2021年锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路

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1、1 设计要求设计锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路；输入：三相沟通电压 380V，50Hz输出：直流 220V，I116A 移相掌握电压： -15V 15V；移相范畴： 60 90；输入掌握电压： 0-15V；脉冲封锁信号： 5V；整机功耗： 15W使用环境：环境温度 0-40；相对湿度 85%；无导电尘埃、无腐蚀性、爆炸性气体的场所；在电位器掌握下，实现电机调速；22 / 222 方案论证三相可控整流电路的掌握量可以很大， 输出电压脉动较小， 易滤波， 掌握滞后时间短，因此在工业中几乎都是采纳三相可控整流电路；在电子设备中有时也会遇到功率较大的电源，例如几百瓦甚至超过12kw 的电源，这时

2、为了提高变压器的利用率，减小波纹系数，也常采纳三相整流电路；另外由于三相 半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流重量，为此在应用中较少； 而采纳三相桥式全控整流电路， 可以有效的防止直流磁化作用；虽然三相桥式全控整流电路的晶闸管的数目比三相半波可控整流电路的少，但是三相桥式全控整流电路的输出电流波形便得平直，当电感足够大时，负载电流波形可以近似为一条水平线；在实际应用中，特殊是小功率场合，较多采纳 单相可控整流电路；当功率超过4KW 时，考虑到三相负载的平稳，因而采纳三相桥式全控整流电路；在本电路中的电机的功率为22KW ，因此，采纳三相桥式全控整流电路来实现；由上述要求可

3、以挑选的电路是：1、利用三相的低压变压器接入三相晶闸管全控整流电路电路；2、触发电路由锯齿波移相触发；3、负载电路为三相电机组成4、电路的爱护电路；5、系统给定信号电路；由以上电路组合就可以实现设计的要求；3 设计内容3.1 三相晶闸管全控整流电路由本方案可知，三相晶闸管全控整流电路的负载是电机；因此，三相晶闸管全控整流电路带的负载是阻感性负载，其电路结构图如图3-1；图 3-1 三相桥式全控整流电路由图 3-1 可分析电路得： 三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波整流电路（共阴极的晶闸管依次为T1、T3、T5）各一组共阳接法的三相半波相控整流电路（共阳极组的晶闸管依次为T6、T4

4、、T2）串联组成的；为了分析便利，把沟通电源的一具周期由六个自然换流点划分为六段，共阳极组的自然换流点（ =0）在 t1、 t3、t5、时刻，分别触发 T1、T3、T5 晶闸管，同理可知共阳极组的自然换流点（ =0）在 t2、t4、t6 时刻，分别触发 T2、T4、T6 晶闸管；晶闸管的导通次序为 T1T2 T3T4T5T6；并假设在 t=0 时电路已经在工作，即T5、T6 同时导通，电流波形已经形成；由于是电机负载 , 因此有 LRd ；三相桥式相控整流电路带大电感负载=0时情形如图 3-2 所示；图 3-2三相桥式相控整流电路带大电感负载 =0时情形图中 3-2 为带大电感负载的三丰全控桥

5、式整流电路在=0时势 电流, 电压波形；在 t1 t2 期间， A 相的电压为正最大值， t1 时刻触发 T1，就 T1 导通， T5 截止，此时变成 T1 和 T6 同时导通，电流从 A 相流出，经 T1、负载、T6 流回 B 相，负载上得到的 A、B 线电压 uAB ；在 t2 t3 期间， C 相的电压变为负最大值， A 相电压仍保持最大值， t2 时刻触发 T2 导通， T6 截止， 此时， T1 和 T2 同时导通，负载上得到 A、C 线电压 uAC；在 t3 t4 期间， B 相电压变为正最大值， C 相保持负最大值， t3 时刻触发 T3，就 T3 导通，T1 截止，此时 T2

6、的 T3 同时导通，负载上得到的 uBC ；在 t4t5 期间， B相电压变为正最大值， A 相保持负最大值， t3 时刻触发 T4，就 T4 导通， T2截止，此时 T3 的 T4 同时导通，负载上得到的uBA ；在t5 t6 期间，C 相电压变为正最大值， A 相保持负最大值， t4 时刻触发 T5，就 T5 导通，T3 截止， 此时 T4 的 T5 同时导通，负载上得到的 uCA；在t6t7 期间， C 相电压变为正最大值， B 相保持负最大值， t6 时刻触发 T6，就 T6 导通， T4 截止，此时T5 的 T6 同时导通，负载上得到的 uCB ；在 t7t8 起，又重复从 t1t2

7、 开头的这一过程； 在一个周期内负载上得到的如图 3-2 所示的整流输出 电压波形，这是线电压的波的正半部分的包络线，其基波频率为300Hz，脉到较小；不得当 0时，输出的电压波形发生变化，图 3-3 为=30的波形；图 3-4 为=90的波形；可见，当 60时，ud 波形均为正值； 当成 6090 时，由于电感的作用， ud 波形显现负值，但正面积大于负面积，平均电压 Ud 仍为正值；当 =90时，正负面积相等， Ud0；图 3-3 三相桥式相控整流电路带大电感负载 =30时情形图 3-4 三相桥式相控整流电路带大电感负载=90时情形= 3 0 时 的 工 作 情 况 ：从 t 1 开 始

8、把 一 周 期 等 分 为 6 段 ， ud 波 形 仍 由 6 段 线 电 压 构成 区 别 在 于 ： 晶 闸 管 起 始 导 通 时 刻 推 迟 了 30 ， 组 成 ud 的 每 一段 线 电 压 因 此 推 迟 30 ；变 压 器 二 次 侧 电 流 i a 波 形 的 特 点 ： 在 VT 1 处 于 通 态 的 12 0 期 间 ， i a 为 正 ， i a 波 形 的 形 状 与 同 时 段 的 ud 波 形 相 同 ， 在 VT 4 处 于 通 态 的 1 20期 间 ，i a 波 形 的 形 状 也 与 同 时 段 的 ud 波 形 相 同 ，但 为 负 值 ； 6 0时

9、ud 波 形 连 续 ，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 ；区分在于：由于负载不同，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；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；通过以上分析可知，在0 90范畴内负载电留恋续，负载上承担的是线电压，设其表达式为 uAB超前于相电压 uA30设其表达式为 uAB=3 32 U2, 而线电压 uAB超前于相电压 u

10、A300，在内积分，上、下限为 23和3因此当掌握角为时，整流输出的电压平均值为u123d336U 2 sintd wt 36 Ucos22.34U2 cos当=0 时， Ud 为最大值；当90 时， Ud 为最小值，因此三相全控桥式整流电路带大电感负载的移相范畴为负载电流平均值为0 90 ；dIU dRd2.34 U 2Rdcos三相全控桥式整电路中，日闸管换流只在本组内进行，每隔120 换流一次，即在电留恋续的情形下，每个晶闸管为导通角管的电流平均值和有效值分别为T120；困此流过晶闸I dTT120I1 II2d360d3 dITT I d213I d0.577I d整流变压器二次侧正、

11、 负半周内均有电流流过， 每半周期内流通角为 120 ， 故变压器二次电流有效值为2dI13220I 2d wt 1 253 Id2 d wt 23 I d0.816I d晶闸管承担的最大电压为6U 23. 2 晶闸管相控电路的驱动掌握对于相控电路这样使用晶闸定的场合，在晶闸管阳极加上正向电压后，仍必需在门极与阴极之间加上触发电压，晶闸管才能从截止转变为导通，习惯上称为触目惊心发掌握；供应这个触发电压的电路称为晶闸管的触发电路；它打算每一个晶闸管的触发导通时刻，是晶闸管装置中不行缺少的一个重要组成部分；晶闸管相位整流电路，通过掌握触发角的大小即掌握触发脉冲起始位来掌握输出电压的大小，为保证相控

12、电路的正常工作，很重要的一点是应保证触发角的大小在正确的时刻向电路中的晶闸施加有效的触发脉冲；正确设计挑选与使用触发电路，可以充分发挥晶闸管及其装置的潜力；保证安全牢靠地运行；3.2.1 触发电路设计要求晶闸管的型号许多，其应用电路种类也许多，不同的晶闸管型号，应用电路对触发信号都会有不同的要求；但是，归纳起来，晶闸管触发主要有移相触发，过零触发和脉冲调制触发等；不管是哪种触发电路，对它产生的触发脉冲都有如下要求：（1） ）、触发信号为直流、沟通或脉冲电压，由于晶闸管导通后，门极触发集中即失去了掌握作用，为了减小门极的损耗，一般不采纳直流或沟通信号触发晶闸管，而广泛采纳脉冲触发信号；触发集中应

13、有足够的功率（触发电压和触发电流）；触发信号功率大小是晶闸管元件能否牢靠触发的一个关键指标； 由于晶闸管元件门极参数的分散性很大，且随温度的变化也大，为使全部合格的元件均能牢靠触发，可参考元件出厂的试验数据或产品目录来设计触发电路的输出 电压、电流值，并有肯定的裕量；（2） ）、触发脉冲应有肯定的宽度，脉搏冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发信号导通后，阳极电流能快速上升超过了掣住电流而维护导通；一般晶闸管 的导通时间约法为 6US，故触发电路的宽度至少应有 6us 以上，对于电感性负载，由于 电感会抑制电流的上升，触发脉冲的宽度应更大一些，通常为0.5ms至 1ms，此外，某些详细的电路对触发脉

14、冲宽度会有肯定的要求，如三相全控桥等电路的触发脉冲宽度要大于60或采纳双窄脉冲；（3） 、为了快速而牢靠地触发大功率晶闸管，常在触发脉冲的前沿叠加一个强触发脉冲，强触发脉冲的电流波形如图3-5 所示，强触发电流的幅值 i gm可达到最大触发电流的 5 倍；前沿 t 1 约为几 us；igi gmt1t图 3-5 强触发电流波形（4） 、触发脉冲必需与晶闸管的阳极电压同步， 脉冲称相范畴必需满意电路要求；为保证掌握的规律性，要求晶闸管在每个阳极电压周期都在相同掌握角触发导通，这就要求脉冲的频率必需与阳极电压同步；同时，不同的电路 或者相同的电路在不同的负载、不同的用途时，要求的变化的范畴（移相范 围）亦即触发脉冲前沿与阳极电压的相位变化范畴不同，所用触发电路的脉冲 移相范畴必需满意实际的需要；同步信号为锯齿波的触发电路，其结构组成如 图 3-6 所示；图 3-6 锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路如图3-6 所示；输出可以为双窄脉冲；也可以为单窄脉冲，它