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1、.专业整理.晶闸管三相半波整流电路的设计与仿真说明书 学院：电信工程学院 班级：电气工程及其自动化（2）班 姓名：陈建龙 学号：09230220 指导老师 ：杨巧玲摘要三相整流电路有三相半波整流电路、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Simtlink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。本文利用Simulink对三相半波整流电路进行
2、建模，对不同控制角、故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相半波整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。关键词: 三相半波整流电路、晶闸管、MATLAB仿真 目录第1章 设计任务与设计要求.4 1、设计任务.4 2、设计要求.5第2章 方案设计.6第3章 系统设计.7 1、主电路设计.7 2、控制电路设计.9 3、保护电路设计.12第4章 系统参数计算.16 1、主电路参数计算.16 2、保护电路参数计算.17第5章 系统仿真.19 1、仿真电路.19 2、仿真参数.19 3、仿真波形.20设计体会.29参考文献.30 第一章、设计任务及要求一、设计题目三相半波整流
3、电路的负载分析。二、设计目标及技术要求掌握三相半波整流电路的工作原理和分析方法，设计三相半波可控整流电路；利用MATLAB中的Simulink对三相半波整流电路进行建模，调整负载、触发角等参数进行系统仿真，输出相关波形并分析实验结果。三、给定仿真或实验条件晶闸管三相半波整流电路，参数要求：电网频率 f=50Hz电网额定电压 U=380v负载性质：电阻（10）电阻（10）、电感（10mH）。四、具体设计过程要求（1）了解整流和触发电路的基本原理。（2）掌握三相半波可控整流电路的工作原理和设计方法，制定三相半波可控整流电路的设计方案。（3）根据设计要求，选择合适的器件，组建整流主回路、控制回路。（
4、4）设计驱动电路、保护回路，并计算各器件参数。（5）对系统进行建模、仿真，改变负载性质和负载大小，观察、绘制输出波形，并分析实验结果。五、仿真、实验结果分析要求等（1）熟悉matlab/simulink/power system中的仿真模块用法及功能；（2）根据设计电路搭建仿真模型；（3）设置不同负载参数并进行仿真；（4）绘制不同触发角时对应的电压电流波形。六、设计的心得体会要求等附主要参考书目1、三相半波可控整流电路的负载分析第二章、设计方案单相可控整流电路结构简单，对触发电路要求较低，但其输出直流脉动大，对电网属于非对称负载，因此，一般只用于中小容量的场合。如果负载容量较大，或要求输出之脉
5、动较小时，应采用三相可控整流电路或多路整流电路，即变压器的一次侧是三相的，而二次侧是三相或多项的。这样一方面对电网来讲属于对称负载，另一方面可以在直流输出端得到多脉波电路，可以显著改善装置或系统的性能。本设计按要求用三相半波整流电路。按控制要求，要实现负载电压连续可调，可利用相控整流电路原理，把控制信号的大小转化为整流电流中各晶闸管的门极触发角，用以控制晶闸管在一个周期中导通的起始时刻，从而实现对整流电路输出电压平均值的控制。整体设计方案如图2-1所示。 电源 三相半波整流电路 负载 触触 同步电路 发发 信模 集成触发 号块 图2-1 总体框架第三章、系统设计一、主电路 三相半波可控整流电路
6、如图3-1所示。为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。 图3-1 三相半波可控整流电路阻感性负载 如图3-2，在wt1、wt3、wt5出对应着自然换相点，对该三相半波可控整流电路而言，这三个自然换相点是其对应的晶闸管触发导通的最早时刻，即自然换向点就是个晶闸管触发角a 的起点（a=0的点，对应wt1=/6、wt3=5/6、wt5=3/2）。 U2 Ua Ub Uc Wt1 wt3 wt5 wt 图3-2 二次侧电压波形 如图3-1为三相半
7、波整流电路带阻感性负载时的电路及波形，假设电感足够大，负载保持连续且基本平直（近似为一条直线），电路已处于稳态。当a /6时，电路工作波形与电阻负载一样，负载电流均连续；当a /6时，如果负载电感足够大，电感储能足够大，电感储能足以使晶闸管在U2过零变负以后仍然维持导通，直到下一相的晶闸管触发导通，才发生换流，也就是说，在a /6时，由于电感的作用，仍然能使各相的晶闸管触发导通2/3，从而保证电流的连续，在这种情况下，Ud的波形中会出现负的部分，随着a 的增大，Ud的波形中负的部分增多，至a=/2时，Ud波形中正负部分的面积相等，相当于Ud的平均值为零。可见，阻感负载时触发角a的移向范围为0-
8、/2。基本数量关系：1） 整流输出电压平均值Ud为 当a=0时，Ud=1.17U2，当a=/2时，Ud=0，可见触发角a的移向范围为0-/2。2） 整流输出电压有效值U为 3） 整流输出电路平均值Id=Ud/R,流过每个晶闸管电流的平均值Idvt=Id/3。4） 流过变压器二次绕组的电流也就是流过晶闸管的电流，其有效值为： 二、控制电路设计要实现负载电压在0-510V之间连续可调，可利用相控整流电路的基本原理，把控制信号的大小转化为整流电流中个晶闸管的门极触发角，用以控制晶闸管在一个周期中导通的起始时刻，从而实现对整流电路输出电压平均值的控制。移向控制电路就是用来产生前沿相位受控于控制设定信号
9、幅值的脉冲信号，并按主电路结构形式为各晶闸管分配合适的脉冲，这些脉冲经驱动后作为晶闸管的门极驱动信号，这样只要改变设定信号幅值就能控制门极触发脉冲发出时刻的相位，从而实现对整流电路输出电压平均值的调控。图3-2 相控整流装置系统结构 门 极 控 移相 驱 制 控制 动 整流器主 负 设 电路 与 电路 载 定 隔 离 电 路 图3-2 相控整流装置系统结构图3-3为典型移相控制电路系统结构 移 相 控制设定 脉 脉冲 门 冲 整形 极 形 与分 驱 同步信号 成 配环 动 环 节 节 图3-3 典型移相控制电路系统结构图图3-3所示为一典型的脉冲形成原理图 0 Usy 0 Up a 0 Ug 图3-3 典型的脉冲形成原理图 对三相半波可控整流电路,每个周期需要3个触发脉冲, 以便在每个周期相同的时间间隔中,VTH1 ,VTH2 ,VTH3 轮流导通。本设计采用集成触发芯片KJ004，设计电路如图3-4所示。对于三相半控整流电路，需要三组这样的触发脉冲即可。同步信号 KJ004 8 16 +15v 7 12-15v 5 11+15v 3 4 1-15
