三相桥式全控整流电路课程设计
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 (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。
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。
(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）。
三相桥式全控整流电路的工作原理课设
BKP1KP3KP5KP4KP6KP2Ra b cu 图1 三相桥式全控整流电路ωtωtωta b c a b uu 00uu三相桥式全控整流电路的工作原理三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。
三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成（见图1-1）。
6个晶闸管以次相隔60度触发，将电源交流电整流为直流电。
三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通（上桥臂和下桥臂各一个）。
整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。
元件的有序控制，即共阴极组中与a 、b 、c 三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的三个晶闸管分别为 VT 、VT 。
它们可构成电源系统对负载供电的6条整流回路，各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。
图1-1 三相桥式全控整流原理电路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。
三相桥式整流电路的设计(带反电动势负载)
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：三相桥式整流电路的设计（带反电动势的负载）院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2013.12.30—2014.01.10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路，大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，在直流电动机的调速、发电机励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛地应用。
整流电路由主电路、滤波器和变压器组成。
本次三相桥式电路整流器的设计采用的是三相全控桥整流电路，电路设计在带反电动势负载下完成。
系统电路主要包括，三相桥式整流器主电路设计，晶闸管相控触发电路设计，过电流和过电压保护电路设计三个部分，因而整个系统设计就大体从这三个电路部分来设计完成。
关键词：整流；变压；触发；保护电路。
第1章绪论电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
具体的说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
所用的电力电子器件均用半导体制成，故也称为电力半导体器件。
电力电子技术所变换的“电力”，功率可以大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下。
信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。
电力电子涉及由半导体开关启动装置进行电源的控制与转换领域。
半导体整流控制、半导体硅整的小型化等的出现，产生一个新的电力电子应用领域。
半导体硅整流、汞弧整流器应用于控制电源，但是这样的整流回路只是工业电子的一部分，对于汞弧整流器应用范围而言是有局限的。
半导体硅整流的应用涉及很多领域，如汽车、电站、航空电子、高频变频器等。
整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路，大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，在直流电动机的调速、发电机励磁调节、电解及电镀等领域得到广泛地应用。
三相桥式全控整流电路设计
1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图图1-1中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）为共阳极组。
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。
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。
图1-1 三相桥式全控整理电路原理图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的设计
课程设计任务书学生姓名：杨专业班级：自动化指导教师：工作单位：信息工程系题目：三相全控桥式整流电路的设计一．初始条件：1．直流电动机额定参数： PN=10KW, UN=220V, IN =50A,n=1000r/min，电枢电阻NRa=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感LD =7mH，励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6A.2.进线交流电源：三相380V3.性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为5A。
使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。
二．要求完成的主要任务：1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。
2.触发电路设计。
触发电路选型（可使用集成触发器）。
3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。
4.提供系统电路图纸不少于一张。
三．时间安排：指导老师签字：年月日1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。
2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3设计方案选择及论证3.1三相桥式全控整流电路（如图3-1）应用最为广泛，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）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。
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。
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
三相桥式全控整流电路摘要：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。
关键词：电力电子，三相、整流引言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。
1 课程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。
2 设计任务与要求2.1设计任务设计一个三相可控整流电路使其输入电压:三相交流380伏 .50赫兹. 输出功率:2KW2.2 设计要求使其输入电压:三相交流380伏 .50赫兹.输，出功率:2KW负载为阻感性负载3 设计内容3.1主电路的设计3.1.1电路的设计原理晶闸管按从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。
三相桥式全控整流电路设计
三相桥式全控整流电路设计简介三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换的电路，可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
该电路由四个可控硅器件组成，通过适当的触发角控制，可以实现对整流电压的精确控制。
本文将详细介绍三相桥式全控整流电路的设计原理、工作原理、关键参数计算以及注意事项等内容。
设计原理三相桥式全控整流电路的设计基于桥式整流电路和可控硅器件。
在正半周，D1和D3导通，D2和D4截止；在负半周，D2和D4导通，D1和D3截止。
通过适当的触发角控制可控硅器件的导通时间，可以实现对输出直流电压的调节。
工作原理三相桥式全控整流电路的工作过程如下：1.当输入交流电源正半周时，S1和S3导通，S2和S4截止。
此时，在负载上产生正向直流输出。
2.当输入交流电源负半周时，S2和S4导通，S1和S3截止。
此时，在负载上产生反向直流输出。
通过调节可控硅器件的触发角，可以控制整流电路的导通时间，从而控制输出直流电压的大小。
关键参数计算在设计三相桥式全控整流电路时，需要计算以下关键参数：1.输入电压：根据实际应用需求和输入交流电源的特性确定。
2.输出电压：根据实际应用需求确定。
3.负载电阻：根据实际应用需求确定。
4.可控硅器件的触发角：根据输出直流电压的调节范围和所使用的可控硅器件的特性确定。
注意事项在设计和使用三相桥式全控整流电路时，需要注意以下事项：1.选择适当的可控硅器件：根据实际应用需求选择合适的可控硅器件，考虑其额定电流、额定电压、触发特性等参数。
2.进行散热设计：由于可控硅器件在工作过程中会产生较大的热量，因此需要进行散热设计，确保可控硅器件能够正常工作。
3.控制触发角度：通过控制可控硅器件的触发角度，可以实现对输出直流电压的精确控制。
需要合理选择触发角度，并进行相应的控制。
4.注意电路保护：在电路设计中，应考虑电路的过流保护、过压保护等功能，以确保电路的安全稳定运行。
结论三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换电路，可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
三相桥式全控整流电路课程设计报告
电力电子技术课程设计题目院系专业姓名年级指导教师年月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)3.2 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 (18)5.3 仿真结构分析 (19)课程设计体会 (21)1 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。
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。
单片机控制三相桥式整流电路设计
目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计题目和要求 (1)3.以单片机控制的三相桥式整流电路的设计 (1)3.1三相桥式全控整流电路 (2)3.1.1三相桥式全控整流电路的结构工作原理分析 (2)3.1.2数量计算 (6)3.2触发电路 (7)3.3过零检测电路及整流稳压电源 (9)3.1.1稳压电源部分 (9)3.3.2过零检测部分 (10)3.4单片机控制电路 (11)3.4.1显示部分 (11)3.4.2键盘部分 (14)4.设计总结 (18)参考书目 (18)1.课程设计目的1、巩固和加深课堂所学知识。
2、学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力。
3、了解单片机应用系统设计方法。
4、掌握LED显示器的原理与静态显示和动态显示的特点。
5、掌握独立式键盘的原理与应用。
6、了解串行口的并行口的结构和工作原理7、掌握三相桥式整流的工作原理。
2.课程设计题目和要求题目：以单片机控制的三相桥式整流电路的设计要求如下：1、显示采用4位动态显示，段选信号通过74LS164来控制，位选信号通过P1口控制。
2、键盘独立式按键，采用74LS165为键盘接口。
3、控制电路采用脉冲变压器结构。
4、要求有过零检测电路。
3.以单片机控制的三相桥式整流电路的设计目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路。
三相全控桥整流装置常用作可调直流电源，而直流电压的调节靠触发电路来控制, 单片机通过控制晶闸管触发脉冲的移相控制角来改变整流装置输出的直流电压大小。
下图为一用单片机控制的整流电路的原理图。
8031显示键盘过零检测输出控制主电路图3－1 单片机控制电路原理图3.1三相桥式全控整流电路3.1.1三相桥式全控整流电路的结构工作原理分析图3－2为三相桥式全控整流电路VT VT VT VT VT VT 123456图3－2 三相桥式全控整流电路三相全控桥式整流电路由一组共阴极接法的三个晶闸管和一组共阳极接法的三个晶闸管串联而成。
实验三 ,四 三相桥式全控整流电路
实验三三相桥式全控整流电路三相桥式整流电路是在工业生产中应用最为广泛的电力电子电路之一，它可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态。
还可以多台设备组合，构成一个负载的直流或交流电力转动系统。
它的移相范围要求比较大，一般用垂直移相电路进行触发。
一、实验目的1.熟悉掌握三相桥式整流电路的工作原理和调试方法。
2.掌握三相桥式整流电路输入电压、输出电压、控制角之间的函数关系。
二、实验仪器TDR-2三相整流电路学习机、示波器、万用表。
三、实验原理实验主电路如图3所示。
由6个晶闸管组成三相桥式全控电路的主电路。
每个晶闸管的触发脉冲来自由专用集成电路KJ004、KJ041构成的控制电路。
有关集成电路的技术指标和引脚排列见附录。
通过对控制电压UK的调节，可以使输出直流电压和电流改变，输入电压、输出电压和控制角之间有严格的函数关系。
A1冲J1接通J1断开图3四、实验步骤1.将实验装置的输入端A1、B1、C1接三相380V电源，注意相序正确；负载端接一滑线电阻器。
通过控制按钮使主电路接触器J1为断开状态，此时D31为暗状态。
调试移相触发电路，步骤如下：（1）接通J1，用示波器观测输出电压的波形。
（2）调节U P使输出电压在控制角大于120度的范围。
（3）分别调试电位器R6、R16、R26，使输出电压的波形各脉波尽量对称。
2.整流电路接纯电阻负载时的实验（1）整流电路的输出端接一个滑线电阻器，阻值放在最大位置。
按K4，D31亮，接触器J1闭合，主电路接通，调节U K使输出电压Ud为最大，再调节滑线电阻器使输出电流为1A。
（2）用示波器观察不同控制角时负载电压和电流的波形。
（3）测量不同控制角下输入电压、输出电压的数值，填入下表：五、思考题1.用多个三相桥式整流电路可以组成哪些电力传动系统？2.为什么三相桥式电路一般要求触发脉冲的调节范围比较大？六、实验报告要求1.画出控制角为60度时整流输出电压和电流的波形，晶闸管两端电压的波形。
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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。
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与投入应用,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)N、G、Hingorani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与综合自动化技术)之一”。
现代电力电子技术、控制理论与通讯技术的发展为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就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就是在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紧急供电系统就是电力自动化系统安全可靠运行的根本保证,就是计算机、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与功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,降低了电源的噪声,提高了效率与可靠性。
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与相互发展。
2、本人的主要工作(1)设计一个三相桥式全控整流电路。
(2)把设计的电路图进行仿真,分析并调试,使输出得到所要求的到的值。
(3)用软件MATLAB ,画出设计原理图。
(4)完成设计报告。
第2章主电路的设计及原理图1 三相桥式全控整流电路1、 总体框图图2-1-1 总电路的总体框图2、 主电路的设计原理在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组与共阳极组就是同时进行控制的,控制角都就是α。
由于三相桥式整流电路就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就是1-2-3-4-5-6,晶闸管就是这样编号的:晶闸管KP1与KP4接a 相,晶闸管KP3与KP6接b 相,晶管KP5与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,也就就是在自然换相点触发换相时的情况。
图1就是电路接线图。
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KPl 继续导通,但就是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ud=ub-uc=ubc2、1带电阻负载时a=0°时的情况假设将电路中的晶闸管换做二极管惊醒分析对于共阴极组的三个晶闸管,阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的三个晶闸管,阴极所接交流电压值最低的导通认识时刻共阳极组与共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态。
从相电压波形瞧,共阴极组晶闸管导通时,Ud1为相电压的正包络线,共阳极组导通时,Ud2为相电压的负包络线,Ud=Ud1-Ud2就是两者的差值,为为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形瞧,Ud为线电压中最大的一个,因此Ud波形为线电压的包络线。
图2-2-1 三项桥式全控整流电路带电阻负载a=0时的波形由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以瞧出: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就是共阴极组,另一个就是共阳极组的,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就是保证晶闸管KPl、KP3与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就是保证晶闸管KP2、KP4与KP6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也就是120°。
3、由于共阴极的晶闸管就是在正半周触发,共阳极组就是在负半周触发,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,触发脉冲的顺序就是:1→2→3→4→5→6→1,依次下去。
相邻两脉冲的相位差就是60°。
5、由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。
为了达到这个目的,可以采取两种办法;一种就是使每个脉冲的宽度大于60°(必须小于120°),一般取80°～100°,称为宽脉冲触发。
另一种就是在触发某一号晶闸管时,同时给前一号晶闸管补发一个脉冲,使共阴极组与共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲,相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。
这种方法称双脉冲触发。
6、整流输出的电压,也就就是负载上的电压。
整流输出的电压应该就是两相电压相减后的波形,实际上都属于线电压,波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb 均为线电压的一部分,就是上述线电压的包络线。
相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上,故线电压的交点同样就是自然换相点,同时亦可瞧出,三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次,脉动频率为 6 × 50=300赫,比三相半波时大一倍。
7、晶闸管所承受的电压。
三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通,其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。
例如在第(1)段时期,KP1与KP6导通,此时KP3与KP4,承受反向线电压uba=ub-ua。
KP2承受反向线电压ubc=ub-uc。
KP5承受反向线电压uca=uc-ua。
晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。
当α从零增大的过程中,同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也就是线电压的峰值。
当a=60°时的情况:当触发角a改变时,电路的工作情况将发生变化。
从wt1角开始把一周期等分为六段,每段60度。
在VT1处于通态的120度期间,ia为正,ia波形的形状与同时段的Ud波形相同,在VT4处于通态的120度期间,ia波形的形状也与同时段的Ud波形相同,但为负值。
当a<60°时,Ud波形均连续,对于电阻负载,id波形与Ud波形形状一样,也连续。
Ud波形每60°中有一段为零,Ud波形不能出现负值。
带电阻负载时三项桥式全控整流电路a角的移相范围就是120°。
图2-2-2 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60度时的波形2、2阻感负载时当a<60°时,U d波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相似,个晶闸管的通断情况、输出整流电压Ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。
区别在于负载不同,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流id波形不同,电阻负载时id 波形与Ud波形形状一样。