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1、四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告前言11.主电路的设计原理与方案21.1 三相桥式相控整流电路的特点与原理21.1.1 三相桥式相控电路的工作特点21.1.2 三相桥式相控整流电路的工作原理21.2总体方案图32.电路流程图及工作原理42.1 三相桥式相控整流电路的流程图42.2 三相桥式相控整流电路的工作原理43.单元模块设计73.1 主电路的设计73.2触发电路的设计83.2.1 KJ004的工作原理83.2.2 电路图的选择93.2.3 触发电路原理说明103.3 保护电路的设计113.3.1 晶闸管的保护电路113.3.2 交流侧保护电路123.3.3 直流侧阻容保护电路12
2、4.MATLAB的分析与仿真134.1三相桥式相控整流电路定量分析134.2带电阻性负载的波形分析144.3仿真实验结论175.设计总结186.参考文献19前言电子技术的应用已深入到工农业经济建设,交通运输,空间技术,国防现代化,医疗,环保,和亿万人们日常生活的各个领域,进入21世纪后电力电子技术的应用更加广泛,因此对电力电子技术的研究更为重要。近几年越来越多电力电子应用在国民工业中,一些技术先进的国家,经过电力电子技术处理的电能已得到总电能的一半以上1。如今电力半导体整流装置已获得及其广泛的应用，小到家用的小型整流电源，大至上万甚至几十万安的电解电源。不仅如此，各种逆变装置绝大部分的前级无不
3、带有整流部分。交流电机变频调速的广泛应用，也给电网增加了许许多多的整流负载,依靠改变触发角来实现调压或稳压的目的,即所谓相控调压.目前,依靠改变触发角来实现调压的相控方式整流技术仍然在工业电源中使用,尤其在大功率场合。相控整流电路分为单相、三相、多相整流电路3种三相相控整流电路当整流容量较大，要求直流电压脉动较小,对快速性有特殊要求的场合,应考虑采用三相可控整流电路2。采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍,交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置整流电
4、路技术在工业生产上应用极广4。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。整流电路就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。1.主电路的设计原理与方案1.1 三相桥式相控整流电路的特点与原理1.1.1 三相桥式相控电路的工作特点三相相控整流电路当整流容量较大，要求直流电压脉动较小,对快速性有特殊要求的场合,应考虑采用三相可控整流电路。采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍,交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小
5、得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。半控桥只有共阴极组是晶闸管，触发电路只需给共阴极组3个晶闸管送出相隔120°的单窄脉冲触发。在移相控制角a较大时，半控桥输出电压脉动较大，脉动频率也较低，同时半控桥触发脉冲间隔在120°。三相桥式全控整流电路电路特点：全控桥在工作时要向6个晶闸管送出相隔60°的双窄触发脉冲。在移相控制角a较大时，全控桥输出电压脉动小。全控桥触发脉冲间隔仅60°。1.1.2 三相桥式相控整流电路的工作原理一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、
6、4、6为共阳极。2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180°。Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）晶闸管承受的电压波形与三相半波
7、时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。 6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 VT1 VT1 VT2 VT2 VT3 VT3 VT4 VT4 VT5 VT5 VT6 依此循环，每隔 60 °有一个晶闸管换相。为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为 60 °。三相桥式全控整流电路原理图如 1所示。图1 三相桥式全控整
8、流电路原理图1.2总体方案图主电路设计方案的确定分析，三相桥式相控整流电路优于三相半波相控整流电路，再对三相桥式半控整流电路与三相桥式全控整流电路进行比较。半控桥只有共阴极组是晶闸管，触发电路只需给共阴极组3个晶闸管送出相隔120°的单窄脉冲触发，而全控桥要向6个晶闸管送出相隔60°的双窄触发脉冲，因此半控桥电路较简单，投资省。而在移相控制角a较大时，半控桥输出电压脉动较大，脉动频率也较低。全控桥脉动小，脉动频率也高，因此半控桥要求的平波电抗器电感量较大。同时半控桥触发脉冲间隔在120°，全控桥触发脉冲间隔仅60°，因此全控桥的动态响应快，系统调整及时。
9、因此三相全控桥广泛应用在大功率直流电动机调速系统，以及对整流各项指标要求较高的整流装置。而三相半控桥只能用在一般要求的调流装置中。所以本次设计主电路设计采用三相桥式全控整流方案。整个设计主要分为主电路、触发电路、保护电路三个部分。当接通电源时，三相桥式全控整流电路主电路通电，同时通过同步电路连接的集成触发电路也通电工作，形成触发脉冲，使主电路中晶闸管触发导通工作，经过整流后的直流电通给直流电动机，使之工作。如图2所示。电源三相桥式全控整流电路直流电动机同步电路集成触发器触发信号触发模块 图2 总体框架图2.电路流程图及工作原理2.1 三相桥式相控整流电路的流程图三相桥式相控整流电路的流程图如图
10、3所示。交流源±220V主变压器触发电路主电路保护电路图3 三相桥式相控整流电路的流程图由图3可知：当接入电源后，经过主变压器的升降压作用，电压分别进入触发电路和主电路，使触发电路产生出发脉冲，主电路也开始工作。与此同时，保护电路也开始启动，分别对触发电路和主电路进行控制，使电路始终在安全的状态下运行。2.2 三相桥式相控整流电路的工作原理一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。（1）2管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个晶闸管，不能为同1相器件。（2）对触发脉冲的要求：1）按VT1-VT2-VT
11、3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°。2）共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°。3）共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°。4）同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6， VT5与VT2，脉冲相差180°。（3）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）。（4）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。在实际运用中，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管称为共阳极组。共阴极组中与三相
12、电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从而使晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。变压器为型接法。变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。本次设计为三相桥式相控带阻感负载，根据要求要考虑电动机的电枢电感与电枢电阻，故为阻感负载。带阻感性负载时的电路原理图如图4所示。图4 三相桥式全控整流电路带电动机负载原理图晶闸管触发角=0o时的情况：此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得
13、最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。当触发角=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由变压器二绕组中相电压与线电压的对应关系可知，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。从而总的整流输出电压为两个晶闸管端电压之间的差值。若将一个周期等分为6段，每段为60°，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如下表1所示。表1 晶闸管的导通及整流输出情况 时 段 1 2 3 4 5 6共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电
14、压UUa-Ub=Uab Ua-Uc=UacUb-Uc=UbcUb-Ua=UbaUc-Ua=UcaUc-Ub=Ucb6个晶闸管的脉冲按VT1VT2VT3VT4VT5VT6的顺序导通，而且相位依次差60o；共阴极组和阳极组依次差120o；同一相的上下两个桥臂脉冲相差180o。 整流输出电压Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o，称为宽脉冲触发。另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给序号前的一个晶闸管补发脉冲,即用两个窄脉
15、冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20o30o，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁心体积做得较大， 绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利，故采用双脉冲触发。 当触发角改变时，电路的工作情况将发生变化。当=30o时。如果把一个周期等分为6段，每段为60°。与0o时的情况相比，一周期中U仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成U的每一段线电压因此推迟30o，U平均值降低。当=60o
16、时，电路工作情况仍可用前面的方法分析，U每段线电压的波形继续向后移，U平均值继续降低。60o时,U出现了为零的点。当60o时:如90o时电阻负载情况下，此时U每60o中有30o为零，这是因为电阻负载时I与U一致，一旦U降至零，I也降至零，流过晶闸管的电流即降至零，晶闸管关断，输出整流电压U为零，因此U波形不能出现负值。如果继续增大至120o，整流输出电压U波形将全为零，其平均值也为零，可见带电阻负载时三相桥式相控整流电路角的移相范围是120o。 三相桥式相控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电（即用于直流电机传动），下面主要分析阻感负载时的情况，对于带反电动势阻感负载的情况，只需在
17、阻感负载的基础上掌握其特点，即可把握其工作情况。 当60o时，U连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压U、晶闸管承受的电压U等都一样。区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流I不同，电阻负载时I与 U形状一样。而阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的可近似为一条水平线。当60o时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时U不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，U会出现负的部分。若电感L值足够大，U中正负面积将基本相等，U平均值近似为零。这表明，带阻感负载时，三相桥式相控整
18、流电路的角移相范围为90o。 三相桥式相控整流电路用作有源逆变时，就成为三相桥式逆变电路。由整流状态转换到逆变状态必须同时具备两个条件：一定要有直流电动势源，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；其次要求晶闸管的 a 90，使 U为负值。3.单元模块设计3.1 主电路的设计主电路为带电阻负载的三相桥式电路, 用protel绘制如图5所示。图5 主电路图当主电路工作时，晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与三相电源相接的3个晶闸管分别为
19、VT4、VT6、VT2。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路。3.2触发电路的设计控制晶闸管的导通时间需要触发脉冲，常用的触发电路有单结晶体管触发电路，设计利用KJ004构成的集成触发器实现产生同步信号为锯齿波的触发电路。3.2.1 KJ004的工作原理KJ004的电路原理图如图6所示。图6 KJ004电路原理图KJ004电路由同步检测电路、锯齿波形成电路、偏形电压、移相电压及锯齿波电压综合比较放大电路和功率放大电路四部分组成。锯齿波的斜率决定于外接电阻R6、RW1,流出的充电电流和积分电容C1的数值。对不同的移相控制电压Vy,只有改变权电阻R1、R2的比例,调节
20、相应的偏移电压Vp。同时调整锯齿波斜率电位器RW1,可以使不同的移相控制电压获得整个移相范围。触发电路为正极性型,即移相电压增加,导通角增大，R7和C2形成微分电路,改变R7和C2的值可以获得不同的脉冲输出。V1V4等组成同步环节，同步电压Us经限流电阻R20加到V1、V2基极。在Us的正半周，V1导通，电流途径为(+15VR3VD1V1地)；在Us负半周，V2、V3导通，电流途径为(+15VR3VD2V3R5R21(15V)。因此，在正、负半周期间。V4基本上处于截止状态。只有在同步电压|Us|0.7V时，V1V3截止，V4从电源+15V经R3、R4取得基极电流才能导通。电容C1接在V5的基
21、极和集电极之间，组成电容负反馈的锯齿波发生器。在V4导通时，C1经V4、VD3迅速放电。当V4截止时，电流经(+15VR6C1R22RP1(15V)对C1充电，形成线性增长的锯齿波，锯齿波的斜率取决于流过R22、RP1的充电电流和电容C1的大小。根据V4导通的情况可知，在同步电压正、负半周均有相同的锯齿波产生，并且两者有固定的相位关系。V6及外接元件组成移相环节。锯齿波电压Uc5、偏移电压Ub、移相控制电压Uc分别经R24、R23、R26在V6基极上叠加。当Ube6>+0.7V时，V6导通。设Uc5、Ub为定值，改变Uc，则改变了V6导通的时刻，从而调节脉冲的相位。V7等组成了脉冲形成环
22、节。V7经电阻R25获得基极电流而导通，电容C2由电源+15V经电阻R7、VD5、V7基射极充电。当 V6由截止转为导通时，C2所充电压通过 V6成为 V7基极反向偏压，使V7截止。此后C2经 （+15VR25V6地）放电并反向充电，当其充电电压Uc2+1.4V时，V7又恢复导通。这样，在V7集电极就得到固定宽度的移相脉冲，其宽度由充电时间常数R25和C2决定。V8、V12为脉冲分选环节。在同步电压一个周期内，V7集电极输出两个相位差为180°的脉冲。脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。如在Us正半周V1导通，V8截止，V12导通，V12把来自V7的正脉冲箝位在零电位。同时，V7正脉
23、冲又通过二极管VD7，经V9V11放大后输出脉冲。在同步电压负半周，情况刚好相反，V8导通，V12截止，V7正脉冲经 V13V15放大后输出负相脉冲。元件的功能说明如下：1) KJ004中稳压管VS6VS9可提高V8、V9、V12、V13的门限电压，从而提高了电路的抗干扰能力。二极管VD1、VD2、VD6VD8为隔离二极管。2) 采用KJ004元件组装的六脉冲触发电路，二极管VD1VD12组成六个或门形成六路脉冲，并由三极管V1V6进行脉冲功率放大。3) 由于 V8、V12的脉冲分选作用，使得同步电压在一周内有两个相位上的脉冲产生，这样，要获得三相桥式相控整流电路脉冲，需要六个与主电路同相的同
24、步电压。图中RP1RP3为锯齿波斜率电位器，RP4RP6为同步相位3.2.2 电路图的选择 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：（1）无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导当晶闸管承受反向电压时通。（2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。（3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。（4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时
25、，晶闸管关断。根据晶闸管的这种特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触发角的大小。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个晶闸管的同时，给序号前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°至30°，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。触发电路图如图7所示。图7 双脉冲触发电路3.2.3 触发电路原理说明1-6脚管为单脉冲信号输入。把单脉冲信号由10-15脚管两两同时输出形成双脉冲信号，10-15脚管两两同
26、时输出，对应输送给VT6-VT1晶闸管。（1）假设在t1时刻15脚管开始给VT1晶闸管输送脉冲信号，则经过60度后14脚管开始给VT2晶闸管双脉冲信号，即只有15脚管和14脚管有信号输出，其他脚管没信号输出，则此时VT1和VT2同时导通；（2）再过60度后，15脚管停止输出信号，而13脚管开始给VT3输出信号，即只有14脚管和13脚管有信号输出，其他脚管没信号输出，此时VT2和VT3同时导通；（3）再过60度后，14脚管停止输出信号，而12脚管开始给VT4输出信号，即只有13脚管和12脚管有信号输出，其他脚管没有输出信号，此时VT3和VT4同时导通；（4）再过60度后，13脚管停止输出信号，而
27、11脚管开始给VT5输出信号，即只有12脚管和11脚管有信号输出，其他脚管没有信号输出，此时VT4和VT5同时导通；（5）再过60度后，12脚管停止输出信号，而10脚管开始给VT6输出信号，即只有11脚管和10脚管有信号输出，其他脚管没有信号输出，此时VT5和VT6同时导通；（6）再过60度后，11脚管停止输出信号，而15脚管开始给VT1输出信号，即只有10脚管和15脚管有信号输出，其他脚管没有信号输出，此时VT6和VT1同时导通；3.3 保护电路的设计为了保护设备安全，必须设置保护电路。保护电路包括过电流与过电流保护，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如R-C阻容吸收回
28、路、限流电感、快速熔断器等；另一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。本设计的三相桥式相控整流电路为大功率装置，故考虑第一种保护方案，分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。3.3.1 晶闸管的保护电路（1）晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。晶闸管
29、过电流保护电路如图8所示。图8 晶闸管过电流保护电路（2）晶闸管的过电压保护：晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联RC电路。晶闸管过电压保护电路如图9所示。图9 晶闸管过电压保护电路3.3.2 交流侧保护电路晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭，同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现，所以要进行过电压保护，因此采用
30、反向阻断式过电压抑制RC保护电路。整流电路正常工作时，保护三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值，输出电流很小，从而减小了保护元件的发热。过电压出现时，该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路，电容将吸取过电压能量转换为电场能量；过电压消失后，电容将放电，将储存的电场能量释放，逐渐将电压恢复到正常值。交流侧保护电路如图10所示。图10 交流侧保护电路3.3.3 直流侧阻容保护电路直流侧也可能发生过电压，当快速熔断器熔断或直流快速开关切断时，因直流侧电抗器释放储能，会在整流器直流输出端造成过电压。另外，由于直流侧快速开关（或熔断器）切断负载电流时，变压器释放的储能也产生过电压，尽管交流侧保护
31、装置能适当地保护这种过电压，仍会通过导通的晶闸管反馈到直流侧来，为此，直流侧也应该设置过电压保护，用于抑制过电压。直流侧阻容保护电路如图11所示。图11 直流侧阻容保护电路4.MATLAB的分析与仿真4.1三相桥式相控整流电路定量分析当整流输出电压连续时即带阻感负载时，或带电阻负载a <60°时的电压平均值为： （1）带电阻负载且a >60°时，整流电压平均值为： （2） 晶闸管额定电流、额定电压的选择：选用晶闸管时，额定电压要留有一定裕量通常取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的23倍。额定电流也要留一定裕量，一般取额定电流为通态平均电流的1.52倍。此
32、次仿真电路图如图12所示。图12 三相桥式全控整流电路仿真图4.2带电阻性负载的波形分析（1）晶闸管触发角=0o时的情况：此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。 从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 ud
33、1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压Ud = Ud1Ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。将波形中的一个周期等分为6段，每段为60度。6个晶闸管的导通顺序为VT1VT2VT3VT4VT5VT6。波形图如图13所示。图13 =0º时波形图（2）当=30o时。从t1角开始把一个周期等分为6段，每段为60o与0o时的情况相比，一周期中Ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成 Ud 的每一段线电压因此推迟30
34、o，Ud平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧a相电流 Ia 的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，Ia为正，Ia波形的形状与同时段的Ud波形相同，在VT4处于通态的120o期间，Ia波形的形状也与同时段的Ud波形相同，但为负值。波形如下图所示。当=60o时，电路工作情况仍可参考上图分析，Ud波形中每段线电压的波形继续向后移，Ud平均值继续降低。60o时Ud出现了为零的点。 由以上分析可见，当60o时，Ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形的形状是一样的，也连续。具体波形如图14所示。图14 =60º波形图（4）当60
35、o时，如90o时电阻负载情况下，此时Ud波形每60o中有30o为零，这是因为电阻负载时Id波形与Ud波形一致，一旦Ud降至零，Id也降至零，流过晶闸管的电流即降至零，晶闸管关断，输出整流电压Ud为零，因此ud波形不能出现负值。如果继续增大至120o，整流输出电压Ud波形将全为零，其平均值也为零，可见带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是120o。具体波形如图15所示。 图15 =90º时波形图4.3仿真实验结论 通过仿真实验和多组仿真实验结果对比分析可知，当触发角发生改变时，电路的工作情况也发生变化。增大Ud平均值降低，Id也随之降低，三相电源电流大小下降，三相电源电流波形、
36、负载电流波形、负载电压波形波纹变大。加入滤波电容和滤波电感，使得谐波含量减少，波形更加平缓光滑。5.设计总结这次的三相桥式全控整流电路课程设计是电力电子技术课程的重点，整个课程设计的过程中。弄懂了设计原理后，首先要用MATLAB进行仿真，根据要求设计相关参数，模块搭建好后，通过调节触发角得到了不同的波形。在仿真实验中比较关键的是参数的设置。通过此次课程设计，我从完全不懂到逐渐了解，再到基本学会使用Matlab和Protel,它们都是与我们专业密切联系的软件。其中掌握了用Matlab对电力电子电路进行仿真，观察波形，调整参数等操作，也涉及了Protel的使用，当然这次实验有遇到了不少的困难，也出
37、现了不少的错误，反映出基础知识的某些地方还有薄弱的地方。通过自己查找资料，苦心探索实践，与同学讨论学习，使我进步了许多，学到了很多东西。不论是在基础理论上还是思维能力、动手能力上都有了比较大的提高。此外，由于这次课程设计是两人一组，经过此次历练后提高了我的协调合作能力。很高兴有这么一次课程设计的机会，我想它将对以后的学习和今后的工作带来一定的好处。电力电子技术既是一门技术基础课程，也是实用性很强的一门课程。因此，电力电子装置的应用是十分重要的。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源，恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说电力电子技术研究的也是电源技术。本文在熟悉三相桥式整流电路基本原理
38、的基础上，总结了一些主电路参数整定方法，讨论了不同整定方案对系统性能的影响，总结出一些较为实用的方法和规律。本文也对三相桥式全控整流装置相当于一个谐波发生器的理论进行了分析与介绍，强调采取必要措施抑制和消除谐波的重要性。6.参考文献1 王兆安、黄俊，电力电子技术，北京：机械工业出版社.2008 2 王维平，现代电力电子技术及应用，南京：东南大学出版社.19993 叶斌，电力电子应用技术及装置，北京：铁道出版社.19994 刘志刚，电力电子学，第一版，北京：清华大学出版社.20045 马建国，电子系统设计，北京：高等教育出版社.20046 王锁萍，电子设计自动化教程，四川：电子科技大学出版社.20027 李玉超、高沁翔，三相桥式全控整流实验装置的设计与研制.20068 黄发忠、于孝廷，三相桥式全控整流电路的谐波分析.山东科学.20059 邢岩，电力电子技术基础，机械工业出版社.201120