三相半波可控整流电路课程设计

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1、 第 1 页 共 10 页 1 1 引言引言 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。 大多数整流电路由变压器、 整流主电路和滤波器等组成。 当整流负载容量较大， 或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。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。 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

2、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

3、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。 熟悉单相整流电路线路简单，价格便宜，制造、调整、维修都比较容易，但其 输出的直流电压脉动大，脉动频率低。又因为它接在三相电网的一相上，当容量较 大时易造成三相电网不平衡，因而只用在容量较小的地方。一般负载功率超过 4kw 要求直流电压脉动较小时，可以采用三相可控整流电路。悉三相半波可控整流电路 带电阻负载工作原理，研究可控整流电路在电阻负载工作状态。通过设计培养我们 对电子线路的分析与应用能力、电子器件的应用能力。 2 2 设计方案论证设计方案论证 设计题目：三相半波可控整流电路设计 第 2 页

4、共 10 页 2 21 1 电路图电路图 图 2-1 三相半波可控整流电路(电阻性负载)的电路原理图 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。 2 22 2 设计指标设计指标 1）电源电压：三相交流 U2：100V/50Hz 2）输出功率：500W 3）触发角=120 4）纯电阻负载 2 23 3 工作原理工作原理 主电路理论图如图 2-1 所示。假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用 VD 表 示，该电路就成为三相半波可控整流电路

5、。此时，三个二极管对应的相电压中哪一 个的值最大，则该相对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出 整流电压即为该相的相电压，波形如图 2-1 所示。在相电压的交点处，均出现了二 极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。 自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻， 将其作为计算各晶闸管触发角 的起点，即=0。要改变触发角只能是在此基础上增大它，即沿时间坐标轴向右 移。 第 3 页 共 10 页 图 2-2 三相半波可控整流电路电阻负载 时的波形 图 2-3 三相半波可控整流电路电阻负载 时的波形 第 4 页 共 10 页 图 2-4 三相半波可控整

6、流电路电阻负载 时的波形 稳定工作时，三个晶闸管的触发脉冲互差 120，规定t=/6 为控制角的 起点，称为自然换相点。三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电 压正半周波形的交叉点，在各相相电压的/6 处，即t1、t2、t3，自然换 相点之间互差 2/3，三相脉冲也互差 120。 在t1 时刻触发 VT1，在t1t2 区间有 uuuv、uuuw，u 相电压最高， VT1 承受正向电压而导通， 输出电压 uduu。 其他晶闸管承受反向电压而不能导通。 VT1 通过的电流 iT1 与变压器二次侧 u 相电流波形相同，大小相等。 在t2 时刻触发 VT2，在t2t3 区间 v 相电压最高，由于 uuuv，VT2 承受正向电压而导通，uduv。VT1 两端电压 uT1=uu-uv= uuv30时 3）晶闸管额定电压 晶闸管电压定额 （一般取额定电压为正常工作电压时晶闸管所承受峰值电压的 2-3 倍） N U=(23) 2 6U N U=（4