《电力电子技术》课程设计---三相可逆变流装置.docxVIP

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。 本文主要介绍可逆变流装置设计。以三相全控桥式反并联可逆线路为主体，加上触发电路及保护电路，实现带直流电动机负载并实现电机四象限运行。在Altium Designer上进行画图，线路设计，完成设计任务。关键词：三相全控桥式反并联可逆线路 四象限运行 Altium Designer目录摘要11设计方案及原理介绍31.1桥式全控整流电路31.2桥式电路的分析计算52 主电路设计及原理说明62.1 主电路原理图62.2 电动机的四象限运行73参数计算及元件选择83.1变压器参数计算83.2晶闸管参数计算及选择83.3 晶闸管电路对电网及功率因数的影响93.3.1 晶闸管电路对电网的影响93.3.2 晶闸管电路功率因数析94触发电路设计94.1 KJ004的工作原理104.2集成触发电路设计图115晶闸管的过电压与过电流保护电路设计125.1过电压保护125.2过电流保护136系统原理与环流分析14心得体会15参考文献16附录17可逆变流装置的设计1设计方案及原理介绍1.1桥式全控整流电路图1-1 桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路习惯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。晶闸管按图1-1所示顺序编号，则按次编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。三相桥式全控整流电路带阻感负载时，当，波形连续，电路工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压波形、晶闸管承受电压波形等都一样，区别仅是电流不同。阻感负载时由于电感作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大时，负载电流波形近似为一条水平线。如图1-2和图1-3所示。图1-2三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况 图1-3三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况当时，阻感负载的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感的作用，波形会出现负的部分。图1-4给出了时的波形。若电感值足够大，中正负面积将基本相等，平均值近似为零。这表明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为。 图1-4三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况1.2桥式电路的分析计算以线电压过零点为时间坐标的零点，于是可得到当整流输出电压连续时(即带阻感负载时，或带电阻负载时)的平均值为 带电阻负载且时，整流电压平均值为整流电流平均值为。当整流变压器为星形接法，带阻感负载时，变压器二次电流波形如图A1所示，为正负半周各宽、前沿相差的矩形波，其有效值为2 主电路设计及原理说明2.1 主电路原理图主电路采用三相全控桥式反并联可逆线路，原理图如图2-1所示。图2-1三相全控桥式反并联可逆线路电动机正向运行时是由一组变流器供电的；反向运行时，则由两组变流器供电。根据对环流的不同处理方法，反并联可逆电路又可分为几种不同的控制方案，如配合控制有环流（即α=β工作制）、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。不论采用哪一种反并联供电电路，都可使电动机在四个象限内运行，如果在任何时间内，两组变流器只有一组投入工作，则可根据电动机所需的运转状态来决定哪一组变流器工作及其相应的工作状态：整流或逆变。2.2 电动机的四象限运行如图2-2所示绘出了对应电动机四象限运行时两组变流器（简称正组桥、反组桥）的工作情况。第1象限：正转，电动机作电动运行，正组桥工作在整流状态，, (下表中有表示整流)。第2象限：正转，电动机作发电运行，反组桥工作在逆变状态，（）, (下表中有表示逆变)。第3象限：反转，电动机作电动运行，反组桥工作在整流状态，,。第4象限：反转，电动机作发电运行，正组桥工作在逆变状态，（）, 。图2-2电动机四象限运行电动机在第1象限正转，电动机从正组桥取得电能。如果需要反转，先应使电动机迅速制动，就必须改变电枢电流的方向，但对正组桥来说，电流不能反向，需要切换到反组桥工作，并要求反组桥在逆变状态下工作，保证与同极性相接，使得电动机的制动电流限制在容许范围内。此时电动机进入第2象限做正转发电运行，电磁转矩变成制动转矩，电动机轴上的机械能经反组桥逆变为交流电能回馈电网。改变反组桥的逆变角，就可改变电动机制动转矩。为了保持电动机在制动过程中有足够的转矩，一般应随着电动机转速的下降，不断地调节，使之由小变大直至，如继续增大，即，反组桥将转