电力电子课程设计---三相可控变流器的设计.doc

目录 绪论 1 1方案的论证与设计 2 1.1方案的论证 2 1.2方案的设计 2 2主电路设计及原理 3 2.1主电路设计 3 2.2 主电路原理说明 3 2.3变压器的设计 7 2.3.1变压器的概念及其工作原理 7 2.3.2整流变压器参数计算 8 2.4晶闸管选择及参数计算分析 9 2.4.1晶闸管的主要参数 9 2.4.2晶闸管的选择原则 10 2.4.3晶闸管电路对电网的影响 11 2.4.4系统功率因数的计算 12 3 触发电路的设计 13 3.1 电路图的选择 13 3.2 触发电路原理说明 14 4 保护电路的设计 16 4.1过电压保护 16 4.2 过电流保护 17 5小结 19 参考文献 20 附录 21 绪论 电力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。 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）。有半波整流电路、桥式电路等。 三相可控变流器的设计 1方案的论证与设计 1.1方案的论证 三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路。它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。下面分析两种三相可控整流电路在带阻感性负载的工作情况。  三相半波可控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。主要缺点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用；而三相桥式全控整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流对称，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 根据以上的比较分析因此选择的方案为三相桥式全控整流电路（负载为阻感性负载）。 1.2方案的设计 我的选题是三相可控变流器的设计，初始条件是三相桥式全控整流电路，电阻-电感性（大电感）负载，R＝2.5Ω，额定负载电流Id＝20A。需要运用的知识点有单相桥式全控整流电路的原理及参数计算。 整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路组成。根据设计任务，在此设计中采用三相桥式全控整流电路接阻感性负载。系统原理框图如图1所示。 图1 系统原理方框图 2主电路设计及原理 2.1主电路设计 其原理图如图1所示。 图2 三相桥式全控整理电路原理图 目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理如图1所示，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。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 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 2.2 主电路原理说明 三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电（即用于直流电动机传动），下面分析带阻感负载时的情况。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α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最小（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一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。此时电路工作波形如图2所示。 图3 反电动势α=0o时 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。 从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压 为相电压在负半周的包络线，总的整