电子与电气工程系课程设计三相桥式全控整流电路的设计.doc

电力电子 课程设计报告 （20112012学年 第一学期）题 目 三相桥式全控整流电路的设计系 别 电子与电气工程系专 业 电子信息工程班 级 *学 号 *姓 名 *指导教师 *完成时间 2011年12月16号评定成绩目 录一、设计的目的3二、设计的内容与要求3三、设计方案3四、软件、硬件设计错误！未定义书签。五、设计总结错误！未定义书签。六、参考文献8一、设计的目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法二、设计的内容与要求2.1设计任务设计一个三相可控整流电路使其输入电压:三相交流线电压220伏 .50赫兹.输出功率:1KW2.2 设计要求使其输入电压:三相交流线电压220伏 .50赫兹.输，出功率:1KW，负载为阻感性负载三、设计方案3.1主电路设计3.1.1电路的设计原理主电路晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。在wt1wt2在期间A相电压最高，B相电压最低，在触发脉冲作用下，VT6,VT1同时导通，电流从A相经VT1负载VT6流回B相负载上得到Vab线电压。Wt2开始A相电压保持最高C相电压最低，此时触发脉冲Ug2触发VT2管导通，迫使VT6受反压而关断，负载电流从VT6换到VT2，因此wt2wt3期间电流经A相VT1负载VT2C相，负载上得到Uac线电压。以此类推负载电压波形Ud如上图所示。带阻感性负载时，三相桥式全控整流电路的角移向范围为02，取=60°3.1.2定量分析在以上的分析中已经说明，整流输出的波形在一周期内脉动6次，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1/6周期）进行计算即可。此外，以线电压的过零点为时间坐标的零点，于是可得当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载60o时）的平均值为Ud=1.35U2cos=1.35*220*0.5=148.5V输出电流平均值Id=Ud/R=148.5/6=24.75A变压器二次侧电流的有效值I2=0.816Id=20.196A晶闸管参数：理想变压器二次侧电压U2=77.46V1.额定电压：U额=(23)U2=(23)×77.46=379.47V569.21V2.额定电流：IVT(AV)=0.368Id=0.368*Ud/R=11.12 A ，取（1.52）倍IVT(AV) ，所以IVT(AV) =16.6822.23 A根据国产晶闸管的型号：（KP型）可选用具体型号为KP304G3.2 保护电路的设计3.2.1 主电路的过电压保护抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的副度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。3.2.2 晶闸管的过电压保护晶闸管的过电压能力较差，当它承受超过反向击穿电压时，会被反向击穿而损坏。如果正向电压超过管子的正向转折电压，会造成晶闸管硬开通，不仅使电路工作失常，且多次硬开关也会损坏管子。因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压，常采用简单有效的过电压保护措施。对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护，我们使用阻容吸收保护电路，电路图下：3.2.3 晶闸管的过电流保护当交流装置内部管子损坏，触发或控制系统发生故障，可逆传动环流过大或逆变失败，交流电压过高过低或缺相、负载过载等，均会引起装置中电力电子器件的电流超过正常工作电流。由于电子器件的电流过载能力比一般电气设备低得多，因此，必须对晶闸管设置过电流保护，这里采用最佳的方案：快速熔断器保护：3.3触发电路与主电路的同步为实现触发脉冲和加于晶闸管的电源电压之间必须保持频率一致和相位固定，即同步。利用一个同步变压器，将其一侧接入为主电路供电的电网，其二次侧提供同步电压信号，这样，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终保持一致的。再是触发电路的定相，即选择同步电压信号的相位，以保证触发电路相位正确。由三块KC04,一块KC41C可组成触发组件，用于三相桥式全控变流器的触发，外部接线见图3.4各元件参数的计算与选择3.4.1参数的计算晶闸管阻容吸收元件参数可按表3所提供的经验数据选取，电容耐压一般选晶闸管额定电压1.11.5倍。晶闸管额定电流IT(AV)/A1000500200100502010电容C/UF210.50.250.20.150.1电阻R/欧姆2510204080100由题意用电容为0.15UF，电阻为80欧姆。对于主电路的保护，电容C=6I0%S/U2/U2,电阻R2.3 U2* U2对于晶闸管的过电流保护，快速熔断器的熔体采用一定的银质熔丝，周围充以石英砂填料，构成封闭式熔断器。与晶闸管串联时快熔额定电流选用要考虑熔体额定电流Ird是有效值，其值应小于被保护晶闸管的额定有效 值，同时要大于流过晶闸管实际最大有效值Itm。即1.57 IVT(AV) =1.57*30A=47.1A Itm=1.414*20.196A=28.56A。所以选用KP30型晶闸管。3.4.2 参数的选择我们选用国产KP30-4G。参数如下.选用电阻6欧姆。通态平均电流30A，断态重复峰值电压，反向重复峰值电压1003000V，断态不重复平均电流，反向不重复平均电流小于等于2毫安，额定结温100摄氏度，门极触发电流8150mA,门极触发电压小于等于3.5V，断态电压临界上升率du/dt=251000V/us，通态电流临界上升率di/dt=25500A/us，浪涌电流560A。整流变压器的参数，假设变压器是理想的。U2=Ud/2.3463.46V.所以变压器的匝数比为220/63.46=11000/3173.变压器一、二次容量为S2=3 U2I2=3*63.46*20.196=3844.91VA 。六、心得体会从12月13日12月16日这段时间，我参加了电力电子课程设计实训。虽然时间短暂，但收获颇丰，感觉受益匪浅。我深切体会到了电力电子技术的重要性，在老师的指导下，我们努力完成了电路的设计，明白了实践是离不开知识的。参考文献1. 顾卫钢.手把手教你学DSP基于TMS320X281x. 北京：北京航空航天大学出版社,2011.42. 苏奎峰,吕强等.TMS320X281x DSP原理及C程序开发北京航空航天大学出版社,20083. TMS320F281x Data Sheet. Texas Instruments.4. TMS320F28x Control and Interrupts Reference Guide. Texas Instruments.5. TMS320F28x Event Manager (EV) Reference Guide. Texas Instruments.6. TMS320F28x Optimizing CC+ Compiler Users Guide. Texas Instruments.7. TMS320F28x DSP CPU and Instruction Set Reference Guide. Texas Instruments.