中北大學電力電子課程設計三相半波可控整流電路設計

中北大學電子技術課程設計說明書第5頁共5頁1引言隨著社會的發(fā)展，三相半波可控整流電路的控制量可以很大，輸出電壓脈動較小，易濾波，控制滯后時間短，因此在工業(yè)中幾乎都是采用三相可控整流電路。在電子設備中有時也會遇到功率較大的電源，這時為了提高變壓器的利用率，減小波紋系數(shù)，也常采用三相整流電路。另外由于三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次側電流中含有直流分量，為此在應用中較少。2工作原理2.1主電路工作原理三相半波可控整流電路如圖所示。為得到零線，變壓器二次側必須接成星形，而一次側接成三角形，避免3次諧波電流流人電網(wǎng)。三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，它們的陰極連接在一起，稱為共陰極接法，這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。假設將電路中的晶閘管換作二極管，并用VD表示，該電路就成為三相半波不可控整流電路，以下首先分析其工作情況。此時，三個二極管對應的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應的二極管導通，并使另兩相的二極管承受反壓關斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。在一個周期中，器件工作情況如下：在ωt1～ωt2期間，α相電壓最高，VD1導通，ud=ua；在ωt2～ωt3期間，b相電壓最高，VD2導通，ud=ub；在ωt3～ωt4期間，c相電壓最高，VD3導通，ud=uc。此后，在下一周期相當于ωt1的位置即ωt4時刻，VD1又導通，重復前一周期的工作情況。如此，一周期中VD1、VD2、VD3輪流導通，每管各導通120o。ud波形為三個相電壓在正半周期的包絡線。

在相電壓的交點ωt1、ωt2、ωt3處，均出現(xiàn)了二極管換相，即電流由一個二極管向另一個二極管轉移，稱這些交點為自然換相點。對三相半波可控整流電路而言，自然換相點是各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角α的起點，即α=0o，要改變觸發(fā)角只能是在此基礎上增大，即沿時間坐標軸向右移。若在自然換相點處觸發(fā)相應的晶閘管導通，則電路的工作情況與以上分析的二極管整流工作情況一樣。由單相可控整流電路可知，各種單相可控整流電路的自然換相點是變壓器二次電壓u2的過零點。2.2時工作原理如果α>30o，例如α=60o時，整流電壓的波形如上圖所示，當導通一相的相電壓過零變負時，該相晶閘管關斷。此時下一相晶閘管雖承受正電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會導通，因此輸出電壓電流均為零，直到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止。這種情況下，負載電流斷續(xù)，各晶閘管導通角為90o，小于120o

3各參數(shù)計算設計條件：1.電源電壓：三相交流U2：100V/50Hz2.輸出功率：500W3.觸發(fā)角4.純電阻負載3.1負載參數(shù)的計算整流電壓平均值，電阻值：當=時Ud=84.97VR=14.43Id=5.89A3.2變壓器參數(shù)的計算U2=100V，變壓器二次側采用星形接法，但變壓器二次側峰值為141.4V，變壓器一次側采用三角形接法，因此每相接入電壓峰值為380V，一次側電壓接電網(wǎng)電壓有效值為220V，電壓器變比則約為k=4觸發(fā)電路設計如圖為觸發(fā)電路。由三片集成觸發(fā)電路芯片KJ004和一片集成雙脈沖發(fā)生器芯片KJ041形成六路脈沖，再由六個晶閘管進行脈沖放大，即構成完整的觸發(fā)電路產生的觸發(fā)信號用接插線與主電路各晶閘管鏈接。該電路可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環(huán)節(jié)。5仿真分析5.1仿真主電路圖5.2電源電壓U2波形圖5.3負載電壓、電流波形圖（上為電壓，下為電流）5.4晶閘管電流、電壓波形圖6課程設計心得體會通過本次課程設計讓我深入的學習了三相半波可控整流電路以及matlab軟件的使用，更加深刻的了解了可控電路的工作原理，并且通過波形分析更直觀的體會了整流電路的工作過程。參考文獻[1].王兆安.電力電子技術.機械工業(yè)出版社.2009[2].李傳琦.電力電子技術計算機