2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  目錄</b></p><p><b>  1.原理及方案1</b></p><p>  2.主電路的設(shè)計(jì)與器件的選擇2</p><p>  2.1三相全控橋工作原理3</p><p>  2.2三相全控橋的工作特點(diǎn)3</p><p>  

2、2.3阻感負(fù)載時(shí)的波形分析4</p><p><b>  2.4參數(shù)計(jì)算8</b></p><p>  3.觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)10</p><p>  3.1集成觸發(fā)電路10</p><p>  3.2 KJ004的工作原理11</p><p>  3.3集成觸發(fā)器電路圖12</p&

3、gt;<p>  3.4用altium designer 繪制集成觸發(fā)電路13</p><p>  4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)14</p><p>  4.1晶閘管的保護(hù)電路15</p><p>  4.2交流側(cè)保護(hù)電路16</p><p>  4.3直流側(cè)阻容保護(hù)電路17</p><p> 

4、 5.三相橋式整流電路MATLAB仿真18</p><p>  5.1電路的構(gòu)成及其工作原理18</p><p><b>  5.2 建模19</b></p><p>  5.3參數(shù)的設(shè)置19</p><p>  5.4仿真結(jié)果20</p><p>  5.5仿真結(jié)果分析24</

5、p><p><b>  心得體會(huì)25</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)26</b></p><p>  三相橋式整流電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>  1.原理及方案</b></p><p>  三相橋式全控整流電路系統(tǒng)通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連

6、接,經(jīng)過(guò)變壓器的耦合,晶閘管主電路得到一個(gè)合適的輸入電壓,使晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離,還可以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分。保護(hù)電路采用RC過(guò)電壓抑制電路進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù),利用快速熔斷器進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。采用鋸齒波同步KJ004集成觸發(fā)電路,利用一個(gè)同步變壓器對(duì)觸發(fā)電路定相,保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致,觸發(fā)晶閘管,使三相全控橋?qū)⒔涣髡鞒芍绷鳎瑤?dòng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p&g

7、t;  結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。整個(gè)設(shè)計(jì)主要分為主電路、觸發(fā)電路、保護(hù)電路三個(gè)部分。框圖中沒(méi)有表明保護(hù)電路。當(dāng)接通電源時(shí),三相橋式全控整流電路主電路通電,同時(shí)通過(guò)同步電路連接的集成觸發(fā)電路也通電工作,形成觸發(fā)脈沖,使主電路中晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通工作,經(jīng)過(guò)整流后的直流電通給直流電動(dòng)機(jī),使之工作。</p><p>  圖1-1 三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)圖</p><p>  2.主電路的設(shè)計(jì)與器件的

8、選擇</p><p>  設(shè)計(jì)要求是設(shè)計(jì)一三相橋式整流電路,負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī),電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如下:,,,, </p><p>  2.1三相全控橋工作原理</p><p>  如圖2-1所示,為三相橋式全控帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載,根據(jù)要求要考慮電動(dòng)機(jī)的電樞電感與電樞電阻,故為阻感負(fù)載。習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管稱為共陰極組;陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管稱為共陽(yáng)

9、極組。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(yáng)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。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。變壓器為型接法。變壓器二次側(cè)接成星形得到零線,而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。</p><p>  圖2-1 三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載原理圖</p><

10、p>  2.2三相全控橋的工作特點(diǎn)</p><p>  三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載原理圖如圖2-1所示,它主要是在不同階段通過(guò)控制共陰極與共陽(yáng)極的晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)整流作用的,現(xiàn)具體介紹不同階段各晶閘管的工作情況,如表格2-2所示</p><p>  表2-2三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載(觸發(fā)角α=0°)時(shí)晶閘管工作情況</p><p> 

11、?、?2個(gè)晶閘管同時(shí)通形成供電回路,其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1個(gè),且不能為同一相器件。</p><p>  ⑵ 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求:</p><p>  按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序,相位依次差60°</p><p>  共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120°</p><p>  共陽(yáng)極

12、組VT4、VT6、VT2的脈沖也依次差120°?</p><p>  同一相的上下兩個(gè)橋臂,即VT1與VT4,VT3與VT6, VT5與VT2,脈沖相差180°。</p><p>  ⑶ 一周期脈動(dòng)6次,每次脈動(dòng)的波形都一樣, 故該電路為6脈波整流電路。</p><p> ?、?晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同,晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)

13、系也相同。</p><p>  2.3阻感負(fù)載時(shí)的波形分析</p><p>  三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載供電(即用于直流電機(jī)傳動(dòng)),下面主要分析阻感負(fù)載時(shí)的情況,帶反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的情況,與帶阻感負(fù)載的情況基本相同。</p><p>  1.當(dāng)α≤60°時(shí),波形連續(xù),電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,各晶閘管的通斷情況、

14、輸出整流電壓波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí),同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上,得到的負(fù)載電流 波形不同,電阻負(fù)載時(shí) 波形與 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí),由于電感的作用,使得負(fù)載電流波形變得平直,當(dāng)電感足夠大的時(shí)候,負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。圖2-2和圖2-3分別給出了三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載α=0°和α=30°的波形。</p><p>  圖2-2三相

15、全控橋式帶阻感負(fù)載(α=0°)時(shí)波形圖</p><p>  圖2-3三相全控橋式帶阻感負(fù)載(α=30°)時(shí)的波形圖</p><p><b>  2.定量計(jì)算</b></p><p>  當(dāng)α≤時(shí),波形連續(xù),電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,整流輸出電壓連續(xù)時(shí)的平均值為:</p><p><b

16、> ?。?-3-1)</b></p><p>  當(dāng)α>時(shí),帶電阻負(fù)載,整流電壓平均值為: </p><p><b> ?。?-3-2)</b></p><p><b>  輸出電流平均值為</b></p><p><b> ?。?-3-3)</b></

17、p><p>  當(dāng)整流變壓器為星型接法,帶阻感負(fù)載時(shí),變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-3所示,為正負(fù)半周各寬120°,前沿相差180°的矩形波,其有效值為:</p><p><b> ?。?-3-4)</b></p><p>  三相橋式全控整流電路接,反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載時(shí),在負(fù)載阻感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下電路工作情況與電感

18、性負(fù)載相似,電路中各處電壓 電流波形均相同,僅在計(jì)算時(shí)有所不同,接反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載的為:</p><p><b> ?。?-3-5)</b></p><p><b>  晶閘管的參數(shù):</b></p><p> ?。?)電壓額定:晶閘管在三相橋式全控整流過(guò)程中承受的峰值電壓考慮安全裕量,一般晶閘管的額定電壓為工作時(shí)所承受峰

19、值電壓的2~3倍。即 </p><p> ?。?)電流額定:通態(tài)平均電流,考慮安全裕量,應(yīng)選用的通態(tài)平均電流為計(jì)算的(1.5~2)倍,即</p><p> ?。?)整流變壓器的參數(shù):很多情況下晶閘管整流裝置所要求的變流供電壓與電網(wǎng)電壓往往不能一致,同時(shí)又為了減少電網(wǎng)與整流裝置的相互干擾,可配置整流變壓器。變壓器的一、二次容量為</p><p>  3.當(dāng)

20、α>60°時(shí),阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同,電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分,而阻感負(fù)載時(shí),由于電感L的作用,波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。圖2-4給出了α=90°時(shí)的波形。若電感L值足夠大,中正負(fù)面積將基本相等,平均值近似為零。這說(shuō)明,帶阻感負(fù)載時(shí),三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為90°。</p><p>  圖2-4三相全控橋式帶電感負(fù)載(α=90°)時(shí)的波形圖<

21、/p><p><b>  2.4參數(shù)計(jì)算</b></p><p> ?。?)電動(dòng)機(jī)的等效電阻;</p><p> ?。?)變壓器二次側(cè)相電壓有效值:</p><p> ?。?(2-4-1)</p><p><b>  觸發(fā)角的確定:</b></p><p&

22、gt;<b>  (2-4-2)</b></p><p><b>  觸發(fā)角;</b></p><p>  變壓器二次側(cè)電壓的峰值:</p><p> ??; (2-4-3)</p><p>  負(fù)載電流平均值的最小值:</p><p>  ; (2

23、-4-4)</p><p> ?。?)等效電感的值:</p><p>  ; (2-4-5)</p><p> ?。?)電動(dòng)機(jī)的等效反電動(dòng)勢(shì):</p><p> ??; (2-4-6)</p><p> ?。?)整流電路的輸出值:</p><p>  整流輸出電壓

24、的平均值:</p><p><b>  ;(2-4-7)</b></p><p><b>  電流平均值:</b></p><p> ?。?(2-4-8)</p><p>  變壓器二次側(cè)電流有效值:</p><p>  ; (2-4-9)</p

25、><p> ?。?)晶閘管的選擇:</p><p>  本電路中晶閘管承受的最大反向電壓:</p><p> ?。?(2-4-10)</p><p>  流過(guò)晶閘管的電流有效值:</p><p> ??; (2-4-11)</p><p>  考慮一定的安全裕量,則晶閘管的額

26、定電壓:</p><p> ?。?(2-4-12)</p><p><b>  晶閘管的額定電流:</b></p><p>  ; (2-4-13)</p><p> ?。?)變壓器的選擇:</p><p>  變壓器的二次側(cè)功率:</p><p>

27、 ?。?(2-4-14)</p><p>  一次側(cè)的功率和二次側(cè)功率是相等的</p><p><b>  3.觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>  控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間需要觸發(fā)脈沖,常用的觸發(fā)電路有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路,設(shè)計(jì)利用KJ004構(gòu)成的集成觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路。</p><p>

28、<b>  3.1集成觸發(fā)電路</b></p><p>  本系統(tǒng)中選擇模擬集成觸發(fā)電路KJ004,KJ004可控硅移相觸發(fā)電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中,作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。KJ004器件輸出兩路相差180度的移相脈沖,可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器線路。KJ004電路具有輸出負(fù)載能力大、移相性能好、正負(fù)半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、</p><p&g

29、t;  對(duì)同步電壓要求低,有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點(diǎn)。原理圖如3-2所示:</p><p>  圖3-2 集成觸發(fā)電路</p><p>  3.2 KJ004的工作原理</p><p>  如圖3-2 KJ004的電路原理圖所示,點(diǎn)劃框內(nèi)為KJ004的集成電路部分,它與分立元件的同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路相似。V1~V4等組成同步環(huán)節(jié),同步電壓經(jīng)限流電阻R20加

30、到V1、V2基極。在的正半周,V1導(dǎo)通,電流途徑為(+15V-R3-VD1-V1-地);在負(fù)半周,V2、V3導(dǎo)通,電流途徑為(+15V-R3-VD2-V3-R5-R21―(―15V))。因此,在正、負(fù)半周期間。V4基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。只有在同步電壓||<0.7V時(shí),V1~V3截止,V4從電源十15V經(jīng)R3、R4取得基極電流才能導(dǎo)通。</p><p>  電容C1接在V5的基極和集電極之間,組成電容負(fù)反饋的鋸齒波發(fā)

31、生器。在V4導(dǎo)通時(shí),C1經(jīng)V4、VD3迅速放電。當(dāng)V4截止時(shí),電流經(jīng)(+15V-R6-C1-R22-RP1-(-15V))對(duì)C1充電,形成線性增長(zhǎng)的鋸齒波,鋸齒波的斜率取決于流過(guò)R22、RP1的充電電流和電容C1的大小。根據(jù)V4導(dǎo)通的情況可知,在同步電壓正、負(fù)半周均有相同的鋸齒波產(chǎn)生,并且兩者有固定的相位關(guān)系。</p><p>  V6及外接元件組成移相環(huán)節(jié)。鋸齒波電壓uC5、偏移電壓Ub、移相控制電壓UC分別經(jīng)

32、R24、R23、R26在V6基極上疊加。當(dāng)ube6>+0.7V時(shí),V6導(dǎo)通。設(shè)uC5、Ub為定值,改變UC,則改變了V6導(dǎo)通的時(shí)刻,從而調(diào)節(jié)脈沖的相位。</p><p>  V7等組成了脈沖形成環(huán)節(jié)。V7經(jīng)電阻R25獲得基極電流而導(dǎo)通,電容C2由電源+15V經(jīng)電阻R7、VD5、V7基射結(jié)充電。當(dāng) V6由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí),C2所充電壓通過(guò) V6成為 V7基極反向偏壓,使V7截止。此后C2經(jīng) (+15V-R25-

33、V6-地)放電并反向充電,當(dāng)其充電電壓uc2≥+1.4V時(shí),V7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣,在V7集電極就得到固定寬度的移相脈沖,其寬度由充電時(shí)間常數(shù)R25和C2決定。</p><p>  V8、V12為脈沖分選環(huán)節(jié)。在同步電壓一個(gè)周期內(nèi),V7集電極輸出兩個(gè)相位差為180°的脈沖。脈沖分選通過(guò)同步電壓的正負(fù)半周進(jìn)行。如在us正半周V1導(dǎo)通,V8截止,V12導(dǎo)通,V12把來(lái)自V7的正脈沖箝位在零電位。同時(shí),V7正脈

34、沖又通過(guò)二極管VD7,經(jīng)V9~V11放大后輸出脈沖。在同步電壓負(fù)半周,情況剛好相反,V8導(dǎo)通,V12截止,V7正脈沖經(jīng) V13~V15放大后輸出負(fù)相脈沖。</p><p><b>  說(shuō)明:</b></p><p>  1) KJ004中穩(wěn)壓管VS6~VS9可提高V8、V9、V12、V13的門(mén)限電壓,從而提高了電路的抗干擾能力。二極管VD1、VD2、VD6~VD8為隔

35、離二極管。</p><p>  2) 采用KJ004元件組裝的六脈沖觸發(fā)電路,二極管VD1~VD12組成六個(gè)或門(mén)形成六路脈沖,并由三極管V1~V6進(jìn)行脈沖功率放大。</p><p>  3) 由于 V8、V12的脈沖分選作用,使得同步電壓在一周內(nèi)有兩個(gè)相位上相差 的脈沖產(chǎn)生,這樣,要獲得三相全控橋式整流電路脈沖,需要六個(gè)與主電路同相的同步電壓。因此主變壓器接成D,yn11及同步變壓器也接

36、成D,yn11情況下,集成觸發(fā)電路的同步電壓uSa、uSb、uSc分別與同步變壓器的uSA、uSB、uSC相接 RP1~RP3為鋸齒波斜率電位器,RP4~RP6為同步相位。</p><p>  3.3集成觸發(fā)器電路圖</p><p>  三相橋式全控觸發(fā)電路由3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊(KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門(mén))及部分分立元件構(gòu)成,可形成六路雙脈沖,再由

37、六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可,分別連到VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6的門(mén)極。6路雙脈沖模擬集成觸發(fā)電路圖如圖3-3所示:</p><p>  圖3-3集成觸發(fā)電路電路圖</p><p>  3.4用altium designer 繪制集成觸發(fā)電路</p><p>  3.4.1 KJ004各引腳的作用</p><p>

38、  引腳1:輸出 引腳9:綜合比較</p><p>  引腳2:空 引腳10:空</p><p>  引腳3:鋸齒波形成 引腳11:微分阻容</p><p>  引腳4:鋸齒波形成 引腳1

39、2:微分阻容</p><p>  引腳5:-Vee(1K) 引腳13:封鎖調(diào)制</p><p>  引腳6:空 引腳14:封鎖調(diào)制</p><p>  引腳7:接地 引腳15:輸出</p><p>  

40、引腳8:同步輸入 引腳16:接+Vcc</p><p><b>  4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>  為了保護(hù)設(shè)備安全,必須設(shè)置保護(hù)電路。保護(hù)電路包括過(guò)電流與過(guò)電流保護(hù),大致可以分為兩種情況:一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件,例如R-C阻容吸收回路、限流電感、快速熔斷器等;另一種則是采用電子保護(hù)電路,檢測(cè)設(shè)備的輸出

41、電壓或輸入電流,當(dāng)輸出電壓或輸入電流超過(guò)允許值時(shí),借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短時(shí)內(nèi)工作于有源逆變工作狀態(tài),從而抑制過(guò)電壓或過(guò)電流的數(shù)值。</p><p>  本例中設(shè)計(jì)的三相橋式全控整流電路為大功率裝置,故考慮第一種保護(hù)方案,分別對(duì)晶閘管、交流側(cè)、直流側(cè)進(jìn)行保護(hù)設(shè)電路的設(shè)計(jì)。</p><p>  4.1晶閘管的保護(hù)電路</p><p>  ⑴ 晶閘管的過(guò)電流保護(hù):

42、過(guò)電流可分為過(guò)載和短路兩種情況,可采用多種保護(hù)措施。對(duì)于晶閘管初開(kāi)通時(shí)引起的較大的di/dt,可在晶閘管的陽(yáng)極回路串聯(lián)入電感進(jìn)行抑制;對(duì)于整流橋內(nèi)部原因引起的過(guò)流以及逆變器負(fù)載回路接地時(shí)可以采用接入快速熔短器進(jìn)行保護(hù)。如圖4-1所示:</p><p>  圖4-1串聯(lián)電感及熔斷器抑制回路</p><p> ?、?晶閘管的過(guò)電壓保護(hù):晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)主要考慮換相過(guò)電壓抑制。晶閘管元件在反向

43、阻斷能力恢復(fù)前,將在反向電壓作用下流過(guò)相當(dāng)大的反向恢復(fù)電流。當(dāng)阻斷能力恢復(fù)時(shí),因反向恢復(fù)電流很快截止,通過(guò)恢復(fù)電流的電感會(huì)因高電流變化率產(chǎn)生過(guò)電壓,即換相過(guò)電壓。為使元件免受換相過(guò)電壓的危害,一般在元件的兩端并聯(lián)RC電路。如圖4-2所示:</p><p>  圖4-2并聯(lián)RC電路阻容吸收回路</p><p>  4.2交流側(cè)保護(hù)電路</p><p>  晶閘管設(shè)備在

44、運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到由交流供電電網(wǎng)進(jìn)入的操作過(guò)電壓和雷擊過(guò)電壓的侵襲,同時(shí)設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過(guò)電壓出現(xiàn),所以要進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù),可采用如圖4-3所示的反向阻斷式過(guò)電壓抑制RC保護(hù)電路。整流電路正常工作時(shí),保護(hù)三相橋式整流器輸出端電壓為變壓器次級(jí)電壓的峰值,輸出電流很小,從而減小了保護(hù)元件的發(fā)熱。過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí),該整流橋用于提供吸收過(guò)電壓能量的通路,電容將吸取過(guò)電壓能量轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能量;過(guò)電壓消失后,電容經(jīng) 、 放電,將儲(chǔ)存的電場(chǎng)能

45、量釋放,逐漸將電壓恢復(fù)到正常值。</p><p>  圖4-3反向阻斷式過(guò)電壓抑制RC電路</p><p>  4.3直流側(cè)阻容保護(hù)電路</p><p>  直流側(cè)也可能發(fā)生過(guò)電壓,在圖4-4中,當(dāng)快速熔斷器熔斷或直流快速開(kāi)關(guān)切斷時(shí),因直流側(cè)電抗器釋放儲(chǔ)能,會(huì)在整流器直流輸出端造成過(guò)電壓。另外,由于直流側(cè)快速開(kāi)關(guān)(或熔斷器)切斷負(fù)載電流時(shí),變壓器釋放的儲(chǔ)能也產(chǎn)生過(guò)電

46、壓,盡管交流側(cè)保護(hù)裝置能適當(dāng)?shù)乇Wo(hù)這種過(guò)電壓,仍會(huì)通過(guò)導(dǎo)通的晶閘管反饋到直流側(cè)來(lái),為此,直流側(cè)也應(yīng)該設(shè)置過(guò)電壓保護(hù),用于抑制過(guò)電壓。</p><p>  圖4-4直流側(cè)阻容保護(hù)</p><p>  5.三相橋式整流電路MATLAB仿真</p><p>  5.1電路的構(gòu)成及其工作原理</p><p>  三相橋式全控整流電路原理圖如圖2-1所

47、示。三相橋式全控整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來(lái)的,它由三相半波共陰極接法(VT1,VT3,VT5)和三相半波共陽(yáng)極接法(VT1,VT6,VT2)的串聯(lián)組合。</p><p>  其工作特點(diǎn)是任何時(shí)刻都有不同組別的兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通,構(gòu)成電流通路,因此為保證電路啟動(dòng)或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通,必須對(duì)不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)加觸發(fā)脈沖,所以觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于π/3的寬脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大,易

48、使脈沖變壓器飽和,所以可以采用脈沖列代替雙窄脈沖;每隔π/3換相一次,換相過(guò)程在共陰極組和共陽(yáng)極組輪流進(jìn)行,但只在同一組別中換相。接線圖中晶閘管的編號(hào)方法使每個(gè)周期內(nèi)6個(gè)管子的組合導(dǎo)通順序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6;共陰極組T1,T3,T5的脈沖依次相差2π/3;同一相的上下兩個(gè)橋臂,即VT1和VT4,VT3和VT6,VT5和VT2的脈沖相差π,給分析帶來(lái)了方便;當(dāng)α=O時(shí),輸出電壓Ud一周期內(nèi)的波形是6個(gè)線電壓的

49、包絡(luò)線。所以輸出脈動(dòng)直流電壓頻率是電源頻率的6倍,比三相半波電路高l倍,脈動(dòng)減小,而且每次脈動(dòng)的波形都一樣,故該電路又可稱為6脈動(dòng)整流電路。同理,三相半波整流電路稱為3脈動(dòng)整流電路。α>0時(shí),Ud的波形出現(xiàn)缺口,隨著α角的增大,缺口增大,輸出電壓平均值降低。當(dāng)α=2π/3時(shí),輸出電壓為零,所以電阻性負(fù)載時(shí),α的移相范圍是O~2π/</p><p><b>  5.2 建模</b><

50、;/p><p>  4-2三相橋式全控整流電路仿真模型</p><p>  根據(jù)三相橋式全控整流電路的原理可以利用Simulink內(nèi)的模塊建立仿真模型如圖4-2所示,設(shè)置三個(gè)交流電壓源V1,V2,V2相位角依次相差120°,得到整流橋的三相電源。用6個(gè)Thyristor構(gòu)成整流橋,實(shí)現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。6個(gè)PULSE generator產(chǎn)生整流橋的觸發(fā)脈沖,且從上到下分別給1

51、~6號(hào)晶閘管觸發(fā)脈沖</p><p><b>  5.3參數(shù)的設(shè)置</b></p><p>  三相電源的相位互差120°,交流峰值電壓為159.55V,頻率為50 Hz。晶閘管的參數(shù)為:Rn=O.001 Ω,Lon=0.000 1 H,Vf=0 V,Rs=50 Ω,Cs=250×10-9。</p><p>  負(fù)載電阻性設(shè)

52、R=0.18 Ω,電感性負(fù)載設(shè)L=7.31mH。脈沖發(fā)生器脈沖寬度設(shè)置為脈寬的20 %,脈沖高度為5 V,脈沖周期為0.02 s,脈沖移相角隨著控制角的變化對(duì)“相位角延遲”進(jìn)行設(shè)置。</p><p>  (1)三相電源的設(shè)置情況</p><p>  三相電源的相位互差120°,V1為0°,V2為-120°,V3為120°,頻率為50HZ,電壓峰值為1

53、59.55V。</p><p> ?。?)脈沖的仿真情況</p><p>  根據(jù)觸發(fā)角為61.24°,所以晶閘管VT1,VT3,VT5,VT4,VT6,VT2的延遲時(shí)間分別為0.0034s,0.01s,0.0167s,0.0134s,0.02s,0.0267s</p><p><b>  5.4仿真結(jié)果</b></p>

54、<p> ?。?)觸發(fā)角61.24°時(shí)的三相電源,脈沖,電壓,電流,晶閘管VT1電壓的仿真</p><p>  圖5-4-1 觸發(fā)角為61.24°時(shí)的仿真圖</p><p> ?。?)觸發(fā)角為30°時(shí),三相電源,脈沖,電壓,電流,晶閘管VT1電壓的仿真</p><p>  根據(jù)觸發(fā)角為30°,所以晶閘管VT1,VT

55、3,VT5,VT4,VT6,VT2的延遲時(shí)間分別為0.00166s,0.00833s,0.015s,0.01166s,0.01833s,0.025s</p><p>  圖5-4-2 觸發(fā)角為30°時(shí)的仿真圖</p><p> ?。?)觸發(fā)角為60°時(shí),三相電壓,脈沖,電壓,電流,晶閘管VT1電壓的仿真根據(jù)觸發(fā)角為60°,所以晶閘管VT1,VT3,VT5,VT

56、4,VT6,VT2的延遲時(shí)間分別為0.0033s,0.01s,0.0166s,0.0133s,0.02s,0.0266s</p><p>  圖5-4-3 觸發(fā)角為60°時(shí)的仿真圖</p><p>  (4) 觸發(fā)角為90°時(shí),三相電壓,脈沖,電壓,電流,晶閘管的仿真</p><p>  根據(jù)觸發(fā)角為90°,所以晶閘管VT1,VT3,V

57、T5,VT4,VT6,VT2的延遲時(shí)間分別為0.005s,0.0117s,0.0183s,0.015s,0.0217s,0.0283s</p><p>  由于設(shè)計(jì)中要求,所用到的電感不是無(wú)窮大,所以得到的波形與課本上有很大的差別。</p><p>  圖5-4-4觸發(fā)角為90°時(shí)的仿真圖 </p><p><b>  5.5仿真結(jié)果分析<

58、/b></p><p>  由前面的理論分析知道,當(dāng)α≤60°時(shí),波形連續(xù),電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí),同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上,得到的負(fù)載電流 波形不同,電阻負(fù)載時(shí) 波形與 的波形形狀一樣。而阻感負(fù)載時(shí),由于電感的作用,使得負(fù)載電流波形變得平直,當(dāng)電感足夠大的時(shí)候,負(fù)載電流的波形可近似為一

59、條水平線。</p><p>  當(dāng)α>60°時(shí),阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同,電阻負(fù)載時(shí)波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分,而阻感負(fù)載時(shí),由于電感L的作用,波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。圖2-4給出了α=90°時(shí)的波形。若電感L值足夠大,中正負(fù)面積將基本相等,平均值近似為零。</p><p>  由仿真結(jié)果可知,當(dāng)α≤60°時(shí),電壓波形連續(xù),與理論值相差不大,但由于電感與無(wú)窮

60、大相差甚遠(yuǎn),所以電流并不是一條直線,而是符合電機(jī)啟動(dòng)電流由零逐漸增大趨于穩(wěn)定;但當(dāng)α>60°,比如α=90°時(shí),本來(lái)阻感負(fù)載電壓波形連續(xù),但由于電感與無(wú)窮大相差甚遠(yuǎn),所以電壓波形出現(xiàn)斷續(xù),電流也斷續(xù)。</p><p><b>  心得體會(huì)</b></p><p>  首先,我學(xué)到了不少東西。是我開(kāi)闊了眼界,本次課程設(shè)計(jì)完美結(jié)束。同時(shí)我也意識(shí)到自己的

61、不足,覺(jué)得應(yīng)該好好學(xué)習(xí),努力增加自己的知識(shí)含量。在設(shè)計(jì)中,我感到自己平時(shí)下功夫太少,以至于書(shū)到用時(shí)方恨少。同時(shí),我覺(jué)得,一次課程設(shè)計(jì)是我如此疲憊,所以應(yīng)該珍惜學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。</p><p>  我知道電力電子技術(shù)是一門(mén)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(guò)程中。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì) ,我對(duì)電力電子技術(shù)這門(mén)課有了很深的了解,對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)更好的掌握。</p><p>  

62、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(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)我遇到了很多的問(wèn)題,使我有種很深的無(wú)助感。好在后來(lái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)查閱資料,各類圖書(shū),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>  通過(guò)這次電力電子課程設(shè)計(jì),讓我明白了課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際動(dòng)手操作的巨大差距,課堂學(xué)習(xí)為動(dòng)手操作提供了不可或缺的理論指導(dǎo),實(shí)際動(dòng)手操作可以讓自己更好地理解自己所學(xué)過(guò)的理論知識(shí),本次課程設(shè)計(jì)中,很多地方用到了課堂上沒(méi)有詳細(xì)講

63、解的內(nèi)容,比如觸發(fā)電路,所以在課設(shè)的過(guò)程中,就需要自己花費(fèi)大量的時(shí)間與精力去查找相關(guān)的資料,弄清楚觸發(fā)電路的原理,雖然過(guò)程比較辛苦,但覺(jué)得自己過(guò)得還是很充實(shí),畢竟搞清楚了自己曾經(jīng)不清楚的地方,收獲還是很大。</p><p>  在此我要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心指導(dǎo),感謝老師在百忙之中給我的幫助。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中我培養(yǎng)了自己獨(dú)立工作的能力,給自己的未來(lái)樹(shù)立了信心,我相信它會(huì)對(duì)我今后的工作、學(xué)習(xí)、生活產(chǎn)生重要影響

64、,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>  [3]葉斌,電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置.北

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