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1、电力电子技术 课程设计三相交流调压电路的设计姓 名：魏 星班级：自动化 11 2学号： 25指导教师：刘春喜李国华张继华完成日期：2012年 6月 10 日摘要整流电路就是 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
2、输出电压间的匹配以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。关键词： 整流，变压，触发，过电压，保护 电路。目录1 主电路设计及原理 11.1 主电路设计 11.2 主电路原理说明 12 触发电路的设计 52.1 电路图的选择 52.2 触发电路原理说明 63 保护电路的设计 83.1 过电压保护 83.2 过电流保护 104 各参数的计算 124.1 输出值的计算 124.2 输出波形的分析 145 应用举例 15
3、6 心得体会 16参考文献 16第一章 绪论整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源 等。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 电压间的匹配以及交流电网与整 流电
4、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。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一 般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的 功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1,变成二次电压U2。由晶闸 管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如 直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输
5、出在一 定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能 改变晶闸管在交流电压U2 一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。三相桥式全控整流电路的设计1 主电路设计及原理1.1 主电路设计其原理图如图 1所示。RROQUdE=60VidVT6 VT2图 1 三相桥式全控整理电路原理图习惯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。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
6、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。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1VT2 VT3VT4VT5VT6。1.2 主电路原理说明整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种 情况也就相当于晶闸管触发角a=0。时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极 所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压 值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个 晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波
7、形如图 2所示。Udl如;丿Ud2； iniiirivVvi： :1 Uab1 Uac1 Ubc1 Uba1 Ucai Ucb i Uah1 Uac,/ | Z I 1%#1、/ , Ij xa 1 x1 y i x1 K;60。时，如a =90。时电阻负载情况 下的工作波形如图4所示，ud平均值继续降低，由于电感的存在延迟了 VT的关断时刻， 使得 ud 的值出现负值，当电感足够大时， ud 中正负面积基本相等， ud 平均值近似为零。 这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的a角的移相范围为90度。UgUbd1N0uX03 tTXXAA0Xo -90uaUmXT%!I:iiiiiii
8、i. |Uab |Uac |Ubc| Uba ,Uca( Ucb Uab Uac 11X 乂乂乂 必乂 XX 乂乂2 触发电路的设计2.1 电路图的选择晶闸管具有硅 整流器件的特性，能在高电 压、大电流条件下工作，且其工作过程 可以控制、被 广泛应用于可控整流、交流调 压、无触点电子开关、逆变 及变频等电子 电路中。 晶闸管具有下面的特性：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。2）晶闸管承受正 向阳极电压时， 仅在门极承受正向 电压的情况下晶闸管才导通3）晶闸管在导通 情况下，只要有一定的正向阳极 电压，不论门极电压如何变化 晶闸管都保持 导通，即晶闸管导通后，
9、门极失 去作用。4）晶闸管在导通情 况下，当主回路电压 （或电流） 减小到接近于零时，晶闸管 关断。au.a41JkQf活 cI根据晶闸管的 这种特性，通过控制晶闸管的 导通和关断时刻，就能控制 整流电路 的触发角的 大小。 在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作， 需保证同时导通的 2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一 个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般 为20o 30o,称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。触发 电路如图 5所示。2.2 触发电路原理说明如图5所示，触发电压
10、的形成用KJ004芯片完成。KJ004电路由同步检测电路、锯齿波 形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组 成。电原理见下图：锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容 C1的数值。对不同的移相控制电压VY,只有改变权电阻Rl、R2的比例，调节相应的偏移电 压VP。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型，即移相电压增加，导通角增大，R7和C2形成微分电路，改变R7和C2 的值可以获得不同的脉冲输出。KJ004芯片内部结构如图6所示。图 6 KJ004 芯片内部结构图双脉冲信号的形成与控制用KJ041六路双脉冲形成器完成，KJ041是三相全控桥式触 发
