《电力电子课设三相可控变流器的设计与仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子课设三相可控变流器的设计与仿真（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录绪论.1 1 设计方案 .2 1.1 设计条件与要求 .2 2 主电路设计及原理 .3 2.1 主电路设计 .3 2.2 主电路原理说明.3 2.3 变压器的设计 .6 2.4 晶闸管选择及参数计算分析 .7 3 触发电路的设计 .9 3.1 电路图的选择.9 4 保护电路的设计.11 4.1 晶闸管的过电压保护 .11 4.2 晶闸管的过电流保护 .11 5 MATLAB 建模与仿真.12 5.1 MATLAB 建模 .12 6 总结 .15 参考文献.16 附录：总电路图.17课程设计任务书课程设计任务书学生姓名： 罗刚 专业班级： 自动化 1204 指导教师： 李向明 工作单位： 自
2、动化学院 题目：题目： 三相可控变流器的设计与仿真初始条件：初始条件：采用三相可控整流电路（三相全控桥、三相半控桥或三相半波整流电路），电阻-电感性负载，R2，电感 L=0.02H，额定负载 Id20A,电流最大负载电流Idmax25A。进线交流电源：三相 380V。要求完成的主要任务：要求完成的主要任务：1.三相可控主电路设计及参数计算，计算整流变压器参数，选择整流元件的定额，讨论晶闸管电路对电网的影响及其功率因数。2.触发电路设计（触发电路的选型，同步信号的定相等）。3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。4.系统原理分析、设计与仿真。给出仿真模型及晶闸管，直流侧的电压电流仿真波形。5
3、. 提供系统总电路图。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：时间安排：2014.12.212014.12.22 收集资料2014.12.232014.12.25 系统设计与仿真2014.12.262014.12.27 撰写课程设计论文及答辩指导教师签名：指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书1绪论电力技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。电力电子技术中所变换的“
4、电力”和“电力系统”所指的“电力”是有一定差别的。两者都指“电能”，但后者更具体，特指电力网的“电力”，前者更一般些。具体地说，电力电子技术就是使用电子器件对电能进行变换和控制的技术。整流电路就是 把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20 世纪 70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以
5、及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响） 。整流电路的种类有很多， 有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路 等。武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书2三相可控变流器的设计与仿真1 设计方案1.1 设计条件与要求1.1.1 设计条件采用三相可控整流电路（三相全控桥、三相半控桥或三相半波整流电路），电阻-电感性负载，R2，电感 L=0.02H，额定负载 Id20A,电流最大负载电流 Idmax25A。进线交流电源：三相 380V。1.1.2 设计要求1.三相可控主电路设计及参数计算，计算整流变压器参数
6、，选择整流元件的定额，讨论晶闸管电路对电网的影响及其功率因数。2.触发电路设计（触发电路的选型，同步信号的定相等）。3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。4.系统原理分析、设计与仿真。给出仿真模型及晶闸管，直流侧的电压电流仿真波形。5. 提供系统总电路图。武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书32 主电路设计及原理2.1 主电路设计图 2 三相桥式全控整理电路原理图原理如图 2 所示，将其中阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，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
7、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 个晶闸管分别为 VT4、VT6、VT2。2.2 主电路原理说明1.每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路,其中一个晶闸管是共阴极 组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。 2.对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按 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脉冲相差
8、180。 3.整流输出电压 Ud 一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电 路。武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书42.2 .1 阻感负载时的波形分析当 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 3 和图 4 分别给出了三相桥式全控
9、整流电路带阻感负载 =0 度和 =30 度的波形。图 3 反电动势 =0o时波形武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书5图 4 =30o时的波形当 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 ud 波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感 L 的作用，ud 波形会出现负的部分。图 5 是=90 度时的波形。若电感 L 值足够大，ud 中正负面积将基本相等，ud 平均值近似为零。这说明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的 角移相范围为 90 度。武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书6图 5 90o时的波形2.3 变压器的设计2.3.1 变压器参数计算由变压器原理可知K=
10、 21 NN21 UU式中、变压器一次和二次绕组的匝数；1N2NK变压器的匝数比。 武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书7因为 L=6.28 大于 2 欧，所以为大电感电路。大电感负载时变压器二次电流的有效值为AIId32.163/22由条件可以计算出， VRIdU50225maxd当 为 0时 VUU32.1634. 2/5034. 2/d2选择整流变压器的变比为：295.1037.2122021UUK变压器二次侧容量为=21.3716.32=348.76VA222IUS 2.4 晶闸管选择及参数计算分析 2.4.1 晶闸管的主要参数 1 电压定额 U选用时，额定电压要留有一定裕量，一般取
11、额定电压为正常工作是晶闸管所承受峰值电压的 2 到 3 倍。晶闸管承受最大反向电压，所以晶闸管的额定电压为VVUUm98.3932.1645. 262VUUmN93.1193选取 150V 左右的晶闸管。2 额定电流 )(AVTI通态平均电流国标规定通态平局电流为晶闸管在环境温度为40 度和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过最大工频正弦半波电流的平均值。考虑到晶闸管电流的安全裕量为，取裕量为 2 流过每个晶闸管的电流有效值为，25 . 1晶闸管的额定电流为 选取 20A 左右的晶闸管。AIIVTN71.14)57. 1/(2AAIId VT55.11320 3武汉理工大学电力电子技术课程设计说明书82.4.2 晶闸管电路对电网的影响晶闸管装置中的无功功率，会对公用电网带来不利影响：1) 无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。2) 无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。3) 使线路压降增大，冲击性无功功率负载还会使电压剧烈波动
