220V100A三相半波可控整流电路设计.doc-资料库

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辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：220V/100A三相半波可控整流电路设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气095 090303132 学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2011-12-7至2012- 1 - 6 （签字）

本科生课程设计（论文）课课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气学号 090303132 学生姓名专业班级电气095班设计题目课程设计（论文）任务工作计划指导教师评语及成绩 220V／100A三相半波可控整流电路课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能直流电动机具有良好的启动性能和调速性能，在工业生产中获得广泛应用，本次设计的目的是为 1 台额定电压 220V、功率为 20kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的无级调速。设计任务与要求 1、对设计方案进行经济技术论证。 2、完成整流主电路设计 3、通过计算选择整流器件的具体型号。 4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。 5、确定平波电抗器的参数。 6、触发电路设计或选择。 7、绘制相关电路图。 8、在实验室进行模拟验证或 matlab 仿真。 9、完成 4000 字左右的设计说明书技术参数 1、交流电源：三相 380V。2、整流输出电压 Ud 在 0～220V 连续可调。3、整流输出电流最大值 100A。4、直流电动机额定电压 220V、功率为 20kW。5、最小控制角取 20～300 左右。第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：主电路设计；第 5 天：选择器件；第 6 天：确定变压器变比及容量及平波电抗器参数；第 7 天：触发电路设计；第 8 天：进行模拟验证或 matlab 仿真；第 9 天：总结并撰写说明书；第 10 天：答辩平时：论文质量：答辩：指导教师签字：总成绩：年月日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

本科生课程设计（论文）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。他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）。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。关键词：整流；变压；触发；晶闸管；额定

本科生课程设计（论文）目录第 1 章绪论 ......................................................... 1 1.1 电力电子技术概况 ............................................. 1 1.2 本文研究内容 ................................................. 1 第 2 章三相半波可控整流电路设计 ..................................... 3 2.1 三相半波可控整流电路总体设计方案 ............................. 3 2.2 具体电路设计 ................................................. 3 2.2.1 主电路工作原理及波形分析..................................................................3 2.2.2 触发电路设计..........................................................................................6 2.2.3 保护电路设计..........................................................................................7 2.2.4 参数计算与器件选择..............................................................................8 2.2.5 总体电路图............................................................................................10 2.3 系统 MATLAB 仿真、数据分析 ................................... 11 第 3 章课程设计总结 ................................................. 15 参考文献 ............................................................ 16

本科生课程设计（论文）第 1 章绪论 1.1 电力电子技术概况一、研究背景：随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义。长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控硅电力拖动的领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，长期以来，由于直流调速拖动系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。二、国内外研究现状：国内三相半波可控整流电路技术不够熟练，设备不够先进。国外的三相半波可控整流电路设备完善技术比较熟练。 1.2 本文研究内容变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压。我们用的三相半波整流供电，以获得可调的直流电压。通过调节触发器装置 GT 的开展电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压的 Ud，从而实现平滑调速。再有设计电流、转速负反馈电路获得良好的静态、动态性能。在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高，因此我们要能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握设计的基本方法。培养我们独立思考、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 1

本科生课程设计（论文）通过设计的三相半波整流电路为 1 台额定电压 220V、功率为 20kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机具有良好的启动性能和调速性能，在工业生产中获得广泛应用，本次设计的目的是为 1 台额定电压 220V、功率为 20kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的无级调速。 2

第 2 章三相半波可控整流电路设计本科生课程设计（论文） 2.1 三相半波可控整流电路总体设计方案整流电路，即将交流电能转换为直流电能的电路。它也是电力电子电路中出现最早的一种。整流电路种类繁多，应用广泛。按其组成器件可分为不可控整流电路、半控整流电路和全控整流电路。后两种电路按其控制方式又可分为相控整流电路和斩波整流电路。由于相控整流电路采用电网换相方式，不需要专门的换相电路，而且电路简单、工作可靠，所以得到广泛应用。当整流容量较大时，或要求直流电压脉动较小时，多采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。在当中最为基本的就是三相半波可控整流电路。总体的系统方框图如图 2.1 所示。触发电路三相交源 380V 整流电路整流输出图 2.1 总体系统方框图 2.2 具体电路设计 2.2.1 主电路工作原理及波形分析如图 2.2 所示为三相半波可控整流电路（纯电阻负载）的原理图，它是组成其它三相整流电路的基本单元。 3

本科生课程设计（论文） ud id 图 2.2 主电路从图中可见，为了得到零线，整流变压器的二次侧绕组必须接成星形，而一次侧绕组则接成三角形，避免 3 次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入 u、v、w 三相电源，它们的阴极连接在一起，这种接法称共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。在≤30°时，纯电阻负载与阻感负载的整流波形相同，因为两种情况下，负载电流均是连续的。其大致工作流程为，在电路图中的三个晶闸管 VT1，VT2 和 VT3,，在触发脉冲到来时，其相应的相电压最大则该相所对应的晶闸管导通，并使其它两相的晶闸管承受反压关断，输出整流即为该相的相电压。在一周期中，器件工作情况如下：在t1～t2 期间，u 相电压最高，VT1 导通，ud=uu；在t2～t3 期间，v 相电压最高，VT2 导通，ud=uv；在t3～t4 期间，w 相电压最高，VT3 导通，ud=uw。此后，在下一周期相当于t1 的位置即t4 时刻，VT1 又导通，重复前一周期的工作情况。如此，一周期中的 VT1、VT2、VT3 轮流导通，每个管子各导通 120°。VT1 两端电压波形由 3 段组成，第 1 段，VT1 导通期间，为一段管压降，可近似为 Uvt1=0；第 2 段，VT1 在关断后，VT2 导通期间，Uvt1=Uu-Uv=Uuv，为一段线电压；第 3 段，在 VT3 导通期间，Uvt1=Uu-Uw=Uuw，为另一段线电压。如图 2.3 所示为三相半波可控整流电路电阻负载=0°时的波形图。 4

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