電力電子課程設(shè)計(jì)---三相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓

2、器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路的種類有很多，有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：整流，變壓，觸發(fā)，過電壓，保護(hù)電路。</p><p><b>　　目

3、 錄</b></p><p>　　1主電路設(shè)計(jì)及原理1</p><p>　　1.1 主電路設(shè)計(jì)1</p><p>　　1.2 主電路原理說明1</p><p>　　2 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 電路圖的選擇5</p><p>　　2.2 觸發(fā)電路原理說

4、明6</p><p>　　3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 過電壓保護(hù)8</p><p>　　3.2 過電流保護(hù)10</p><p>　　4 各參數(shù)的計(jì)算12</p><p>　　4.1 輸出值的計(jì)算12</p><p>　　4.2 輸出波形的分析14</p&

5、gt;<p><b>　　5 應(yīng)用舉例15</b></p><p><b>　　6 心得體會(huì)16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p>　　第一章 緒論</p><p>　　整流電路技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用極廣。如調(diào)壓

6、調(diào)速直流電源、電解及電鍍的直流電源等。整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。

7、變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路的種類有很多，有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。</p><p>　　把交流電變換成大小可調(diào)的單一方向直流電的過程稱為可控整流。整流器的輸入端一般接在交流電網(wǎng)上。為了適應(yīng)負(fù)載對電源電壓大小的要求，或者為了提高

8、可控整流裝置的功率因數(shù)，一般可在輸入端加接整流變壓器，把一次電壓U1，變成二次電壓U2。由晶閘管等組成的全控整流主電路，其輸出端的負(fù)載，我們研究是電阻性負(fù)載、電阻電感負(fù)載（如直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，滑差電動(dòng)機(jī)的電樞線圈等）。以上負(fù)載往往要求整流能輸出在一定范圍內(nèi)變化的直流電壓。為此，只要改變觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)脈沖送出的早晚，就能改變晶閘管在交流電壓U2一周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間，這樣負(fù)載上直流平均值就可以得到控制。</p><

9、;p>　　三相橋式全控整流電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1主電路設(shè)計(jì)及原理</b></p><p><b>　　1.1 主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　其原理圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 三相橋式全控整理電路原理圖</p><p>　　習(xí)

10、慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1、VT3、 VT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5， 共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT

11、3－VT4－VT5－VT6。</p><p>　　1.2 主電路原理說明</p><p>　　整流電路的負(fù)載為帶反電動(dòng)勢的阻感負(fù)載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角α=0o時(shí)的情況。此時(shí)，對于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對于共陽極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽極組和共陰極

12、組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí)電路工作波形如圖2所示。</p><p>　　圖2 反電動(dòng)勢α=0o時(shí)波形</p><p>　　α=0o時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，

13、以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓 ud1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓ud = ud1－ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。</p><p>　　直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的是最

14、?。ㄘ?fù)得最多）的相電壓，輸出整流電壓 ud為這兩個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的一個(gè)，因此輸出整流電壓ud波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。</p><p>　　由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢Li，它的極性事阻止電流變化的。當(dāng)電流增加時(shí)，它的極性阻止電流增加，當(dāng)電流減小時(shí)，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平

15、直，電感無窮大時(shí)趨于一條平直的直線。</p><p>　　為了說明各晶閘管的工作的情況，將波形中的一個(gè)周期等分為6段，每段為60o，如圖2所示，每一段中導(dǎo)通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示。由該表可見，6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。</p><p>　　表1 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α=0o時(shí)晶閘管工作情況</p><p&

16、gt;　　圖3 給出了α=30o時(shí)的波形。從ωt1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60o與α＝0o時(shí)的情況相比，一周期中ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表1的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30o,組成 ud 的每一段線電壓因此推遲30o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流 ia 的波形，該波形的特

17、點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的120o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。</p><p>　　圖3 α=30o時(shí)的波形</p><p>　　由以上分析可見，當(dāng)α≤60o時(shí)，ud波形均連續(xù)，對于帶大電感的反電動(dòng)勢，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。當(dāng)α＞60o時(shí)，如α＝90o時(shí)電

18、阻負(fù)載情況下的工作波形如圖4所示，ud平均值繼續(xù)降低，由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，使得ud的值出現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)電感足夠大時(shí)，ud中正負(fù)面積基本相等，ud平均值近似為零。這說明帶阻感的反電動(dòng)勢的三相橋式全控整流電路的α角的移相范圍為90度。</p><p>　　圖4 α＝90o時(shí)的波形</p><p><b>　　2 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)</b></p>&

19、lt;p>　　2.1 電路圖的選擇</p><p>　　晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管具有下面的特性：</p><p>　　當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，無論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。</p><p>　　晶閘管承受正向陽極電壓

20、時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。</p><p>　　晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何變化，晶閘管都保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。</p><p>　　晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。</p><p>　　圖5 雙脈沖觸發(fā)電路</p><p>　　根

21、據(jù)晶閘管的這種特性，通過控制晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻，就能控制整流電路的觸發(fā)角的大小。在整流電路合閘啟動(dòng)過程中或電流斷續(xù)時(shí)，為確保電路的正常工作，需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有觸發(fā)脈沖。在觸發(fā)某個(gè)晶閘管的同時(shí)，給序號(hào)緊前的一個(gè)晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。即用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿相差60o，脈寬一般為20o ~30o，稱為雙脈沖觸發(fā)。雙脈沖電路較復(fù)雜，但要求的觸發(fā)電路輸出功率小。觸發(fā)電路如圖5所示。</p><p&

22、gt;　　2.2 觸發(fā)電路原理說明</p><p>　　如圖5所示，觸發(fā)電壓的形成用KJ004芯片完成。KJ004電路由同步檢測電路、鋸齒波形成電路、偏形電壓、移相電壓及鋸齒波電壓綜合比較放大電路和功率放大電路四部分組成。電原理見下圖：鋸齒波的斜率決定于外接電阻R6、RW1,流出的充電電流和積分電容C1的數(shù)值。對不同的移相控制電壓VY,只有改變權(quán)電阻R1、R2的比例,調(diào)節(jié)相應(yīng)的偏移電壓VP。同時(shí)調(diào)整鋸齒波斜率電位

23、器RW1,可以使不同的移相控制電壓獲得整個(gè)移相范圍。觸發(fā)電路為正極性型,即移相電壓增加,導(dǎo)通角增大，R7和C2形成微分電路,改變R7和C2的值可以獲得不同的脈沖輸出。KJ004芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示。</p><p>　　圖6 KJ004芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雙脈沖信號(hào)的形成與控制用KJ041六路雙脈沖形成器完成，KJ041是三相全控橋式觸發(fā)線路中必備的電路，具有雙脈沖形成和

24、電子開關(guān)控制封鎖功能。實(shí)用塊有電子開關(guān)控制的KJ041電路組成邏輯控制，適用于正反組可逆系統(tǒng)。</p><p>　　如圖5所示，KJ041的1-6腳管為單脈沖信號(hào)輸入。把單脈沖信號(hào)由10-15腳管兩兩同時(shí)輸出形成雙脈沖信號(hào)，10-15腳管兩兩同時(shí)輸出對應(yīng)輸送給VT6-VT1晶閘管。</p><p>　?。?）假設(shè)在t1時(shí)刻15腳管開始給VT1晶閘管輸送脈沖信號(hào)，則經(jīng)過60度后14腳管開始給

25、VT2晶閘管雙脈沖信號(hào)，即只有15腳管和14腳管有信號(hào)輸出，其他腳管沒信號(hào)輸出，則此時(shí)VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　?。?）再過60度后，15腳管停止輸出信號(hào)，而13腳管開始給VT3輸出信號(hào)，即只有14腳管和13腳管有信號(hào)輸出，其他腳管沒信號(hào)輸出，此時(shí)VT2和VT3同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　?。?）再過60度后，14腳管停止輸出信號(hào)，而12腳管開始給VT4輸出信號(hào)，即只有

26、13腳管和12腳管有信號(hào)輸出，其他腳管沒有輸出信號(hào)，此時(shí)VT3和VT4同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　?。?）再過60度后，13腳管停止輸出信號(hào)，而11腳管開始給VT5輸出信號(hào)，即只有12腳管和11腳管有信號(hào)輸出，其他腳管沒有信號(hào)輸出，此時(shí)VT4和VT5同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　?。?）再過60度后，12腳管停止輸出信號(hào)，而10腳管開始給VT6輸出信號(hào)，即只有11腳管和10腳管有信號(hào)輸出

27、，其他腳管沒有信號(hào)輸出，此時(shí)VT5和VT6同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　?。?）再過60度后，11腳管停止輸出信號(hào)，而15腳管開始給VT1輸出信號(hào)，即只有10腳管和15腳管有信號(hào)輸出，其他腳管沒有信號(hào)輸出，此時(shí)VT6和VT1同時(shí)導(dǎo)通；</p><p>　　重復(fù)以上步驟即得到三相橋式全控整流電路要求的觸發(fā)信號(hào)。</p><p><b>　　3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

28、</b></p><p>　　較之電工產(chǎn)品，電力電子器件承受過電壓、過電流的能力要弱得多，極短時(shí)間的過電壓和過電流就會(huì)導(dǎo)致器件永久性的損壞。因此電力電子電路中過電壓和過電流的保護(hù)裝置是必不可少的，有時(shí)還要采取多重的保護(hù)措施。</p><p><b>　　3.1 過電壓保護(hù)</b></p><p>　　電源側(cè)過電壓電力電子設(shè)備一般都經(jīng)

29、變壓器與交流電網(wǎng)連接，電源變壓器的繞組與繞組、繞組與地中間都存在著分布電容，如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 交流則過電壓</b></p><p>　　變壓器一般為降壓型，即電源電壓u高于變壓器次級(jí)電壓。電源開關(guān)斷開時(shí)，初、次級(jí)繞組均無電壓，繞組間分布電容電壓也為0，當(dāng)電源合閘時(shí)，由于電容兩端電壓不能突變，電源電壓通過電容加在變壓器次級(jí)，使得變壓器次級(jí)電

30、壓超出正常值，它所連接的電力電子設(shè)備將受到過電壓的沖擊。</p><p>　　在進(jìn)行電源拉閘斷電是也會(huì)造成過電壓，在通電的狀態(tài)將電源開關(guān)斷開使激磁電流從一定得數(shù)值迅速下降到0，由于激磁電感的作用電流的劇烈變化將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，因?yàn)殡妷簽長di/dt，在電感一定得情況下，電流的變換越大，產(chǎn)生的過電壓也越大。這個(gè)電壓的大小與拉閘瞬間電流的參數(shù)值有關(guān)，在正弦電流的最大值時(shí)斷開電源，產(chǎn)生的di/dt最大，過電壓也就越

31、大?？梢?，合閘時(shí)出現(xiàn)的過電壓和拉閘時(shí)出現(xiàn)的過電壓其產(chǎn)生的機(jī)理是完全不同的。</p><p>　　在電力電子設(shè)備的負(fù)載電路一般都為電感性，如果在電流較大時(shí)突然切除負(fù)載，電路中會(huì)出現(xiàn)過電壓，熔斷器的熔斷也會(huì)產(chǎn)生過電壓。另外電力電子器件的換相也會(huì)使電流迅速變化，從而產(chǎn)生過電壓。上述過電壓都發(fā)生在電路正常工作地狀態(tài)，一般叫做操作過電壓。</p><p>　　雷擊和其他電磁感應(yīng)也會(huì)在電力電子設(shè)備中感

32、應(yīng)出過電壓，這類過電壓發(fā)生地時(shí)間和幅度的大小都是沒有規(guī)律的，是難以預(yù)測的。</p><p>　　對于上面的這些過電壓，我們可以采用下面的措施進(jìn)行保護(hù)：</p><p><b>　?。?）阻容保護(hù)</b></p><p>　　過電壓幅度一般都很大，但是其作用時(shí)間一般卻都是很短暫的，即點(diǎn)電壓的能量并不是很大的。利用電容兩端的電壓不能突變這一特點(diǎn)，將

33、電容器并聯(lián)在保護(hù)對象的兩端，可以達(dá)到過電壓保護(hù)的目的，這種保護(hù)方式叫做阻容保護(hù)。起保護(hù)作用的電容一般都與電阻串聯(lián)，這樣可以在過電壓給電容充電的過程中，讓電阻消耗過電壓的能量，還可以限制形成的寄生的震蕩。圖8為電源側(cè)阻容保護(hù)原理圖。圖（a）為單相阻容保護(hù)電路，圖（b）和圖（c）為三相阻容保護(hù)電路，RC網(wǎng)絡(luò)連接成星型，如圖（b），也可以連接成三角型，如圖(c)。電容越大對過電壓的吸收作用越明顯。</p><p>&l

34、t;b>　　圖8 阻容保護(hù)</b></p><p>　　在途圖9中，圖（a）為單相阻容保護(hù)，阻容網(wǎng)絡(luò)直接接在電源端，吸收電源過電壓。圖（b）為接線形式為星型的三相阻容保護(hù)電路，平時(shí)電容承受電源相電壓。圖（c）為接線三角型的三相阻容保護(hù)電路，平時(shí)電容承受電源相電壓。顯然，三角型接線方式電容的耐壓要為星型接線的倍。但是無論哪種接線，對于同一電路，過電壓的能量是一樣的，電容的儲(chǔ)能也應(yīng)該相同，所以星型接

35、線的電容容量應(yīng)為三角型倍。也就是說兩種接線方式電容容量和耐壓的乘積是相同的。</p><p>　?。?）整流式阻容保護(hù)</p><p>　　阻容保護(hù)電路的RC直接接于線路之間，平時(shí)支路中就有電流流動(dòng)，電流流過電阻必然要造成能量的損耗并使電阻發(fā)熱。為克服這些缺點(diǎn)可采用整流式阻容RC保護(hù)電路，阻容式RC保護(hù)電路如圖9所示。</p><p>　　圖9 整流式保護(hù)電路<

36、;/p><p>　　三相交流點(diǎn)經(jīng)過二極管整流橋變?yōu)槊}動(dòng)直流電，經(jīng)過R1給C充電，電路正常工作無過電壓時(shí)電容兩端保持交流電的峰值電壓，而后整流橋給電容回路提供微弱的電流，以補(bǔ)充電容放電所損失的電荷。由于與C并聯(lián)的R2阻值很大，電容的放電非常慢，因此整流橋輸出的電流也非常小。一旦出現(xiàn)過電壓，過電壓的能量被電容吸收，電容的容量足夠大，可以保證此時(shí)電容電壓的數(shù)值在允許范圍之內(nèi)，從而也使電流電壓不超過額定值。過電壓消失后，電容

37、經(jīng)R2放電使兩端電壓恢復(fù)到交流電正常的峰值。由此可以看出，R2越大整個(gè)電路的功耗越小，但過電壓過后電容電壓恢復(fù)到正常的時(shí)間也越長，因此大小收到兩次過電壓時(shí)間最小間隔的限制。</p><p><b>　　3.2 過電流保護(hù)</b></p><p>　　電力電子電路中的電流瞬時(shí)值超過設(shè)計(jì)的最大允許值，即為過電流。過電流有過載荷短路兩種情況。常用的過電路保護(hù)措施如圖10所示

38、。一臺(tái)電力電子設(shè)備可選用其中的幾種保護(hù)措施。針對某種電力器件，可能有些保護(hù)措施是有效的而另外一些是無效的或不合適的，在選用時(shí)應(yīng)特別注意。</p><p>　　圖10 過流保護(hù)電路圖</p><p>　　交流斷路器保護(hù)是通過電流互感器獲取交流回路的電流值，然后來控制交流電流繼電器，當(dāng)交流電流超過整定值時(shí)，過流繼電器動(dòng)作使得與交流電源連接的交流斷路器斷開，切除故障電流。應(yīng)當(dāng)注意過流繼電器的整定

39、值一般要小于電力電子器件所允許的最大電流瞬時(shí)值，否則如果電流達(dá)到了器件的最大電流過流繼電器才動(dòng)作，由于器件耐受過電流的時(shí)間極短，在繼電器和斷路器動(dòng)作期間電力電子器件可能就已經(jīng)損壞。 </p><p>　　來自電流互感器的信號(hào)還可作用于驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)電流超過整定值時(shí)，將所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出封鎖，全控型器件會(huì)由于得不到驅(qū)動(dòng)信號(hào)而立即阻斷，過電流隨之消失；半控型器件晶閘管在封鎖住觸發(fā)脈沖后，未導(dǎo)通的晶閘管不再導(dǎo)通，而已導(dǎo)通

40、的晶閘管由于電感的儲(chǔ)能器件不會(huì)立即關(guān)斷，但經(jīng)一定的時(shí)間后，電流衰減到 0，器件關(guān)斷。這種保護(hù)方式由電子電路來實(shí)現(xiàn)，又叫做電子保護(hù)。與斷路器保護(hù)類似，電子保護(hù)的電流整定值也一般應(yīng)該小于器件所能承受的電流最大值。 </p><p>　　快速熔斷器保護(hù)一般作為最后一級(jí)保護(hù)措施，與其它保護(hù)措施配合使用。根據(jù)電路的不同要求，快速熔斷器可以接在交流電源側(cè)（三相電源的每一相串接一個(gè)快速熔斷器） ，也可以接在負(fù)載側(cè)，還可電路中每

41、一個(gè)電力電子器件都與一個(gè)快速熔斷器串聯(lián)。接法不同，保護(hù)效果也有差異。熔斷器保護(hù)有可以對過載和短路過電流進(jìn)行“全保護(hù)”和僅對短路電流起作用的短路保護(hù)兩種類型。 </p><p>　　撬杠保護(hù)多應(yīng)用于大型的電力電子設(shè)備，電路中電流檢測、電子保護(hù)都是必需的，同時(shí)還要在交流電源側(cè)加一個(gè)大容量的晶閘管。其保護(hù)原理如下：當(dāng)檢測到的電流信號(hào)超過整定值時(shí)，觸發(fā)保護(hù)用的晶閘管，用以旁路短路電流，晶閘管支路中可接一個(gè)小電感用以限制

42、di/dt；驅(qū)動(dòng)電路開通主電路中的所有電力電子器件，以分散短路能量，讓所有器件分擔(dān)短路電流；使交流斷路器斷開，切斷短路能量的來源。經(jīng)一段時(shí)間的衰減短路能量消失，起到保護(hù)作用。</p><p><b>　　4 各參數(shù)的計(jì)算</b></p><p>　　4.1 輸出值的計(jì)算</p><p>　　三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓的波形在一個(gè)周期內(nèi)

43、脈動(dòng)6次，且每次脈動(dòng)的波形相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對一個(gè)脈波（即1/6周期）進(jìn)行計(jì)算即可。此外，因?yàn)樗噪妷狠敵霾ㄐ问沁B續(xù)的，以線電壓的過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)，可得整流輸出電壓連續(xù)時(shí)的平均值為。</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　把和U2=220V代入式（4-1）計(jì)算有。</p><p><b&g

44、t;　　輸出電流平均值為。</b></p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　把E=60V,R=10Ω, 代入式（4-2）計(jì)算有。</p><p>　　變壓器二次側(cè)電流Ia為。</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p&g

45、t;<b>　　代入數(shù)值計(jì)算得</b></p><p>　　將電流波形分解為傅里葉級(jí)數(shù)，以a相為例，將電流正、負(fù)半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)，則有。</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由式（4-4）得電流基波和各次諧波有效值分別為</p><p><b>　?。?/p>

46、4-5）</b></p><p>　　由式（4-3）和式（4-5）可得基波因數(shù)為。</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　同樣從圖3可明顯看出電流基波與電壓的相位差仍為а，故位移因數(shù)仍為</p><p><b>　?。?-7）</b></p>

47、<p><b>　　功率因數(shù)即為</b></p><p><b>　　(4-8)</b></p><p><b>　　把代入計(jì)算得</b></p><p>　　整流電路的輸出視在功率為</p><p><b>　　有功功率為 </b></p

48、><p>　　4.2 輸出波形的分析</p><p>　　時(shí)的輸出波形如圖11所示。</p><p>　　圖11 整流電路的輸出波形</p><p>　　如圖11所示，從ωt1時(shí)刻開始把一個(gè)周期等分為6份，在Wt1時(shí)刻共陰極組VT1晶閘管接受到觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通，此時(shí)陰極輸出電壓Ud1為幅值最大的a相相電壓；到Wt2時(shí)刻下一個(gè)觸發(fā)脈沖到來，此時(shí)a相輸出

49、電壓降低，b相輸出電壓升高，于是陰極輸出電壓變?yōu)閎相相電壓；到Wt3時(shí)刻第三個(gè)脈沖到來，晶閘管VT1關(guān)斷而晶閘管VT2導(dǎo)通，輸出電壓為此時(shí)最高的c相相電壓；重復(fù)以上步驟，即共陰極組輸出電壓Ud1為在正半周的包絡(luò)線。</p><p>　　共陽極組中輸出波形原理與共陰極組一樣，只是每個(gè)觸發(fā)脈沖比陰極組中脈沖相差180度。6個(gè)時(shí)段的導(dǎo)通次序如表1所示一樣，只是Wt1從零時(shí)刻往后推遲30度而已。這樣就得出最后輸出整流電壓

50、為共陰極組輸出電壓與共陽極組輸出電壓的差即</p><p>　　Ud=Ud1-Ud2 (4-9)</p><p>　　而由于電路中大電感L的作用，輸出的電流為近似平滑的一條直線。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流 ia 的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的120o期間，ia為正，由于大電

51、感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。</p><p><b>　　5 應(yīng)用舉例</b></p><p>　　可以設(shè)計(jì)成能進(jìn)行電動(dòng)狀態(tài)--發(fā)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在汽車的發(fā)點(diǎn)裝置里面，其設(shè)計(jì)圖如圖12所示。</p><p>　　圖12 汽車發(fā)電裝置圖</p>

52、<p>　　如圖12所示，當(dāng)汽車在平路或上坡路段行駛時(shí)，調(diào)節(jié)整流電路的觸發(fā)角α使α<90°，這時(shí)候整流電路工作在整流狀態(tài)，三相交流點(diǎn)存儲(chǔ)裝置向M供電使M工作在電動(dòng)狀態(tài)，電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能帶動(dòng)汽車行駛。</p><p>　　當(dāng)汽車行駛在下坡路段時(shí)，調(diào)節(jié)α角使α>90°，使輸出直流電壓Ud平均值為負(fù)值，且|Em|>|Ud|，這時(shí)候整流電路工作在逆變狀態(tài)，位能裝換為電能，

53、M向三相交流電存儲(chǔ)裝置輸送電流，三相交流電存儲(chǔ)裝置接受并存儲(chǔ)電能。</p><p>　　這樣就能使汽車的電源維持較長的供電時(shí)間，而且能夠節(jié)約電能。</p><p><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p>　　我知道電力電子技術(shù)是一門基礎(chǔ)性和支持很強(qiáng)的技術(shù)，但我真正體會(huì)到這一點(diǎn)卻是在這次課設(shè)的過程中。通過本次課程設(shè)計(jì) ，我對電力電子技術(shù)

54、這門課有了很深的了解，對各個(gè)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)更好的掌握。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)，我所設(shè)計(jì)的是三相橋式全控整流電路，開始設(shè)計(jì)時(shí)我遇到了很多的問題，好在后來經(jīng)過仔細(xì)查閱資料，各類圖書，以及老師和同學(xué)的幫助，我順利完成了課設(shè)中的任務(wù)。</p><p>　　在此我要感謝我的指導(dǎo)老師對我的悉心指導(dǎo)，感謝老師在白忙之中給我的幫助。在課程設(shè)計(jì)的過程中我培養(yǎng)了自己獨(dú)立工作的能力，給自己的未來樹立了信心，

55、我相信它會(huì)對我今后的工作、學(xué)習(xí)、生活產(chǎn)生重要影響，我相信這次的課程設(shè)計(jì)會(huì)讓我終身收益！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王兆安、黃俊,電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]王維平,現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，1999 </p><p&