1、三相可控整流技术课程设计 1 一一 设计方案设计方案 1.11.1 设计任务及要求设计任务及要求 采用三相可控整流电路（三相全控桥、三相半控桥或三相半波整流电路） ，电阻-电 感性（大电感）负载，R2.5，额定负载 Id20A,电流最大负载电流 Idmax25A。 保证电流连续的最小电流为 Idmin5A。并完成三相可控主电路设计及参数计算，计算 整流变压器参数，选择整流元件的定额，触发电路设计，讨论晶闸管电路对电网的影响 及其功率因数。 1.21.2 方案论证方案论证 1.2.11.2.1 主电路主电路 方案一： 采用三相半波可控整流， 三相半波整流电路的变压器二次侧必须接成星形， 而一次侧
2、只能接成三角形，避免三次谐波流入电网，其主电路采用三个晶闸管分别接三 相电源，三相半波可控整流电路的主要缺点在于其二次电流中含有直流分量，使得铁芯 容易磁化，一般比较少用。 方案二： 采用三相桥式全控整流电路， 三相全控桥相当于两个三相半波整流的串联， 是运用最广泛的整流电路，其主电路有六个晶闸管，习惯分为共阴极组和共阳极组，由 于需要保证同时有两个晶闸管导通，一般采用双脉冲触发。 方案三：三相半控桥式整流，在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中， 可采用比三相全控整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路，它相当余把三相全 控桥的共阴极的晶闸管换为二极管，但是其缺相时容易发生故障。 桥
3、式整流电路中的晶闸管可以用全控型器件 IGBT 替代，但虽然 IGBT 控制更加灵活 和准确，但是其成本比较高，且控制电路要求高，所以一般对于不需要逆变的整流电路 多采用晶闸管。 通过综合考虑，在本设计中采用三相全控桥式整流电路。 1.2.21.2.2 触发电路触发电路 方案一：可以依据触发电路的原理，自己用基本元件设计，但是这种电路的可靠性 不高，工作不稳定且原理设计复杂。 方案二：采用专门的集成芯片，用于产生各种电力电子器件触发脉冲的集成芯片有 很多，而且工作稳定，性价比高，且电路简单便于使用，常用的用于产生晶闸管触发脉 冲的芯片有 KC041、KC04、TC785、TC787 等，TC7
4、87 和 TC785 是新一代产品，更便于控 制和使用。 方案三：采用单片机产生触发脉冲，单片机结合外围器件来控制可控硅的触发。同 时，还将锁相环技术及过零触发的方法引入触发脉冲的生成中，提高了触发脉冲的稳定 三相可控整流技术课程设计 2 性以及对称性。此外，还可采用软件编程得到触发角可调的触发脉冲。单片机对三相全 波全控桥整流触发的控制。这对提高三相全波全控桥整流装置的可靠性具有积极作用。 通过综合考虑，本设计采用 TC787 集成芯片做为触发电路的主体用来产生移相可达 0-180 度，且脉冲宽度可调的触发电路。 1.2.31.2.3 控制电路控制电路 方案一：控制 TC787 的管脚 4
5、的电压来改变触发角，其电压范围为 0-15V 对应的触 发角为 0-180 度，可以通过滑动变阻器来改变管脚 4 的电压来实现连续调压。 方案二：通过单片机对输出电压采样，在经过 PID 算法，输出控制管脚 4 的电压， 这种控制是闭环控制，输出电压更加稳定，而且更加方便于监控和控制。 考虑到设计的复杂度，本次设计采用比较简单的方案一。 TC787 还可以通过改变管脚 13 上的电容来改变脉冲宽度， 一般采用可调电容或固定 电容。 三相可控整流技术课程设计 3 二二 单元单元电路设计电路设计 2.1 2.1 主电路主电路 2.1.12.1.1 整流桥整流桥 本设计中采用的三相全控桥由六个晶闸管
6、组成，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。在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行 控制的，控制角都是。由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流 电压 为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的 最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。为了分析方便，使三相全控桥的 六个晶闸管触发的顺序是 1-2-3-4-5-6， 晶 闸管是这样编号的： 晶闸管 VT1 和 VT4 接 a 相，晶闸管 KP3 和 VT6 接 b 相，晶管 VT5 和 KP2 接 c 相。 晶闸管 VT1、VT3、 VT5 组成共 阴极组，而晶闸管 VT2、VT4、VT6 组成共阳极组。 为了搞清楚变化时 各晶闸管 的导通规律，分析输出波形的变化 规则，下面研究几个特殊控制角， 先分 析=0 的情况，也就是在自然 换相点触发换相时的情况,图 2.1 是电路接线图。具体 工作原理见第三章。 图图 2.12.1
