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1、 三相桥式可控整流电路 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 肖文英 职称 副教授 专 业： 自动化 班 级： 完成时间： 2014年5月26日 摘 要电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和亿万人们日常生活的各个领域,进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上。 本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压380V经升压变压器后由SCR(可控硅)再整
2、流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率,大电流,高电压,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。 本电路图主要由芯片C8051-F020微控制器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个SCR。在负载端取出整流电压,负载电流到C8051-F020模拟口,然后由MCU处理后发出信号控制SCR的导通角的大小。 在本课题设计开发过程中,我们使用KEIL-C开发软件,C8051开发系统及PROTEL-99,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。关键字：MCU ; SCR; 电力电子; 导通角; KEIL-C ABSTRACT Th
3、e application of electronic technology has deep into the agricultural economic construction, transportation, space technology, national defense modernization,medical, environmental protection, and the daily life of people in various fields ofapplication, enter after twenty-first Century power electr
4、onic technology more widely, so the research on power electronic technology is more important. In recent years . In recent years more and more application in the national power electronics industry, some advanced technologies of the country, afterprocessing of electric power electronic technology ha
5、s been more than half the total energy. This paper mainly introduces the main circuit of three-phase full bridge controlled rectifier circuit and trigger circuit principle and control circuit, by the power frequency three-phase voltage 380V by the step-up transformer bySCR (silicon controlled rectif
6、ier) and DC supply load. But because the technologyrequirements of high power, high current, high voltage, so the control is more complex, especially the trigger circuit must be one one corresponding voltage fluctuation, otherwise output high and even short circuit cause equipment damage. The circui
7、t is composed of chip C8051-F020 microcontroller to controland of the pulse signal at different times to control 6 SCR. In the load is taken from the rectifier voltage, load current to the C8051-F020 simulation, and thenprocessed by MCU sends signals to control the SCR turn-on angle. In this paperth
8、e design and development process, we use KEIL-C software, C8051 systemand PROTEL-99, and finally realize the circuit design, and achieve the desired effect. Keywords: MCU; SCR; power electronics; conduction angle; KEIL-C目 录 第1章 三相桥式可控整流电路设计11.1 三相桥式可控整流电路总体设计方案11.1.1方案的选择11.1.2系统原理方框图21.2具体电路设计31.2.
9、1主电路设计32.1 三相全控桥的工作原理52.1.1 三相全控桥的工作特点52.1.2 阻感负载时的波形分析62.2 参数计算72.2.1 整流变压器的选择72.2.2 晶闸管的选择82.2.3 平波电抗器的选择9第3章 触发电路设计103.1 集成触发电路103.3 集成触发器电路图11第4章 保护电路的设计134.1 晶闸管的保护电路134.2 交流侧保护电路144.3 直流侧阻容保护电路15第5章 MATLAB 建模与仿真165.1 MATLAB建模165.2 MATLAB 仿真185.3 仿真结构分析20参考书目22致 谢23第1章 三相桥式可控整流电路设计1.1 三相桥式可控整流电
10、路总体设计方案1.1.1方案的选择三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流裝置三相平衡的，输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，同时三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短，因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。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分量，为此在应用中较少，所以采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。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
11、可以近似为一条水平线。在实际应用中，特别是小功率场合，较多采用单相可控整流电路。当功率超过4KW时，考虑到三相负载的平衡，因而采用三相桥式全控整流电路。三相全控桥整流电路的输出电压脉动小、脉动频率高，和三相半波电路相比，在电源电压相同、控制角一样时，输出电压又提高了一倍。又因为整流变压器二次绕组电流没有直流分量，不存在铁心被直流磁化问题，故绕组和铁心利用率高，所以被广泛应用在大功率直流电动机可调速系统，以及对整流的各项指标要求较高的整流装置上。1.1.2系统原理方框图380V三相交流电源整流电路 保护电路触发电路负载电路图1.1系统原理方框图整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。根
12、据设计任务，在此设计中采用三相桥式可控整流电路接阻感性负载。1.2具体电路设计1.2.1主电路设计三相桥式可控整流电路的原理图1.2三相桥式可控整流电路根据本次设计要求，采用负载为阻感的主电路图如下：根据设计要求，输出电压Ud在0220V连续可调。根据三相桥式全控整流电路计算公式：Ud=2.34U2cos当=30时，使电压Ud有最大值Ud=2.34U2cos30=220V，从而得出U2=109V，可通过变压器获得。当=90时，使电压Ud有最小值Ud=2.34U2cos90=0V，从而实现输出电压Ud在0220V连续可调。整流输出电流最大值100A，Idmax=Umax/R=100A，所以R=2
13、20/100=2.2。综上可得触发角取值为3090。下图为三相桥式整流电路带阻感负载=30和90的波形图。 当a60，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别在于：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。图1.3三相桥式全控整流电路阻感负载30度的波形当a60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
14、负载带阻感负载时，三相全控桥式整流电路的 角移相的范围是90。 图2.4三相全控桥式整流电路带阻感负载90度时的波形 第2章 三相桥式全控整流电路设计 主电路的设计及器件选择实验参数设定负载为220V、305A的直流电机，采用三相整流电路，交流测由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全控桥。2.1 三相全控桥的工作原理如图2-1所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。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。晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。变压器为型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网图2-1 三相桥式全控整流电路带电动机（阻感）负载原理图2.1.1 三相全控桥的工作特点 2个晶闸管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组 各1个，且不能为同1相器件。 对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-V
