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1、 课程设计（论文）任务及评语院（系）：自动化学院 学 号0121311370719学生姓名肖宇新专业班级自动化1303课程设计（论文）题目三相桥式整流电路的设计（带反电动势负载）课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路，多数由变压器、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。整流电路的种类很多，工业上广泛应用的三相桥式全控整流电路是从三相半波电路发展而来的。两组三相半波整流电路，一组是共阴极，另一组是共阳极串联组成。设计任务及要求1、确定系统设计方案，各器件的选型；2、设计主电路、
2、触发电路、保护电路；3、设计变流器主电路，根据以下“设计参数说明”中参数进行计算，4、说明变流器工作原理，触发电路控制设计及保护电路设计说明，相关辅助电路和考虑因素说明。5、完成对器件选择，参数相关计算及波形输出图（具体见设计参数说明）。6、报告要求打印或手写装订（格式按原课程设计格式要求进行，图文清晰规范适当）。技术参数输入电压：三相交流380V，50HZ整流输出电压 R=2, U2=220V,LB=1.5mH,EM=-400V,45进度计划1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、 系统功能分析（1天）3、 系统方案确定（1天）4、 主电路、触发电路等设计（2天）5、 各参数计算（
3、1天）6、 仿真分析与研究（2天）7、 撰写、打印设计说明书（1天）8、 答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 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
4、部分来设计完成。关键词：整流；变压；触发；保护电路。一、绪论整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用广泛。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。本设计要求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全波整流比较合理。三相桥式全控和三相桥式半控是常见的三相桥式可控全波整流电路。三相半控桥式整流电路适用于中等容量的整流装置或不要求可逆的电力拖动中，它采用共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路
5、串联而成，电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组的三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到阴极点为更低的一相中去。该电路在使用中需加设续流二极管，以避免可能发生的失控现象，所以电路不具备逆变能力。虽然三相半控电路相应触发电路较简单，但只能用于整流不能用于逆变，现在很少使用。本设计选择使用三相桥式全控整流电路。整流电路的输入部分是变压器，作用是降低或减少晶闸管变流装置对电网和其它用电设备的干扰，将整流电路与电网隔离，并将电网电压值转变为整流所需输入值。整流部分是六个晶闸管，是由共阴极的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波可控整流电路串联而成。为使整流电路能正常工作，除了要给晶闸管配
6、设可靠的触发电路外，还要有保护电路，以防止各种原因产生的过电压和过电流影响或损坏晶闸管。二、课程设计的方案2.1 概述本设计是三相全控桥式整流电路的设计。而三相桥式整流电路作用是给直流电动机供电，可以知道这是一个交流到直流的变换电路，即整流电路。直流电动机负载可以看成是三相全控桥式电路接一个反电动势负载，由此可以得出此设计的重点在于设计三相全控桥式晶闸管整流电路实现交流到直流的转换，且保证输出的直流电压和电流能使电动机工作在电动状态即可。然后分别对主电路及触发电路进行设计。2.2 系统说明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
7、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2.1 系统总体框图三、三相桥式全控整流的设计3.1 主电路设计及原理3.1.1 主电路设计主电路原理图如图1所示，将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）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。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
8、管分别为VT4、VT6、VT2。图3.1主电路原理图3.1.2 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，交流侧由三相电源供电，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。3.1.3 三相全控桥的工作原理如下图所示，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、V
9、T2。晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。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3-2三相桥式全控整流电路带电动机（阻感）负载原理图3.3.4 三相全控桥的工作特点 2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。 对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极 组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120。共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。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。
10、 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。 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。 3.2 参数计算和波形分析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，由变压器为接法可知变压器二次侧相电压为： （公式1） 变比为： （公式2变压器一次和二次侧的相电流计算公式为： 公式3 公式4而在三相桥式全控中 公式5 公式6所以变压器的容量分别如下：变压器次级容量为： 公式7变压器初级容量为： 公式8变压器容量为： 公式9即：变压器参数归纳如下：初级绕组三角形接法，；次级绕组星形接法，；
11、容量选择为9.46989kW。3.2.2 晶闸管的选择合理选择整流晶闸管的主要参数是晶闸管的额定电压和额定电流。选用时，额定电压要留有一定的安全裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的23倍，即(8)其中，为电路中晶闸管可能承受的电压峰值，对于三相全控整流电路：(9)可得：(10)额定电流即通态平均电流，是按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。因此在使用时应按照实际波形的电流与通态平均电流所造成的热效应相等，即有效值相等的原则来选取晶闸管的此项电流定额，并留有一定的裕量。一般取其通态平均电流为按此原则所得计算结果的1.52倍。由公式：(11)式中为晶闸管的电流有
12、效值。对三相全控整流电路，流过晶闸管电流的有效值：当，(12)当，(13)若，则(14)将=220V，=170V代入上式可得，与相矛盾，故，此时：(15)再次代入和，可得。所以可得各晶闸管电流有效值：3.2.3 平波电抗器的参数计算对于直流电动机负载的可控整流电路，为了使晶闸管整流供电的直流电动机即使在最轻负载下()，也能工作在电流连续段机械特性的直线上，要求电枢回路的临界电感量为(17)其中，为最小负载时对应的最小电流，一般取电动机额定电流的56，则有：(18)将其代入式(17)，可算得平波电抗器电感。3.2.4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
13、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60度时，ud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。区别在于负载不同时，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ud波形与id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=0度和=30度的波形。 图2-2中除给出ud波形和id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 id 波形决定，和ud波形不同。图2-3中除给出ud波形和 id 波形外，还给出了变压器二次侧a相电流 id 的波形，在此不做具体分析。 图3-3触发角为0度时的波形图 图3-4 触发角为30时的波形图 当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u
