1、三相半波整流电路三相半波整流电路 一、引言 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。 整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。当整 流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用
2、三相整流电路。其交流侧由三相电源 供电。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、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波 的基础上进行分析。 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
3、，直流调速系统一直在调速 系统领域内占重要位置。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。 二、设计任务 设计一三相半波整流电路，直流电动机负载，电机技术数据如下： Unom=220V，Inom=308A，nnom=1000r/min，Ce=0.196V min/r，Ra=0.18。 （1）方案设计。 （2）完成主电路的原理分析，过主要元件的选择。 （3）触发电路保护电路的设计。 （4）利用 MATLAB 仿真软件建模并仿真，获取电压电流波形，对结果进行分析。 （5）撰写设计说明书。 三、三、设计方案选择及论证设计方案选择及论证 本文
4、主要完成三相半波整流电路的设计，通过 MATLAB 软件的 SIMULINK 模块建模并仿真，进而得到仿真电压电流波形。 分析采用三相半波整流电路反电动势负载电路， 如图 1 所示。 为了得到零线， 变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免 3 次谐波流入电网。三 个晶闸管分别接入 a、b、c 三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法， 这种接法触发电路有公共端，连线方便。 图 1 三相半波整流电路共阴极接法反电动势负载原理图 直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势 E。如果暂不考 虑电动机的电枢电感时， 则只有当晶闸管导通相的变压器二次电压瞬时值大于反 电动势时
5、才有电流输出。此时负载电流时断续的，这对整流电路和电动机负载的 工作都是不利的，实际应用中要尽量避免出现负载电流断续的工作情况。 四、总体电路设计四、总体电路设计 2.1 主电路组成 三相半波整流电路主要由变压器、 半波整整流流晶闸管及各级保护电路组成。 由于电网 电压通常与直流电机工作的正常电压， 存在差别所以通常在整流变换是需要对电网电压进行 变压，此外为了减少整流电路的多次谐波，通常变压器需要三角形Y 接法，此外由于晶闸 管在整流工作过程中存在过电压、过电流快速关断、快速导通的过程，所以需要在主电路中 设置过电压、过电流以及缓冲电路，具体框图如下： 电网 变压器 整流电路 负载 过电压抑
6、制电路 缓冲电路 过电流保护 五、各功能模块电路设计五、各功能模块电路设计 5.1 触发电路的设计 如图 5 所示为触发电路。由三片集成触发电路芯片 KJ004 和一片集成双脉 冲发生器芯片 KJ041 形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成 完整的。触发电路产生的触发信号用接插线与主电路各晶闸管相连接。该电路可 分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。 图 5 三相半波整流电路触发电路 5.2 保护电路的设计 电力电子电路中保护电路包括过电压保护和过电流保护。 过电压保护一般采用 RC 过电压抑制电路，RC 过电压抑制电路可接于供电 usa 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 K J004 K J004 -15V +15V 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9 14 13 12 8 16 15 K J004 R P6 R P3 (1 6脚 为 6路 单 脉 冲 输 入 ) 1 2 3 4 5 6 7 11 10 9
