1、 电力电子技术电力电子技术 课程设计课程设计 题 目 院 系 专 业 姓 名 年 级 指导教师 年 月 2 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。 本文主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理 及控制电路图,由工频三相电压 380V 经升压变压器后由 SCR(可控硅)再整流为 直流供负载用。但是由于工艺要求
2、大功率,大电流,高电压,因此控制比较复杂,特 别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成 设备损坏。 本电路图主要由芯片 C8051-F020 微控制器来控制并在不同的时刻 发出不同的脉冲信号去控制 6 个 SCR。在负载端取出整流电压,负载电流到 C8051-F020 模拟口,然后由 MCU 处理后发出信号控制 SCR 的导通角的大小。 在本课题设计开发过程中,我们使用 KEIL-C 开发软件,C8051 开发系统及 PROTEL-99,并最终实现电路改造设计,并达到预期的效果。 关键字：MCU ; SCR; 电力电子; 导通角; KEIL-C 3 目 录 摘要2
3、 1、 原理及方案4 2、 主电路的设计及器件选择5 2.1 三相全控桥的工作原理5 2.2 参数计算7 3、触发电路设计10 3.1 集成触发电路10 3.2 KJ004 的工作原理10 3.3 集成触发器电路图11 4、保护电路的设计13 4.1 晶闸管的保护电路13 4.2 交流侧保护电路14 4.3 直流侧阻容保护电路15 5、MATLAB 建模与仿真16 5.1 MATLAB 建模16 5.2 MATLAB 仿真18 5.3 仿真结构分析19 课程设计体会21 4 1 原理及方案 三相桥式全控整流电路系统通过变压器与电网连接，经过变压器的耦合，晶 闸管主电路得到一个合适的输入电压，使
4、晶闸管在较大的功率因数下运行。变流 主电路和电网之间用变压器隔离，还可以抑制由变流器进入电网的谐波成分。保 护电路采用 RC 过电压抑制电路进行过电压保护，利用快速熔断器进行过电流保 护。 采用锯齿波同步 KJ004 集成触发电路， 利用一个同步变压器对触发电路定相， 保证触发电路和主电路频率一致， 触发晶闸管， 使三相全控桥将交流整流成直流， 带动直流电动机运转。 结构框图如图 1-1 所示。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三 个部分。框图中没有表明保护电路。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电 路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使 主电路中晶闸管触发导通工作， 经过整流后的直流电通给直流电动机， 使之工作。 图 1-1 三相桥式全控整流电路结构图 电源 三相桥式全控整流电路 直流电动机 同步电路 集成触发器 触 发 信 号 触 发 模 块 5 2 主电路的设计及器件选择 实验参数设定负载为 220V、305A 的直流电机，采用三相整流电路，交流测 由三相电源供电，设计要求选用三相桥式全控整流电路供电，主电路采用三相全 控桥。 2.1 三相全控桥的工作原理 如图 2-1 所示，为三相桥式全控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢 电感与电枢电阻，故为阻感负载。习惯将其中阴极连接在
