三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书.docx
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1、三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书 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 书目 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 3 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 4 2.1带电阻负载时 5 2.2阻感负载时 7 3. 触发电路 9 4. 爱护电路 10 5. 参数计算 11 5.1 整流变压器的选择 11 5.2 晶闸管的选择 11 5.3 输出的定量分析 12 第3章 MATLAB的仿真 13 1. MATLAB仿真软件的简介 13 2. 仿真模拟图
2、14 3. 仿真结果 14 第4章 结束语 16 参考文献 17 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非常快速。目前,在全部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运用者手中。预料十年后,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限制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流电路和限制电路三个部分,是电力、电子、限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限制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等很多领域亲密相关,已逐步发
3、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)。下面着重探讨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很多优点:(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)调整速度快,运行牢靠;(7)相宜于海下输电。随着大功率电子器件(如:
4、可关断的晶闸管、MOS限制的晶闸管、绝缘门极双极性三极管等)开断实力不断提高,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,从而削减换流站的占地面积、降低工程造价。 在柔性沟通输电系统(FACTS)中的应用 20世纪80年头中期,美国电力科学探讨院(EPRI)N.G.Hingorani博士首次提出柔性沟通输电技术的概念。近年来柔性沟通输电技术在世界上发展快速,已被国内外一些权威的输电工作者预料确定为“将来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的限制中心技术和综合自动化技术)之一”。现代电力电子技术、限制理论和通讯技术的发展为FAC
5、TS的发展供应了条件。采纳IGBT等可关断器件组成的FACTS元件可以快速、平滑地调整系统参数,从而敏捷、快速地变更系统的潮流分布。 在电力谐波治理方面的应用 有源滤波是治理日益严峻的电力系统谐波的最志向方法之一。有源滤波器的概念最早是在20世纪70年头初提出来的,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化开展,运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平安牢靠运行的根本保
6、证,是计算机、通信系统以及要求供应不能中断场合所必需的一种高牢靠、高性能的电源。现代UPS普遍采纳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,提高了效率和牢靠性。 电力电子技术已快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。电力电子技术拥有很多微电子技术所具有的特征,比如发展快速、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。 (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
7、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 1. 总体框图 沟通源220V 主变压器 触发脉冲 主电路 爱护电路 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,对共阴极组和共阳极组是同时进行限制的,限制角都是。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。很明显在输出电压相同的状况下,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。 为了分析便利,使三相全控桥的六个晶闸管触发的依次是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K
8、P6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。 为了搞清晰改变时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的改变规则,下面探讨几个特别限制角,先分析=0的状况,也就是在自然换相点触发换相时的状况。图1是电路接线图。 为了分析便利起见,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
9、ud=ua-ub=uab 经过60后进入第(2)段时期。这时a相电位仍旧最高,晶闸管KPl接着导通,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 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因电位仍旧最低而接着导通。此时变压器bc两相工作,在负载上的电压为 ud=ub-uc=ubc 2.
10、1带电阻负载时 a=0时的状况 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,阳极所接沟通电压值最大的一个导通对于共阳极组的三个晶闸管,阴极所接沟通电压值最低的导通相识时刻共阳极组和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态。从相电压波形看,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是两者的差值,为为线电压在正半周的包络线干脆从线电压波形看,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看出: 1.三相桥
11、式全控整流电路在任何时刻都必需有两个晶闸管导通,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当相差180。4. 三相桥式全控整流电路每隔
12、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,触发脉冲的依次是:1234561,依次下去。相邻两脉冲的相位差是60。5.由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必需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,可以实行两种方法;一种是使每个脉冲的宽度大于60(必需小于120),一般取80100,称为宽脉冲触发。另一种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,使共阴极组和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,也就是负载上的电压。整流输出的电压应当是两相电压相减后的
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