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1、 目录1 绪 论 .12 三相桥式全控整流电路主电路设计 .12.1 整流变压器参数计算 .22.1.1 次级相电压 .22.1.2 初级相电流和次级相电流 .32.1.3 初级容量次级容量和平均计算容量(视在容量) .42.2 晶闸管参数选择 .42.2.1 晶闸管额定电压的选择 .42.2.2 晶闸管额定平均电流和电流有效值的选择 .52.3 晶闸管的保护 .62.3.1 晶闸管的过电压保护 .62.3.2 晶闸管的过电流保护 .102.3.3 电流上升率、电压上升率的限制 .123 谐波分析 .143.1 谐波分析 .143.1.1 网测电流的谐波分析 .143.1.2 谐波分析小结 .
2、154 结论 .16参考文献 .16致 谢 .1711 绪 论电力电子技术的应用已深入到国家经济建设，交通运输，空间技术，国防现代化，医疗，环保和人们日常生活的各个领域。进入新世纪后电力电子技术的应用更加广泛。以计算机为核心的信息科学将是 21 世纪起主导作用的科学技术之一，有人预言，电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学的两大支柱。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。通常把电力电子技术分为电力电子制造技术和变流技术两个分支。变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电
3、路进行控制的技术，以及由这些电路构成电路电子装置和电力电子系统的技术。 “变流”不仅指交直流之间的交换，也包括直流变直流和交流变交流的变换。如果没有晶闸管及电力晶体管等电力电子器件，也就没有电力电子技术，而电力电子技术主要用于电力变换。因此可以认为，电力电子器件的制造技术是电力电子技术的基础，而变流技术则是电力电子技术的核心。电力电子器件制造技术的理论基础是半导体物理，而变流技术的理论基础是电路理论。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。三相桥式全控整流电路已成为目前应用最为广泛的整流电路。2 三相桥式全控整流电路主电路设计三相桥式全控整流电路的原理图如图 2-1 所示
4、。变压器一次侧接成三角形，避免三次谐波电流流入电网；为得到零线，二次侧接成星形。习惯将其中阴极连接在一起的 3 个晶闸管（VT 、VT 、 VT ）称为共阴极组；阳极连接在一起的 3 个晶闸管135（VT 、VT 、VT ）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462闸管分别为 VT 、VT 、VT ，共阳极组中与 a、b、c 三相电源相接的 3 个晶闸管分135别为 VT 、VT 、VT 。由整流原理知，晶闸管的导通顺序为 VT 、VT、VT 、VT462 12、VT 、VT 。456图 2-1 三相桥式全控整流电路原理图设计方案及要求: 某晶闸管三相桥式整流电路供
5、电给 ZZ91 型直流电动机，其额定值为 UN=220 V，I N=287 A(即整流电流平均值 Id)，P N=55 kW，n N=1500 rmin，磁极对数 p=2；励磁回路参数：U fN=220 V、I fN=0.35 A；变压器短路比百分数uk =5，励磁电流百分数 i0=8；电机的过载倍数为 1.5。变压器一次侧相电压380V。要求完成主电路设计，分析各主要元件的选择及参数的计算。2.1 整流变压器参数计算在晶闸管整流装置中，满足负载要求的交流电压往往与电网电压不一致，这就需要利用变压器来进行电压匹配。另外，为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，也需要设置变压器将晶
6、闸管装置和电网隔离。因此，在晶闸管整流装置中一般都需要设置整流变压器，它的参数计算是一个重要的问题，对整流装置的性能有着直接的影响。通常情况下，整流变压器的初级电压是电网电压，是已知的，而整流变压器参数的计算是指根据负载的要求计算次级的相电压 U2、相电流 I2，初级容量 S1，次级容量 S2 和平均计算容量 S。只有在这些参数正确计算之后，才能根据计算结果正确、合理地选择整流变压器或者自行设计整流变压器。 考虑到整流装置的伏在不同，电路的运行情况不同，其交直流侧个点亮的基本关系也不同。为方便起见，本文以具有大电感的直流电动机负载为例，分析整流变压器参数的计算，其基本原则同样适用于其它性质的负
7、载。 32.1.1 次级相电压主电路中影响整流变压器次级电压 U2 精确计算的主要因素是： U2 值的大小首先要保证满足负载所要求的最大平均电压 Ud；晶闸管并非是理想的半可控开关器件，导通时有一定的管压降 UV；变压器漏抗的存在导致晶闸管整流装置在换相过程中产生换相压降 Ux；晶闸管装置供电的电动机是恒速系统，在最大负载电流时，电机的端电压应当为电动机的额定电压 UN 和电枢电流在电枢电阻 RD 上压降之和。考虑到以上几点，并结合实际经验，可得出次级相电压的工程计算方法如下所示 （2-AN5.121）式中的 UN 为电动机的额定电压，系数（1.21.5）是考虑到各种因素影响后的安全系数,A
8、由表 1 查的。所以， (前系数取 1.4)V1324.052.2.1.2 初级相电流和次级相电流在忽略变压器激磁电流的情况下，可根据变压器的磁势平衡方程写出初级和次级电流的关系式为或21NIKI1221式中，N 1 和 N2 为变压器初级和次级绕组的匝数，k =N1/N2 为变压器的变比。为简化分析，令 N1 =N2（即 k=1） ，则由上式可见，对于普通电力变压器而言，初、次级电流是有效值相等的正弦波电流。但对于整流变压器来说，通常初、次级电流的波形并非正弦波，在大电感负载的情况下，整流电流 Id 是平稳的直流电，而变压器的次级和初级绕组中的电流都具有矩形波的形状。欲求得各种接线形式下变压器初、次级电流的有效值，就要根据相应接线形式下初、次级电流的波形求其有效值，从而可得（2-dIK122）4（2-dIK13）式中 K11 和 K12 分别为各种接线形式时变压器初、次级电流有效值和负载电流平均值之比。所以， ，AIId2.34816.02AIId2.34816.02.1.3 初级容量次级容量和平均计算容量(视在容量)在计算得到变压器次级相电压有效值 U2 以及相电流有效值 I2 后，根据变压器本身的相数 m 就可计算变压
