ﹙公式7﹚变压器初级容量为：1123I U S = ﹙公式8﹚变压器容量为：221S S S += ﹙公式9﹚ 即： ()kW S 46989.920.3816.03053803305816.01273≈⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 变压器参数归纳如下：初级绕组三角形接法V U 3801=，A I 96.821=；次级绕组星形接法，V U 1272=，A I 88.2482=；容量选择为9.46989kW 。
3.2.2 晶闸管的选择⑴ 晶闸管的额定电压由三相全控桥式整流电路的波形（图2-4）分析知，晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值2FM RM U U == ﹙公式10﹚故桥臂的工作电压幅值为：V U m 1.3111276≈⨯= ﹙公式11﹚考虑裕量，则额定电压为：()()()V U U m N 3.933~2.6221.3113~23~2=⨯== ﹙公式12﹚⑵ 晶闸管的额定电流晶闸管电流的有效值为：A I I d VT 4.34636003max≈== ﹙公式13﹚考虑裕量，故晶闸管的额定电流为：()()()A I I VT AV VT 30.441~97.33057.14.3462~5.157.12~5.1)(===﹙公式14﹚ 3.2.3 平波电抗器的选择为了限制输出电流脉动和保证最小负载电流时电流连续，整流器电路中常要串联平波电抗器。
对于三相桥式全控整流电路带电动机负载系统，有：min2693.0d I U L = ﹙公式15﹚ 其中， （单位为mH ）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。
由题目要求：当负载电流降至20A 时电流仍连续。
所以min d I 取20A 。
所以有：mH U L 40.420127693.020693.02=⨯== ﹙公式16﹚4触发电路设计控制晶闸管的导通时间需要触发脉冲，常用的触发电路有单结晶体管触发电路，设计利用KJ004构成的集成触发器实现产生同步信号为锯齿波的触发电路。
4.1 集成触发电路本系统中选择模拟集成触发电路KJ004，KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。
KJ004器件输出两路相差180度的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。
KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。
原理图如下：图6 KJ004的电路原理图4.2 KJ004的工作原理如图3-1 KJ004的电路原理图所示，点划框内为KJ004的集成电路部分，它与分立元件的同步信号为锯齿波的触发电路相似。
V1～V4等组成同步环节，同步电压uS 经限流电阻R20加到V1、V2基极。
在uS的正半周，V1导通，电流途径为(+15V－R3－VD1－V1－地)；在uS负半周，V2、V3导通，电流途径为(+15V－R3－VD2－V3－R5－R21―(―15V))。
因此，在正、负半周期间。
V4基本上处于截止状态。
只有在同步电压|uS|＜0.7V时，V1～V3截止，V4从电源十15V经R3、R4取得基极电流才能导通。
电容C1接在V5的基极和集电极之间，组成电容负反馈的锯齿波发生器。
在V4导通时，C1经V4、VD3迅速放电。
当V4截止时，电流经(+15V－R6－C1－R22－RP1－(－15V))对C1充电，形成线性增长的锯齿波，锯齿波的斜率取决于流过R22、RP1的充电电流和电容C1的大小。