三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书【优秀范文】
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三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书5篇
第1篇: 三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书
目 录
任务书……………………………………………………………………………………I
1 引言………………………………………………………………………………………………V
2 主电路设计及原理…………………………………………………………………V
2.1 总体框架图 ………………………………………………………………… V
2.2三相桥式全控整流电路的原理 ………………………………………………VI
2.3 设计内容和要求 ……………………………………………………………VI
3 单元电路设计 ……………………………………………………………………VII
3.1 主电路………………………………………………………………………VII
3.2 触发电路……………………………………………………………………VII
3.3波形观察电路…………………………………………………………………VII
3.4设计电路图……………………………………………………………………VIII
4 电路分析与参数计算…………………………………………………………VIII
4.1电路分析………………………………………………………………………VIII
4.2参数计算…………………………………………………………………………IX
5 实验波形图…………………………………………………………………………IX
6 结论 ………………………………………………………………………………X
参考文献………………………………………………………………………………XI
中北大学
电子技术课程设计任务书
2011/2012 学年第 一 学期
下达任务书日期: 2011 年 12 月 30日
课 程 设 计 任 务 书
课 程 设 计 任 务 书
第一章：绪论
整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它是一种将交流电变为直流电的电路，在工业技术上应用十分广泛。主要用在直流电动机调速，发电机励磁调节，电镀，电解等各种工业生产领域。
整流电路形式多种多样，按照电路结构可分为桥式电路和零式电路；
按组成器件可分为不可控、半控和全控三种。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。在此，我们着重讨论三相桥式全控整流电路！
三相桥式整流电路是现代整流电路中应用最为广泛的，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等。
把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
第2章：主电路设计及原理
2.1 总体框架图
图2.1 总体框架图
2.2 三相桥式全控整流电路的原理
一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
（2）对触发脉冲的要求：
1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。
2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
3)同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。
（3）Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）
（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。
6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 – VT1 → VT1 – VT2 → VT2 – VT3 → VT3 – VT4 → VT4 – VT5 → VT5 – VT6 依此循环，每隔 60 °有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为 60 °。三相桥式全控整流电路原理图如右图所示。
三相桥式全控整流电路用作有源逆变时，就成为三相桥式逆变电路。由整流状态转换到逆变状态必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；
其次要求晶闸管的 a ＞ 90 °，使 U d 为负值。
2.3设计内容和要求：
设计条件：电源电压：三相交流U2：100V/50Hz；
输出功率：5000W；
触发角；
纯电阻负载
设计内容：1.整流变压器额定参数的计算
2.晶闸管电流、电压额定参数选择
3.触发电路的设计
第三章：单元电路设计
3.1 主电路
主电路为带电阻负载的三相桥式电路, 用protel绘制如下所示:
三相桥式全控整流电路 原理图
3.2 触发电路
触发脉冲的宽度应保证晶闸管开关可靠导通（门极电流应大于擎柱电流），触发脉冲应有足够的幅度，不超过门极电压、电流和功率，且在可靠触发区域之内，应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
本题中使用了synchronized 6-pluse generator作为题中的六个晶闸管的触发脉冲输入电路，初始触发脉冲设为30度角。芯片会自动给各个晶闸管提供所需要的触发脉冲，使晶闸管在需要导通的时候导通，以确保电路的正常运行。
3.3波形观察电路
在物理学上常用的观察波形的器件是示波器，在matlab软件中，也是使用虚拟的scope（示波器）作为电路的输出波形观察装置！
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
在软件中，将需要观察的物理量通过电压表或电流表进行量化，然后将电压表或电流表的输出段端接到示波器的输入端，通过运行，便可直观的看到所要测得的器件两端的物理量！
3.4设计电路图
第四章：电路分析与参数计算
4.1电路分析
根据设计要求可知，此电路的负载是纯电阻负载，当触发角α
第2篇: 三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书
电力电子变流技术论文（设 计）
题 目 三相桥式全控整流电路电阻性负载
姓 名
学 号
指导教师
二О一О年 7 月 10 日
设计题目：三相桥式全控整流电路电阻性负载
设计条件：
（1）电网：380V，50Hz；
（2）晶闸管单相桥式全控整流电路；
（3）负载阻值：20Ω；
负载工作电压：50V~300V可调。
设计任务：
（1）电源变压器设计，计算变压器容量、变比、2次侧电压有效值；
（2）晶闸管选择，计算晶闸管额定电压、额定电流；
（3）主电路图设计。
一、基本原理
１.三相桥式全控整流电路特性分析
三相桥式全控整流电路图是应用最为广泛的整流电路，其电路图如下：
图1
（1）三相桥式全控整流电路的特点：
一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。
①2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
②对触发脉冲的要求：
1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。
2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。
3)同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。
③Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
④需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）
⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。
（2）带电阻负载时的工作情况：
(1)当≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续
波形图：
=0（图1）、=30（图2）、=60（图3）
(2)当>60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值
波形图：
=90（图4）
(3)带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是120
（3）晶闸管及输出整流电压的情况如表1所示 ：
表1
图2 =0º
图3 =30º
图4 =60º
图5 =90º
二、 三相桥式全控整流电路定量分析
(1)当整流输出电压连续时（即带电阻负载a≤60时）的平均值为：
(2)带电阻负载且a >60时，整流电压平均值为：
当时，，从公式亦可看出电阻负载的最大移相范围是120°。
输出电流平均值为 ：Id=Ud /R
3、电源变压器2次侧电压有效值
按 0计算
V
取
4、晶闸管额定电流、额定电压的选择
三相桥式电路与三相半波电路相比，在输出电压相同的情况下，三 相桥式晶闸管要求的最大正反向电压可比三相半波线路中的晶闸管低一半。
①晶闸管承受最大反向向电压为变压器二次线电压峰值，即
②晶闸管的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即
③输出电压Ud为0~200V，负载电阻R=2，输出负载电流为：
④晶闸管上流过电流为：
选用晶闸管时，额定电压要留有一定裕量通常取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2~3倍。额定电流也要留一定裕量，一般取额定电流为通态平均电流的1.5~2倍。
晶闸管的额定电压：
V 取额定电压480V
晶闸管的额定电流：
取额定电流为50A
5、电源变压器设计:
2次侧电压有效值:
变压器容量：
取35KVA
变比：
三、设计总结：
在做电力电子课程设计的过程中我更能认真和全面的对所学知识有一个全面和系统更深刻的了解和掌握。在这个过程中我们查阅了大量的资料和工具书增长了我们的知识，开阔了我们的视野。
这次的设计中我也发现自己对一些基本的概念和原理还有模糊的地方，在同学和老师的帮助下，应用的过程中不断发现问题解决问题，所以这次课程设计收获很大。
参考文献：
1 王兆安 黄俊 电力电子技术 机械工业出版社
2 孙树朴 电力电子技术 中国矿业大学出版社
3邵丙衡 电力电子技术 中国铁道出版社
第3篇: 三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书
三相桥式全控整流电路的设计序言 ：,,三相桥式全控整流电路是最为重要的一种 在电力电子技术的整流电路中是牢固掌握该电路的组成、工作原理以及该电路交直流两侧电量的数量关系,学好后续课程自动控制系统的基础,对于设计性能良好的电力拖动系统至关重 要。1主电路设计及原理
1.1 主电路设计
其原理图如图1所示。
图1 三相桥式全控整理电路原理图
习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；
阳极连接在一起的3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
1
、VT1、VT3b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为编号，即共阴极组中与a、、VT6VT4、、c三相电源相接的3个晶闸管分别为，VT5 共阳极组中与a、bVT3VT2－。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT2 VT1－ VT6。－VT5－VT4－ 1.2 主电路原理说明假设将电路中的晶闸管换作二流电路的负载为带反电动势的阻感负载。整时的情况。此时，对于共阴极=0极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角αo3而对于共阳极组的个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。个晶闸管处于导通状态，施加这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1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。
时波形2 反电动势α=0图oo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α=0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ud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
2
组晶闸管导通时，整流输出电压 ud1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ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正
3
o段，每段6时的波形。从ωt1角开始把一个周期等分为图3 给出了α=30oo段线电压构成，每一段6时的情况相比，一周期中为60ud与α＝0波形仍由的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推1导通晶闸管的编号等仍符合表oo平均值降低。晶闸管电压，ud,组成 ud 的每一段线电压因此推迟30迟了30的a相电流 ia 波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧o为正，由于大电感期间，波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120iao波iaVT4处于通态的120期间，的作用，ia波形的形状近似为一条直线，在形的形状也近似为一条直线，但为负值。
=30时的波形图3 αoo波形均连续，对于带大电感的反电动60ud时，由以上分析可见，当α≤
o时，如α60id势，波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当α＞o 平均值继续降低，由于电所示，90＝时电阻负载情况下的工作波形如图4ud 4
的值出现负值，当电感足够大udVT的关断时刻，使得感的存在延迟了平均值近似为零。这说明带阻感的反电动势中正负面积基本相等，ud时，ud 度。90的三相桥式全控整流电路的α角的移相范围为
图4 α＝90时的波形 o
根据晶闸管的这种特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触发角的大小。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保
电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个
5
晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽ooo，称为双脉冲触发。6020，脉宽一般为 ~30脉冲，两个窄脉冲的前沿相差 双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。
2保护电路的设计较之电工产品，电力电子器件承受过电压、过电流的能力要弱得多，极短时间的过电压和过电流就会导致器件永久性的损坏。因此电力电子电路中过电压和过电流的保护装置是必不可少的，有时还要采取多重的保护措施。
2.1 过电压保护
电源侧过电压电力电子设备一般都经变压器与交流电网连接，电源变压器的绕组与绕组、绕组与地中间都存在着分布电容，如图5所示。
图5 交流则过电压
变压器一般为降压型，即电源电压u高于变压器次级电压。电源开关断开时，初、次级绕组均无电压，绕组间分布电容电压也为0，当电源合闸时，由于电容两端电压不能突变，电源电压通过电容加在变压器次级，使得变压器次级电压超出正常值，它所连接的电力电子设备将受到过电压的冲击。
在进行电源拉闸断电是也会造成过电压，在通电的状态将电源开关断开使激磁电流从一定得数值迅速下降到0，由于激磁电感的作用电流的剧烈变化将产生较大的感应电压，因为电压为Ldi/dt，在电感一定得情况下，电流的变换越大，产生的过电压也越大。这个电压的大小与拉闸瞬间电流的参数值有关，在正弦电流的最大值时断开电源，产生的di/dt最大，过电压也就越大。可见，合闸时出现的过电压和拉闸时出现的过电压其产生的机理是完全不同的。
在电力电子设备的负载电路一般都为电感性，如果在电流较大时突然切除
6
负载，电路中会出现过电压，熔断器的熔断也会产生过电压。另外电力电子器件的换相也会使电流迅速变化，从而产生过电压。上述过电压都发生在电 路正常工作地状态，一般叫做操作过电压。这类过电压发雷击和其他电磁感应也会在电力电子设备中感应出过电压， 生地时间和幅度的大小都是没有规律的，是难以预测的。
对于上面的这些过电压，我们可以采用下面的措施进行保护：
1）阻容保护（过电压幅度一般都很大，但是其作用时间一般却都是很短暂的，即点电
压的能量并不是很大的。利用电容两端的电压不能突变这一特点，将电容器并联在保护对象的两端，可以达到过电压保护的目的，这种保护方式叫做阻容保护。起保护作用的电容一般都与电阻串联，这样可以在过电压给电容充6电的过程中，让电阻消耗过电压的能量，还可以限制形成的寄生的震荡。图）cb）和图（为电源侧阻容保护原理图。图（a）为单相阻容保护电路，图（），也可以连接成三角网络连接成星型，如图（bRC为三相阻容保护电路， (c)。电容越大对过电压的吸收作用越明显。型，如图
图6 阻容保护
在图6中，图（a）为单相阻容保护，阻容网络直接接在电源端，吸收电源过电压。图（b）为接线形式为星型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。图（c）为接线三角型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。显然，三角型接线方式电容的耐压要为星型接线的倍。但是无论哪种 3接线，对于同一电路，过电压的能量是一样的，电容的储能也应该相同，所 7
倍。也就是说两种接线方式电容容量和以星型接线的电容容量应为三角型 耐压的乘积是相同的。
）整流式阻容保护2（直接接于线路之间，平时支路中就有电流流动，电流RC阻容保护电路的流过电阻必然要造成能量的损耗并使电阻发热。为克服这些缺点可采用整流 7所示。保护电路，阻容式RCRC式阻容保护电路如图
整流式保护电路图7
充电，电路C三相交流点经过二极管整流桥变为脉动直流电，经过R1给正常工作无过电压时电容两端保持交流电的峰值电压，而后整流桥给电容回阻值并联的CR2路提供微弱的电流，以补充电容放电所损失的电荷。由于与很大，电容的放电非常慢，因此整流桥输出的电流也非常小。一旦出现过电压，过电压的能量被电容吸收，电容的容量足够大，可以保证此时电容电压的数值在允许范围之内，从而也使电流电压不超过额定值。过电压消失后，越R2放电使两端电压恢复到交流电正常的峰值。由此可以看出，电容经R2大整个电路的功耗越小，但过电压过后电容电压恢复到正常的时间也越长， 因此大小收到两次过电压时间最小间隔的限制。
过电流保护3.2
电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大允许值，即为过电流。过
所示。一台电力电流有过载荷短路两种情况。常用的过电路保护措施如图8电子设备可选用其中的几种保护措施。针对某种电力器件，可能有些保护措 施是有效的而另外一些是无效的或不合适的，在选用时应特别注意。
8
8 过流保护电路图图交流断路器保护是通过电流互感器获取交流回路的电流值，然后来控制交流电流继电器，当交流电流超过整定值时，过流继电器动作使得与交流电源连接的交流断路器断开，切除故障电流。应当注意过流继电器的整定值一般要小于电力电子器件所允许的最大电流瞬时值，否则如果电流达到了器件的最大电流过流继电器才动作，由于器件耐受过电流的时间极短，在继电器 和断路器动作期间电力电子器件可能就已经损坏。来自电流互感器的信号还可作用于驱动电路，当电流超过整定值时，将所有驱动信号的输出封锁，全控型器件会由于得不到驱动信号而立即阻断，过电流随之消失；
半控型器件晶闸管在封锁住触发脉冲后，未导通的晶闸管不再导通，而已导通的晶闸管由于电感的储能器件不会立即关断，但经一定，器件关断。这种保护方式由电子电路来实现，又的时间后，电流衰减到 0叫做电子保护。与断路器保护类似，电子保护的电流整定值也一般应该小于 器件所能承受的电流最大值。
快速熔断器保护一般作为最后一级保护措施，与其它保护措施配合使用。根据电路的不同要求，快速熔断器可以接在交流电源侧（三相电源的每 ，也可以接在负载侧，还可电路中每一个电力电一相串接一个快速熔断器）
子器件都与一个快速熔断器串联。接法不同，保护效果也有差异。熔断器保护有可以对过载和短路过电流进行“全保护”和仅对短路电流起作用的短路 保护两种类型。撬杠保护多应用于大型的电力电子设备，电路中电流检测、电子保护都是必需的，同时还要在交流电源侧加一个大容量的晶闸管。其保护原理如下：
9
当检测到的电流信号超过整定值时，触发保护用的晶闸管，用以旁路短路电；
驱动电路开通主电路中的 di/dt流，晶闸管支路中可接一个小电感用以限制所有电力电子器件，以分散短路能量，让所有器件分担短路电流；
使交流断路器断开，切断短路能量的来源。经一段时间的衰减短路能量消失，起到保 护作用。
3 各参数的计算与波形分析 输出值的计算3.1
整流输出电压三相桥式全控整流电路中，次，6的波形在一个周期内脉动ud1/6且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即周期）进行计算即可。此外，因为所以电压输出波形是连续的，以线电0?30? 压的过零点为时间坐标的零点，可得整流输出电压连续时的平均值。
输出波形的分析3.2
0? 所示。时的输出波形如图930?
图9 整流电路的输出波形
10
如图9所示，从ωt1时刻开始把一个周期等分为6份，在Wt1时刻共阴
极组VT1晶闸管接受到触发信号导通，此时阴极输出电压Ud1为幅值最大的a相相电压；
到Wt2时刻下一个触发脉冲到来，此时a相输出电压降低，b相输出电压升高，于是阴极输出电压变为b相相电压；
到Wt3时刻第三个脉冲到来，晶闸管VT1关断而晶闸管VT2导通，输出电压为此时最高的c相相电压；
重复以上步骤，即共阴极组输出电压Ud1为在正半周的包络线。
共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样，只是每个触发脉冲比阴极组中脉冲相差180度。6个时段的导通次序如表1所示一样，只是Wt1从零时刻往后推迟30度而已。这样就得出最后输出整流电压为共阴极组输出电压与共阳极组输出电压的差即
Ud=Ud1-Ud2
而由于电路中大电感L的作用，输出的电流为近似平滑的一条直线。图中同时给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形，该波形的特点是，在VT1处o期间，ia为正，由于大电感的作用，于通态的120ia波形的形状近似为一条直o期间，ia处于通态的120波形的形状也近似为一条直线，但为负VT4线，在值。
4 应用举例
以设计成能进行电动状态--发电状态转换的电动机应用在汽车的发点装可置里面，其设计图如图10所示。
11
汽车发电装置图图10
所示，当汽车在平路或上坡路段行驶时，调节整流电路的触发如图 10
供这时候整流电路工作在整流状态，三相交流点存储装置向M角α使α90，这时候整流电路工作在逆变状态，位能装换为电|Em|>|Ud|值为负值，且向三相交流电存储装置输送电流，三相交流电存储装置接受并存储电M能， 能。这样就能使汽车的电源维持较长的供电时间，而且能够节约电能。
5 心得体会 在电路的分析中我们要学会大胆的应用各种假设，来推演各种可能出现的状况，再结合波形图、电路图等直观形象的图表来分析电路的关断情况、电路的性能及各个器件对电路的作用等。治学须用严谨的态度、科学的方法、创新的思维加以勤奋的坚持，方可恒久达远，光伏作为新能源的领军，虽有着很美观的前景，但前提是知识的积累与技术的精炼、对行业的洞悉与对行 。业的信心
参考文献 12
[1]龙志文，电力电子技术、机械工业出版社，2007
[2]廖冬初，聂汉平，电力电子技术、华中科技大学出版社，2007
[3]马建国,孟宪元.电子设计自动化技术基础.清华大学出版社,2004
[5]王锁萍,电子设计自动化教程.四川：电子科技大学出版社2002
13
第4篇: 三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书
使用matlab simulixxxxnk仿真三相桥式全控整流电路 ；
整体接线图如下；
模块：1、Three-Phase Source三相交流电源，记得把阻抗去掉
2、Three-Phase V-I Measurement 三相交流电测量模块
3、PLL（3ph）三相锁环
4、Pulse Generator(Thyristor 6-Pulse)六脉冲发生器
5、Universal Bridge晶闸管桥
6、Current Measurement电流测量，Voltage Measurement电压测量
7、Series RLC Branch电阻 电感 电容，自己设置需要的阻抗
8、Constant常数，主要是连接脉冲发生器来调节触发角用的
9、Scope示波器
10、powergui模块
11、multimeter模块，用于测量晶闸管桥电流、电压
12、demux、mux模块（主要用于模拟晶闸管损坏）
13、Three-Phase Transformer(Two Windings)变压器模块看情况添加
复制英文名称搜索即可
基本设置：仿真时间0.05s，算法ode23tb
模块参数设置：
1、电源（初相角30°是因为接了变压器，不接变压器则设置0即可）
2、变压器（可不加，看要求）
3、PLL
4、晶闸管桥
5、Multimeter（图为测量晶闸管VT1电压）
结果图
阻感负载30°
依次为，二次侧电压，负载电压，负载电流，晶闸管VT1电压
阻感负载60°
电阻负载30°
其它结果不再一一展示
如果想要二次侧电压波形像电力电子技术书中那样，只需增加个Multimeter，如下图
结果展示
关于其它操作，比如晶闸管故障仿真，只需在脉冲发生器输出接上Demux——mux——晶闸管桥即可，如下图
第5篇: 三相桥式全控整流电路电力电子技术课程设计说明书
1系统概述整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。可从各种角度对整流电路进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。由电力二极管等不可控器件构成的整流电路叫做不可控整流电路，由晶闸管等半控器件构成的整流电路称为半控型整流电路，由门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）以及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等全控型器件构成等的整流电路称为全控整流电路。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
本系统属于三相桥式全控整流电路，而三相可控整流电路一般有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路。三相半波可控整流电路只需要三个晶闸管，若带阻感负载，则只在正半周开通。三相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次测电流中含直流分量，造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的。因此，实际中一般不采用半波整流，而采用全波整流。
三相可控整流电路中应用较多的是三相桥式全控整流电路，共六个晶闸管组成三对桥臂。由于在交流电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在u2一个周期内，整流电压波形脉动6次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率也高。
1.1总体方案设计现要设计一三相桥式半控整流电路，带直流电动机负载，电压调节范围为0～220V。整个系统可分为主电路和触发电路两部分，总体结构框图如下图1所示：
1.2系统工作原理
在系统主电路中，首先由主变压器将电网电压变换为需要的交流电压，接着由整流桥将交流电转化为直流电供给直流电动机负载。故主电路是典型的三相桥式整流电路带阻感负载。
而除了主电路以外，系统还有控制电源电路和触发电路。控制电源电路通过7815芯片将电网交流电整理输出为+15V，提供触发电路的+Uco；
通过7915芯片将电网交流电整理输出为-15V，提供触发电路的-Up.
触发电路结构机构相对比较复杂，由同步变压器，脉冲变压器，3个KJ004集成块和1个KJ041集成块组成。可以形成6路双脉冲，分别去控制主电路的6个晶闸管。触发器按一定的顺序输出脉冲，这样可以使主电路3组晶闸管依次打开。
2系统电路设计2.1 三相桥式全控整流电路该模块主电路图可表示为如下：
图2 三相桥式全控整流主电路图
该电路中，在每个晶闸管都并联了保护电路，由一个电容和电阻做成。同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器，起过电流保护作用。由于我们的电路可以应用于生产实践中，而实际中，电网电压是有波动的，所以一定要加上保护电路。
在电路中变压器二次侧接成星形是为了得到零线，而一次侧接成三角形是为了避免3次谐波流入电网。阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5），称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2），称为共阳极组，这种接法为共阳极接法。而我们习惯上也希望是晶闸管是按顺序导通，即导通顺序为VT1－〉VT2－〉VT3－〉 VT4－〉VT5－〉VT6。
表1 三相桥式全控整流电路晶闸管工作情况
时 段
I
II
III
共阴极组中导通的晶闸管
VT1
VT1
VT3
共阳极组中导通的晶闸管
VT6
VT2
VT2
整流输出电压ud
ua-ub=uab
ua-uc=uac
ub-uc=ubc
时 段
IV
V
VI
共阴极组中导通的晶闸管
VT3
VT5
VT5
共阳极组中导通的晶闸管
VT4
VT4
VT6
整流输出电压ud
ub-ua=uba
uc-ua=uca
uc-ub=ucb
从表中，我们可以总结出三相桥式全控整流电路的一些特点：
（1）每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成想负载供电的回路，其中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。
（2）对触发脉冲的要求：6个晶闸管的脉冲按VT1－〉VT2－〉VT3－〉 VT4－〉VT5－〉VT6的相序，相位依次相差60度；
VT1,VT3,VT5的脉冲依次相差120度，共阳极组VT4,VT6,VT2也依次相差120度；
同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2脉冲相差180度。
（3）整流输出电压Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形一样，故该电路为6脉波整流电路
（4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。为此，可用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60度（一般去80°-100°），成为宽脉冲触发。另一种方法是：在出发某个晶闸管时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°-30°，即为双脉冲触发。
一般三相桥式全控整流电路都是给阻感负载和反电动势阻感负载比如直流电动机供电。直流电动机可以看做是阻感负载的一种，它的波形图和三相桥式全控整流电路带阻感负载的波形图基本上是一致的，以下就为三相桥式全控整流电路带阻感负载a =0 的波形图。
图3 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =0 的波形图
当a ≤60 时，Ud波形连续，电路的工作情况十分相似，各个晶闸管的通断情况，输出整流电压Ud波形，晶闸管承受的电压波形等都是一样的。
而当a >60 时，带阻感负载时的工作情况就和带电阻负载时有不同之处了。带阻感负载时，由于有电感L的作用，Ud波形会出现负的部分。若电感L的值足够大的话，Ud中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。而电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。所以我们可知带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为0°～90 。
图4三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90 的波形图
从上图我们可以看到，如果电感值等于90°时，Ud中正负面积可以认为基本相等，这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的，所以带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角最大值为90°。
其实三相桥式全控整流电路带负载不同，波形的区别不是很大，主要的区别在负载的电流波形上，因为如果是阻感负载的话，电感有平波的作用，在电感为无限大时，我们可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不可能无限大，而且直流电动机的电感也不是很大，所以还是会有纹波，而且如果出现电流断续的情况的话，那么电动机的机械特性将会很软，所以为了克服这个缺点，我们一般会给主电路中直流输出侧，直流电动机串联了一个平波电抗器。平波电抗器的作用是用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。只要电感为足够大时就能使电流连续了，就不会出现时电动机机械特性很软的情况了。这样也可以近似的将负载电流特性看为一条水平的直线。
2.2系统触发电路2.2.1 KJ004芯片
KJ004芯片，又叫做晶闸管移相触发集成电路。它是双列式直插式集成电路，由于它可以输出两路相位互差180°的移相脉冲，正负半周脉冲相位比较均衡，并且输出负载能力大，移相性能好，，而且它对同步电压要求低，目前广泛应用于单相、三相全控桥式晶闸管的双脉冲触发。
它的管脚图如下，为16脚芯片。
图5 KJ004的管脚排列
表2 KJ004的引脚说明
引脚号
符号
功能
用法
1
V1
同相脉冲输出端
接正半周导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器
2
NC
空脚
3
Ct
锯齿波电容连接端
通过电容接4脚
4
V+
同步锯齿波输出端
通过电阻移相综合端
5
V_
工作负电源输入端
接用户系统负电源
6
NC
空脚
7
GND
地端
控制电源地端
8
Vt
同步电源信号输入端
接同步变压器
9
V
移相、偏置及同步信号综合端
使用时分别通过三个等值电阻接锯齿波、偏置电压及移相电压
10
NC
空脚
11
Vp
方波脉冲输出端
通过电容接12脚
12
Vw
脉冲信号输入端
分别通过一个电阻与电容接电源及11脚
13
Vc
负脉冲调制及封锁控制端
接调制脉冲源输出或保护电路输出
14
Vc+
正脉冲调制及封锁控制端
接调制脉冲源输出或保护电路输出
15
OUT
反相脉冲输出端
接负半周应导通晶闸管的脉冲功率放大器及脉冲变压器
16
Vcc
系统工作正电压输入端
接控制电路电源
我们按照以上的管脚说明来接外部电路图，其中每个管脚都要按照说明来接，较为复杂，在集成触发电路中我列出了电路图。
2.2.2 KJ041芯片
KJ041芯片，又称为六路双脉冲形成器。将它和三个KJ004连接到一起就可以达到六路双脉冲触发电路，这样三相桥式全控整流电路的各个晶闸管就可以按条件稳定的进行触发，使电路可以正常的运行。KJ041芯片是三相全控桥式触发线路中经常使用的芯片，具有取脉冲形成和电子开关控制封锁双脉冲形成功能 。它可以同时发出六路脉冲触发。
其管脚图如下：
图6 KJ041的管脚排列
表3 KJ041管脚说明
引脚号
符号
功能
用法
1
A
电网A相正半周的触发脉冲输入端：
2
C-
电网C相负半周的触发脉冲输入端：
3
B
电网B相正半周的触发脉冲输入端：
4
A-
电网A相负半周的触发脉冲输入端：
5
C
电网C相正半周的触发脉冲输入端：
6
B-
电网B相负半周的触发脉冲输入端：
7
L
输出脉冲封锁端，
该端高电平封锁输出
8
GND
工作参考地端。
接供电电源的地端；
9
NC
空脚
悬空
10
B-
对应B-与A 的“或”输出端
使用中接触发B相负半周晶闸管的功放单元输入端；
11
C
对应C与B-的“或”输出端
使用中接触发C相正半周晶闸管的功放单元输入端：
12
A-
对应A-与C的“或”输出端
使用中接触发A相负半周晶闸管的功放单元输入端；
13
B
对应B与A-的“或”输出端
使用中接触发B相正半周晶闸管的功放单元输入端；
14
C-
对应B与C-的“或”输出端
使用中接触发c相负半周晶闸管的功放单元输入端；
15
A
对应A 与C-的“或”输出端
使用中接触发A相正半周晶闸管的功放单元输入端；
16
Vcc
系统工作正电压输入端
接控制电路电源
我们按照以上的管脚说明来接外部电路图，其中每个管脚按照说明来接，完成它们各自的功能，它较KJ004芯片接法相对简单一些，同样在集成触发电路中列出了电路图。
2.2.3 同步变压器
同步变压器，为触发脉冲信号提供电压幅值Us。在KJ004芯片中，表中列出引脚8的作用为同步电源信号输入端，使用时要接同步变压器的二次侧，KJ004芯片所接的电压要求为30V，所以我们可求得同步变压器匝数比K的计算公式如下：
K=U1/U2=7.33
同步变压器的电路图如下所示：
图7 同步变压器电路图
同步变压器和整流变压器接在同一电源上，这就保证了触发脉冲与主电路电源的同步。
2.2.4 触发电路模块
电路图如下：
图8 触发电路电路图
该电路模块输出的为6路双脉冲，双脉冲电路比较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可以少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联适用不利。虽可用去磁绕组改善这种情况，但又使触发电路复杂化。因此，常用的是双脉冲触发。
2.3控制及偏移电源电路图如下：
图9 控制及偏移电源电路图
控制电源，包括给定电压，负偏移电压。而给定电压和负偏移电压可以由给定电源来产生。上面电路图中的+Uco就是给定电压，由固态三端稳压器7815产生。而—Up就被称作负偏移电压，由固态三端稳压器7915产生。BR1和BR2桥式电路起整流的作用。C1为整流前滤波，C2为整流后滤波。这个电路成对称结构。
2.4给定电源我们所用的7815属于78系列，而7915属于79系列，都被称为固态三端稳压器。78、79后面的数值代表的就是稳压器所输出的电压数。
用一块7815和一块7915对称连接，公共管脚接地。就可获得一组正负对称的稳压电源，而且输出电压值可通过电位器各自单独调节，也可同步调节。
7815被为三端正稳压器电路，而7915为三端负稳压器电路,它们同为TO-220F封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。由于它们都只有三个引脚，应用方便，所以目前很多工业化生产都用到了这两个系列，而且一般都是对称使用。
其电路图就如下所示：
图10 7815和7915三端稳压器对称连接电路图
其中7815前面的电容作用为改善纹波特性，而7815后面的电容作用为改变负载的瞬态响应。7915前后的电容作用是一样的。
由于三端稳压器只有IN、OUT、GND三个引出端子，所以使用方便，外接元件少，同时又具有性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。
3 主电路器件参数计算3.1整流变压器参数计算三相桥式全控整流电路（反电动势阻感负载）
计算公式如下：
根据自己的设计系统由Ud求U2：
其中Ud=UN=220V,0.9为电网波动系数
1～1.2为考虑各种因素的安全系数。
由于系统电压调节范围：0～220V即Ud的调节范围，我取安全系数为1.1，则求的U2=114.91V，这就是整流电路的副边电压。
变压器一次及二次的相电流
计算公式如下：
I1=KI1Id/K
I2=KI2Id
其中Id=IN，IN=12.5A, KI1=0.816, KI2=0.816.
K为变压器匝数比：三相整流电路（三相变压器）K ==3.306
I1=3.085A，I2=10.2A
变压器的容量S
= 3
=3
S= (+)
经计算可得=3517.241W， =3516.246W,S=3516.74W
3.2晶闸管的额定电压及额定电流额定电压
三相整流电路：
=(2～3) =（2～3） 其中系数我取的是2
额定电流
三相（全控及半波）=(1.5~2)K=(1.5~2) 0.3671.2，系数我取的是1.8
最后计算得=562.94V
=9.909A
3.3平波电抗器的电感计算三相全控桥：L=0.693=63.71mH,其中取（5%~10%）。我取的是10%
4 电力电子器件的保护4.1过电压保护在整流电路中用到了过电压保护，RC过电压抑制电路是最为常用的，它可接于供电变压器的两侧（通常供电网一侧称为网侧，电力电子一侧称为阀侧），或电力电子电路的直流侧。
其部分硬件图如下：
图11 过电压保护
4.2过电流保护电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过流保护。采用快速熔断器是电力电子装置中最有效，应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑：
（1）电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。
（2）电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式来确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可以串接与阀侧交流母线或直流母线中。
（3）快熔的I²t值应小于被保护器件的允许I²t
（4）为保证熔体在正常过载情况下不容快，应考虑时间电流特性。
其部分硬件图如下：
图12 过电流保护
4.3 缓冲电路缓冲电路有称为吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压，du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。缓冲电路可以分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的关断过程过电压和换相过电压，抑制du/dt，减少器件的开通损耗。开通缓冲电路又称为di/dt抑制电路，用于器件开通时电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。
其部分硬件图如下：
图12 缓冲电路保护保护
5 总结一周半的课程设计很快就结束了，时间很短暂。但是很高兴的是，自己在规定时间内完成了任务。在摸索中不断思考，在思考中不断学习，感觉自己获益匪浅。
平时的学习中，我们都努力去硬记书上的公式和概念，由于只是抽象的去记忆，很难形象地将其理解并消化。当遇到新的陌生的问题时，我们很难举一反三，触类旁通。究其原因，这都是由于理论脱离实践，没能很好的将书本上所学的东西领悟，利用起来。而做课程设计是一次很难得的机会，学了一学期的电力电子技术，通过课设可以运用所学的知识。这不仅可以加深我们对理论知识的进一步理解，而且可以培养我们独立思考，冷静分析及动手的能力。
这次的课程设计我们做的是三相桥式全控整流电路，这在我们本学期的学习中是很重要的整流电路，所以我们对它的原理及构造都很熟悉，所以设计起来并不是十分困难，比较困难的是将理论联系实际，如何将书本上的三相桥式全控整流电路的模板经过改进达到我们的要求。而且我们要考虑到保护电路的设计，在工程实践中，保护电路是很大的一块，我们每设计一个电力系统都要考虑到保护的问题，因为我们的器件都是工作电压、电流很大的器件，保护电路是必不可少的极为重要的一部分。
在课程设计中，晶闸管的触发电路的理解和绘制是最难的部分，不过遇到问题，再解决问题，这就是做科学的人必须有的精神。我们学生也应该一样，要有遇到困难，膺任而上的勇气。通过自己的努力，能够一个模块一个模块的将问题分解开来，并一一攻克，这种感觉只有亲力亲为者才能感受到。
做课程设计是累的，但是也是甜的。如果身体上的累能够换来精神上的极大满足，我愿意一直这样累并甜着！
6 参考文献[1]王兆安、黄俊主编著，电力电子技术 机械工业出版社，2005年3月出版
[2]石玉、栗书贤、王文郁编著，电力电子技术题例与电路设计指导 机械工业 出版社，1999年5月出版
[3] 莫正康编著 ，晶闸管变流技术 机械工业出版社,19851
[4]何希才编著，新型集成稳压器应用实例 机械工业出版社，2005年8月
[5]周明宝、瞿文龙编著，电力电子技术 机械工业出版社，1997年出版
