1、電力電子技術課程設計說明書 三相半波可控整流電路的設計院 、 部： 電氣與信息工程學院 學生姓名： 周天全 指導教師： 陸秀令 職稱 教 授 專 業： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣1403班 完成時間： 2017年6月 湖南工學院電力電子技術課程設計課題任務書學院： 電氣與信息工程學院 專業：電氣工程及其自動化專業 指導教師陸秀令學生姓名周天全課題名稱三相半波可控整流電路的設計內容及任務一、設計任務設計一個三相半波可控整流電路，已知三相交流輸入線電壓380V，要求整流電壓在0100V連續可調，負載自擬，其它性能指標自定。二、設計內容1、關于本課程學習情況簡述；2、主電路的設計、原理分析和

2、器件的選擇；3、控制電路的設計；4、保護電路的設計；5、利用MATLAB軟件對自己的設計進行仿真。主要參考資料1 王兆安,王俊編.電力電子技術(第5版).北京:機械工業出版社,20102 黃俊,秦祖蔭編.電力電子自關斷器件及電路.北京:機械工業出版社,19913 李序葆,趙永健編.電力電子器件及其應用.北京:機械工業出版社,1996教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘 要 整流就是交流變直流的過程。當整流負荷容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時，應采用三相整流電路，其交流測由三相電源供電。三相可控整流電路中，最基本的是三相半波可控整流。晶閘管（SCR）是晶體閘流管的簡稱，又稱作可

3、控硅整流器，以前被簡稱為可控硅。只有在晶閘管陽極和門級同時承受正向電壓時，晶閘管才能導通，兩者缺一不可。本課題三相半波可控整流電路就是利用晶閘管的這一性質，使得每個晶閘管流過單相電流，以此來達到整流的目的。同時，改變晶閘管的導通觸發角，改變每相電壓導通時刻，以實現整流電壓在0100V連續可調。由于設備有限，因此采用Matlab提供的可視化仿真工具Simulink直接建立電路仿真。Simulink仿真具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優點，并基于以上優點Simulink仿真已被廣泛應用于控制理論和 數字信號處理的復雜仿真和設計。 關鍵詞：整流；晶閘管；MatlabA

4、BSTRACT Rectification is the process of alternating current to direct current. When the rectifier load capacity is big, or the DC voltage fluctuation is small and easy to filter, three-phase rectifier circuit should be adopted, and the AC measurement is supplied by three-phase power supply. Three ph

5、ase controllable rectifier circuit, the most basic is the three-phase half wave controlled rectifier. The thyristor (SCR) is referred to as the crystal thyratron, also called silicon controlled rectifier, previously referred to as scr. The thyristor can only be switched on when the anode and gate le

6、vel of the thyristor are simultaneously under the forward voltage, and both of them are indispensable. This topic three-phase half wave controlled rectifier circuit is to use the nature of thyristor, so that each thyristor flow through a phase, so as to achieve the purpose of rectification. Meanwhil

7、e, the turn-on trigger angle of the thyristor is changed, and the turn-on time of each phase voltage is changed so as to realize the continuous adjustment of the rectification voltage at 0100V.Because of the limited equipment, Simulink is used to build the circuit simulation directly by the visual s

8、imulation tool Matlab. Simulink simulation has wide adaptability, structure and process simulation of fine, clear and practical, high efficiency, flexibility, and the advantages of Simulink based simulation has been widely used in control theory and digital signal processing complex simulation and d

9、esign.Key Words:rectification; the thyristor;matlab目 錄1 設計背景及要求11.1 設計背景11.2 設計要求12 主電路設計22.1 主電路原理分析22.2 器件的選擇及參數計算32.2.1 整流電壓的參數計算32.2.2 晶閘管的參數計算及選擇33 觸發電路設計54 保護電路設計65 Matlab仿真設計75.1 電路仿真圖75.2 Matlab仿真結果分析7結束語9參考文獻10致 謝111 設計背景及要求1.1 設計背景所謂電力電子技術就是應用于電力領域的電子技術。通常我們從電源中得到的電力往往不能直接使用，需要進行電力變換。電力變換一

10、般可分為四種，即交流變直流、直流變交流、交流變交流、直流變直流。交流變直流被稱為整流，就是我們設計所需要的一個環節。1.2 設計要求設計一個三相半波可控整流電路，已知三相交流輸入線電壓380V，要求整流電壓在0100V連續可調，負載自擬，其它性能指標自定。（1）關于本課程學習情況簡述；（2）主電路的設計、原理分析和器件的選擇； （3）控制電路的設計； （4）保護電路的設計； （5）利用MATLAB軟件對自己的設計進行仿真。2 主電路設計2.1 主電路原理分析 三相半波可控整流電路如圖1所示。為得到零線，變壓器二次側必須接成星行，而一次側接成三角形，避免3次諧波流入電網。3個晶閘管分別接入a、b

11、、c三相電源，采用共陰極接法連在一起，這種接法觸發電路有公共端，連線方便。二極管換相時刻為自然換相點，是各相晶閘管能觸發導通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發角的起點。在同一周期中，工作情況如下：三相電壓在自然換相點處依次循環完成a、b、c相電壓的轉換，同時對應的3個晶閘管也依次導通，每管各導通。波形為三個相電壓在正半周期的包絡線。 R b)c)d)e)f)u2idu ubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOu bu cOiVT1uVT1wtwtwtwtwt圖1 三相半波可控整流電路及=時的波形2.2 器件的選擇及參數計算2.2.1 整流電壓的參數計算整流電壓平均值的計算分兩種：（1

12、） 時，負載電流連續，有 （1） 當=時，最大，為。（2） >時，負載電流斷續，晶閘管導通角減小，此時有 （2） 根據設計任務要求整流電壓在0100V連續可調，=380V因此有 （I）當時，令=100V，將數據代入公式（1）可求得=，而在=100V時，求得的為最大值，可知此時的是0100V上最小的，但最小的依然大于，可見不滿足設計要求。 （II）>時，令=100V，將數據代入公式（2）可求得=，再將=0V代入公式（2）得到=，可見在范圍內，滿足設計要求。2.2.2 晶閘管的參數計算及選擇 （1）負載電流平均值為 （3）（2） 晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次側線電壓峰值，即 (

13、4)由于晶閘管陰極與零點間的電壓即為整流輸出電壓，其最小值為零，為晶閘管陽極于零點間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽極于陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即 (5) 將=380V代入公式(4)可求得=931V，考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為 具體數值按晶閘管產品系列選擇。 流過晶閘管的電流最大有效值 (6） 取R=450，=100V代入公式（6）可求得 晶閘管的額定電流 具體數值按晶閘管產品系列選擇。3 觸發電路設計如圖2所示為觸發電路。由三片集成觸發電路芯片KJ004和一片集成雙脈沖發生器芯片KJ041形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行脈沖放大，即構成完整的。觸

14、發電路產生的觸發信號用接插線與主電路各晶閘管相連接。該電路可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環節。圖2 三相半波可控整流觸發電路4 保護電路設計 電力電子電路中保護電路包括過電壓保護和過電流保護。 過電壓保護一般采用RC過電壓抑制電路，將RC并聯在晶閘管兩端，通過RC并聯支路作動態均壓，以實現電壓保護。 過電流保護分為過載和短路兩種情況。過流保護的措施有很多，其中快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器是較為常用的措施。在此，我們采用加裝熔斷器的方法來達到目的。圖3 三相半波可控整流保護電路5 Matlab仿真設計5.1 電路仿真圖我們使用Matlab中的Simul

15、ink模塊對三相半波可控整流電路進行仿真，在原理圖中，我們使用脈沖發生器代替晶閘管的觸發電路，通過調節脈沖發生器中的周期和延時時間這兩個量的數值，來實現對的改變。圖4 三相半波可控整流電路仿真圖5.2 Matlab仿真結果分析設置三相交流電壓為380V，頻率為50，周期為0.02s，占空比為5%，從上至下的波形依次是三相交流電壓波形，脈沖觸發波形，負載兩端電壓波形，晶閘管電壓波形，晶閘管1的電流波形。圖5 =時matlab仿真波形圖 圖6 =時matlab仿真波形圖 圖7 =時matlab仿真波形圖 分析：三相電壓在自然換相點處依次循環完成a、b、c相電壓的轉換，同時對應的3個晶閘管也依次導通

16、，每管各導通。從圖中波形可以很容易的看出沒通過一次自然換相點波形完成一個周期，因此，所測波形與理論相符。通過公式(2)可知，當時，=34.36V，在0100V范圍內。結束語這次電力電子課程設計讓我受益頗多，特別是對三相半波可控整流電路。首先是對理論知識。電力電子這門課程需要理解，課堂上只有那匆匆的一個多小時，很多知識不牢靠，需要去鞏固。通過這次課程設計，讓我重新整理了一次對整流電壓、晶閘管電壓電流的公式計算和工作特性，對印象不深的電壓保護、電流保護也進行了學習。其次是對Matlab軟件中Simulink模塊的應用。這次課程設計讓我們用到了以前都不曾用到的一些模塊，在做仿真時，器件都不會找，一件

17、件的從網上去查找。對觸發電路開始不會，后來通過對書本中波形圖的加深理解，終于學會通過調節脈沖延時時間來實現目標。最后是增強了協作能力。在設計過程中，有許多理論實踐地方不怎么理解，在于同學們協作交流后得到了解決。參考文獻1 王兆安,王俊編.電力電子技術(第5版).北京:機械工業出版社,20102 黃俊,秦祖蔭編.電力電子自關斷器件及電路.北京:機械工業出版社,19913 李序葆,趙永健編.電力電子器件及其應用.北京:機械工業出版社,1996致 謝 這次課程設計并不只是一次課程設計，它包含了很多東西，如：電力電子技術知識，Matlab仿真軟件的應用，文檔制作能力，語言組織能力，團隊協作能力。 通過對三相半波可控整流電路的設計，讓我梳理了一遍在電力電子技術課堂所學知識，對三相半波可控整流電路的工作特性和波形圖進行了全面復習，加深了