电力电子技术课程设计-考虑变压器漏感时三相桥式全控整流电路的设计.docx

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1、族4片城大牵电力电子技术课程设计题目：考虑变压器漏感时三相桥式全控整流电路的设计学生：学号：院（系）：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：2015年12月25日陕西科技大学电力电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程专业:电气工程及自动化班级：131学生:题目：考虑变压器漏感时三相桥式全控整流电路的设计课程设计从2015年12月7日起到2015年12月25日1、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：在充.分理解三担桥式金.控整流电路工作原理的基础上.，.设计一出三.相桥.式金控.整漉.电.路.带电.阻电感.取较之.电感量.）负载时.考虑变压最漏.电感影响

2、的.电.路原.理图L使用.ESLM软.他对所.谈让的.电路带丕回负载的情况下品闸管.蚊丕同的触发角要求9三9。:和三9Q：各取二个角度.）.进任仿真，分别获得.L.L遁形迸对一所给出的免度计算L.L和工值上一2、对课程设计成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：要求成果.：.）设:.出合理的整流电路图H2Z选择丕同触发角度.，仿真出波形法作计算H3）给一出详细的仿真过程描述和详细的计算步骤和过程33、课程设计工作进度计划:时间设计任务及要求12.7-9号设计不同负载的电路原理图。12.10-13号熟悉PSIM软件。12.14-21号仿真不同角度、不同负载的波形并计算相应数值。12.22-25号

3、完成设计报告指导教师：日期：教研室主任：日期：摘要整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，他的作用是将交流电变为直流电能供给直流用电设备。整流电路应用十分广泛，例如，直流电动机，电镀，电解电源，同步发电机励磁，通讯系统电源等。本文主要分析和研究三相全桥阻感负载考虑变压器漏电感的电路的工作原理，以及负载性质对整流电路的影响，集中分析变压器漏抗对整流电路的影响，在充分理解三相桥式全控整流电路工作原理的基础上，设计出三相桥式全控整流电路带电阻电感（取较大电感量）负载时考虑变压器漏电感影响的电路原理图，使用PSIM软件对所设计的电路带不同负载的情况下晶闸管取不同的触发角（要求Q=90。和V90。各取一

4、个角度）进行仿真，分别获得Ud、Id波形，并对所给出的角度计算Ud、Id和丫值。关键词：整流电路，漏电感，阻感负载，触发角目录1设计背景及任务11.1 背景11.2 设计任务12设计方案22.1 设计基本原理22.2 设计所需器件22.3 基础波形23仿真与计算33.1 仿真软件33.2 仿真设计43.3 三相桥式全控整流电路带阻感负载。=90。时仿真43.4 三相桥式全控整流电路带阻感负载=30。时仿真53.5 漏电感对整流电路的影响74总结74.1总结体会7参考文献91设计背景及任务Ll背景“整流电路”(recMfyingcircuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变

5、压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上

6、称单向脉动性直流电压。1.2设计任务设计出三相桥式全控整流电路带电阻电感(取较大电感量)负载时考虑变压器漏电感影响的电路原理图，使用PSlM软件对所设计的电路带不同负载的情况下晶闸管取不同的触发角要求：=90和90各取一个角度进行仿真，分别获得必、L波形，并对.所给出的角度计算Ud、Id和Y值。2设计方案2.1 设计基本原理图2-1三相桥式全控整流电路原理图原理图如2-1所示，习惯将其中阴极连接在一起的三个晶闸管VTi、VT3、VTs称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管VT八VT6、VTz称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从一至六的顺序导通。为此将晶闸管按如图所示的顺序编号，即共阴极组

7、中与a、b、C三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3.VT5,共阳极组中与a、b、C三相电源相接的三个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2o从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VTi-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6O2.2 设计所需器件三相变压器、晶闸管、触发脉冲、阻感负载。2.3 基础波形600.00400.0020000000200.00400.00图表2-3三相输出线电压六脉波3仿真与计算3.1 仿真软件运用PSIM进行仿真。PSlM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。PSlM全称PoWerSimUlatie)n。PSlM是由SIMCAD和SIMV

8、IEM两个软件来组成的。PSlM具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。PSlM具有强大的仿真引擎，PSlM高效的算法克服了其它多数仿真软件的收敛失败、仿真时间长的问题，因此应用范围广泛。例如，电力电子电路的解析，控制系统设计，电机驱动研究，和其他公司的仿真器连接等。在经过简单的了解之后开始试用，软件很好上手操作简单，经过一周的使用之后已经基本了解其功能。3.2 仿真设计在实际生活中，变压器绕组总有漏电感，该漏电感可用一个集中的电感LB表示，并将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变

9、,因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。3.3 三相桥式全控整流电路带阻感负载=90。时仿真Q=90。时，仿真电路图如3-1所示：三相全桥阻感负载带漏电感整流电路（a=90。）图3-1：三相全桥阻感负载仿真电路图负载输出波形Ud与Id如图3-2所示:X=ry=1000.001=0.1R=5OnnUll=2.34Z721+co-AU(3-1)U=%O(3-2)LL(3-3)K因为=90。所以CoSa=O成2.343l+co-+aj解方程组得：Ud=L4=29.57Vd3X+5?/”=5.91442Icosa-cos(a/)=-fJi-(3-4)6C2/=0.873.4三相桥式全控整流电路

10、带阻感负载=30。时仿真a=30。时，仿真电路图如3-3所示:三相全桥阻感负载带漏电感整流电路（a=30）60 ISO180 270300 390L图3-3三项全桥阻感负载带漏电感整流电路负载输出波形Ud与Id如图3-4所示：图3-4：=30o时的输出波形LB=O.001，R = 5.所给参数：co=2f=I(M)rad/sX=L=3140.001=().1Ud=2.342cosa-AU(3-5)=(3-6)=0-7)K因为a=30所以CoSa=2解方程组得：Ud=变史心4=191.2V3X+旗/=38.24A2CoSa-Cos(+?)=(I(3-8)而7=9.833.5漏电感对整流电路的影响

11、1、出现换相重叠角，整流输出电压平均值降低。2、整流电路的工作状态增多。3、晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。4、换相时晶闸管的安全开通出现缺口产生正的dudt,可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。5、换相使电网电压出现缺口，称为干扰源。4总结4.1总结体会这次电力电子课程设计经过一个多月的努力，终于完成。首先，非常感谢陈老师对我们的精心指导，通过这次电力电子技术课程设计，我深入理解了课本上所学习的知识，和对PSlM仿真软件的熟练运用，使我对电力电子技术这门课程有了一个新的认识。电力电子技术在我们的生活中应用的范围十分广泛，不仅运用于一般工业也广泛应用于交通运输电力系统，通信

12、系统，计算机系统，新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其它领域中也有着广泛的应用。在这门课程中，我学到各种电力电子器件的特性及应用，还学到整流，逆变，斩波，交流变换等经典电路，这次课程设计，我们做的三相桥式全控整流电路，主要是对晶闸管的触发角度的控制，以及漏电感对整流电路的影响。我认为不能只局限于课本上的理论知识，想要真正的学好这们课，必须将理论应用于实践，由于电力电子器件价格一般较昂贵，作为大学生无法负担，但是可以用PSIM仿真软件进行模拟实践，从而对课本知识加深理解。这门课程的前景大好，在未来有非常大的应用，所以有必要将这门课程扎扎实实的学好。参考文献11王兆安、刘进军.电力电子技术基础.西安交通大学.机械工业出版社.2009【2】邱关源.电路第五版.西安交通大学.高等教育出版社.20063陈景文.电力电子技术基础实验任务书.陕西科技大学教务处.2015