電力電子課程設(shè)計報告--靜電除塵器高頻高壓電源的設(shè)計

1、<p>　　電力電子課程設(shè)計報告</p><p>　　設(shè)計題目：靜電除塵器高頻高壓電源的設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計題目......................2</p><p>　　報告正文......................3</p>&

2、lt;p>　　摘要................................3</p><p>　　2.1 高頻開關(guān)電源供電簡介.........3</p><p>　　2.2 高頻高壓電源主要電路拓補(bǔ)的選擇................4</p><p>　　2.3 整流電路的設(shè)計...................................

3、7</p><p>　　2.3.1 晶閘管的選取.......................7</p><p>　　2.3.2 濾波器的設(shè)計....................8</p><p>　　2.4 波形分析.................................10</p><p>　　設(shè)計總結(jié)...........

4、.........................11</p><p>　　參考文獻(xiàn)................</p><p><b>　　設(shè)計題目</b></p><p>　　單相、三相可控橋式整流的工程應(yīng)用————靜電除塵高頻高壓電源的設(shè)計</p><p><b>　　隨著工業(yè)的發(fā)展，</b&g

5、t;</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，環(huán)境污染如水污染、空氣污染、廢物污染、化學(xué)污染、噪音污染、熱污染等有日趨嚴(yán)重之勢。粉塵是造成空氣污染的主要污染物之一。支撐我國工業(yè)基礎(chǔ)的煤炭加工、采礦、電力、冶金、煉油、化工、造紙等工業(yè)都是粉塵的排放源。工業(yè)粉塵的大量排放，不僅會危及人體健康和自然環(huán)境，在某些情況下還會造成大量貴重材料的流失。在諸多除塵設(shè)備中，靜電除塵器不僅具有除塵效率高，處理煙氣量大，阻力損失小，能

6、耗小及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，還可以用來回收有用材料和能源。因此靜電除塵器在工業(yè)應(yīng)用上的研究得到了越來越多的重視。</p><p>　　靜電除塵器是當(dāng)今世界公認(rèn)的高效除塵設(shè)備，對于環(huán)境的保護(hù)具有及其重要的意義。高壓直流電源作為靜電除塵器的核心部件，對于除塵的效率和效果有著決定性的影響。人們在其基礎(chǔ)上做了許多改進(jìn)，比如研制輸入為三相相控整流以提高功率因數(shù)；在工頻整流供電基礎(chǔ)上研制調(diào)幅式LC恒流供電電源、間歇電源和脈沖電源

7、以提高除塵器對某些粉塵或除塵環(huán)境的除塵能力。但基于晶閘管調(diào)壓的低頻工作方式的除塵電源，由于其低頻工作的本質(zhì)具有的許多缺點(diǎn)，已成為限制進(jìn)一步提高除塵器除塵效果的瓶頸。靜電除塵電源高頻化的發(fā)展也已成為國內(nèi)外除塵行業(yè)的共識，這一方面國外走在了前列。國內(nèi)已有中小功率高頻靜電除塵電源的產(chǎn)品，但目前國內(nèi)絕大多數(shù)主流靜電除塵設(shè)備所配套的電源功率需要在60—100kW。因此需要開發(fā)更符合市場需要的高頻靜電除塵電源。</p><p&g

8、t;　　為了在靜電除塵器的兩正負(fù)電極間建立直流高壓電場，需要高壓直流電源供電。高壓供電電源是靜電除塵器的核心部分，其供電方式的不同，對靜電除塵器的除塵效率和運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要的影響。靜電除塵電源的供電方式有很多種，傳統(tǒng)的高壓直流電源常采用晶閘管相控調(diào)壓整流供電；在晶閘管相控調(diào)壓整流供電基礎(chǔ)上在控制或電路方面加以改進(jìn)，可采用間歇供電或脈沖供電方式；為了在電除塵效率和電源性能方面大為提高，現(xiàn)今工業(yè)界愈來愈多的采用高頻開關(guān)電源的供電方式。&l

9、t;/p><p><b>　　二、報告正文</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　靜電除塵器是環(huán)保行業(yè)的重要設(shè)備，在工業(yè)粉塵的回收處理方面有著非常重要的應(yīng)用。</p><p>　　課題的主要內(nèi)容是研制用于靜電除塵的高頻大功率高壓直流電源，滿足國內(nèi)市場的需要。本文從實(shí)際應(yīng)

10、用的角度出發(fā)，對該高壓直流電源進(jìn)行研究并給出了主要研制過程。通過大量的查閱資料，本文首先確定了三相晶閘管可控整流，電壓型全橋IGBT逆變，高頻變壓器升壓和高壓硅堆全橋整流的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然后著重針對高壓直流電源的整流電路給出了詳細(xì)的設(shè)計過程，整流電路的設(shè)計包括晶閘管的選取以及交流電抗器和直流母線濾波電容的設(shè)計。然后再簡略地介紹了一下逆變電路、主功率回路以及高頻升壓變壓器逆變電路選用IGBT</p><p>　　

11、并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)管，并詳細(xì)分析了IGBT驅(qū)動器的選擇以及在并聯(lián)形式下的應(yīng)用；主功率回路的設(shè)計主要是包括迭層母線板的設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高壓直流電源，晶閘管，三相可控整流，交流電抗器，濾波電容。</p><p>　　2.1、高頻開關(guān)電源供電簡介</p><p>　　隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，IGBT器件能夠耐受高電壓和大電流，而DSP等數(shù)字處理芯片的速

12、度越來越快，功能越來越強(qiáng)?；贗GBT的高頻逆變和DSP數(shù)字控制的高頻開關(guān)電源供電方式的應(yīng)用將會大大的提高靜電除塵電源的效率和性能。原三相交流電通過三相全橋整流，整流器的功率因數(shù)可接近l。全橋IGBT逆變器的工作頻率可到20kHz。逆變器輸出的高頻矩形波作為升壓變壓器原邊的輸入，升壓變壓器副邊(高壓)輸出的電壓經(jīng)過高壓硅堆整流后提供給電除塵器。</p><p>　　逆變電路工作在高頻，相對于傳統(tǒng)的工頻整流電源有許

13、多優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)采用高頻變壓器，可有效減小升壓變壓器的體積和重量，節(jié)約耗材。</p><p>　　(2)輸入端采用三相全橋不控整流電路，功率因數(shù)大，對電網(wǎng)的諧波污染少。</p><p>　　(3)IGBT為全控器件，開關(guān)速度快，可在除塵器火花放電或短路時快速關(guān)斷IGBT，封鎖電源輸出，使電源具有快速動態(tài)響應(yīng)特性。</p><p

14、>　　(4)除塵效果好，高頻直流開關(guān)電源因輸出電壓穩(wěn)定、紋波小，靜電除塵的效率較高。</p><p>　　正是基于以上優(yōu)點(diǎn)，高頻開關(guān)電源供電的靜電除塵電源現(xiàn)今已成為國內(nèi)外除塵行業(yè)爭相研發(fā)的重點(diǎn)。</p><p>　　2.2、高頻高壓電源主電路拓補(bǔ)的選擇</p><p>　　高頻高壓電源的核心是高頻功率變換環(huán)節(jié)，高壓直流電源的主電路簡圖見圖1。整流電路將電網(wǎng)的輸

15、入交流電壓整流為直流母線電壓，提供給高頻逆變電路，逆變電路的輸出高頻交流電壓被升壓變壓器升壓，升壓后的交流高電壓被高壓硅堆整流為直流高電壓，最終提供給負(fù)載。</p><p>　　一般來說，為了使電網(wǎng)供電平衡和增大功率因數(shù)，大功率的整流電路都采用三相輸入。為了在系統(tǒng)啟動時電壓逐漸上升和正常工作時通過調(diào)節(jié)直流母線電壓來調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率，需要采用輸出電壓可調(diào)的整流電路?？梢圆捎貌豢卣麟娐芳覦C／DC變換電路(直

16、流斬波器)，或者三相橋式相控整流電路，兩者的電路圖見圖2。</p><p>　　在負(fù)載電流連續(xù)時，三相可控整流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍是從0到φ2.34U(φU為電網(wǎng)相電壓有效值)，而直流斬波器的電壓調(diào)節(jié)范圍是從0到maxφ2.34DU(maxD為Zl占空比最大值)。因?yàn)橐紤]到死區(qū)時間，1?maxD，因此直流斬波器的輸出電壓最大值比相控整流電路要小。當(dāng)前晶閘管在工業(yè)應(yīng)用中已非常成熟，容量可以做的很大。一般來說，三相可

17、控硅整流電路在大功率電路中比直流斬波器有著更廣泛、更成熟的應(yīng)用?；谝陨显?，本文選擇三相可控硅整流電路。電路中的直流濾波電抗因?yàn)楣ぷ黝l率在300Hz比交流電抗工作頻率高，且直流濾波電抗的高次諧波成分更大，在大電流工作時會發(fā)出刺耳的響聲。而同等容量的交流濾波電抗的噪聲較小，因此去掉直流濾波電抗，而改用交流濾波電抗。</p><p>　　在高頻高壓電源系統(tǒng)中，高頻逆變電路將整流后得到直流母線電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，

18、是整個電源系統(tǒng)的核心部分之一。常用的電壓型逆變電路有半橋式和全橋式，見圖3 </p><p>　　半橋式逆變電路(見圖3a)需要兩個容值相同的直流濾波電容，開關(guān)器件少，開關(guān)管電壓不高，驅(qū)動簡單，輸出功率小，一般適用于中小功率的逆變器。全橋式逆變電路(見圖3b)在相同的開關(guān)管平均電流時，輸出功率是半橋式逆變電路的二倍。適用于大功率電路。雖然全橋式需要更多的開關(guān)管，驅(qū)動也較為復(fù)雜，但基于提高功率等級的角度考慮選擇全橋

19、式的逆變電路拓?fù)洹?lt;/p><p>　　逆變電路輸出的交流電壓的幅值僅為幾百伏，要提供靜電除塵所需的幾萬伏的高壓則必須采用變壓器升壓的方式，然后通過整流的方式得到直流高電壓。通常有兩種方案得到直流高電壓，一種是采用較小變比的變壓器升壓，再通過倍壓整流得到直流高電壓，另外一種是采用較大變比的變壓器升壓，再通過高壓硅堆的全橋整流得到直流高電壓。倍壓整流電路的原理圖見圖3．4。倍壓整流的升壓電路，由于其能夠使輸入電壓加

20、倍的特性，降低了對變壓器升壓比的要求?？煽s小變壓器的尺寸，有利于高壓絕緣問題的解決。但倍壓整流電路的倍壓系數(shù)越高，需要的高頻高壓電容和二極管的數(shù)量也越多，無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。倍壓整流電路僅適應(yīng)負(fù)載較輕(即負(fù)載電阻較大，輸出電流較小)的情況下工作，否則輸電壓會明顯降低。倍壓系數(shù)越高的整流電路，這種因負(fù)載電阻增大而使輸出電壓下降的情況越明顯。同時應(yīng)用于高壓靜電設(shè)備的倍壓整流電路在負(fù)載電場擊穿放電時，將產(chǎn)生超過正常值幾十倍的浪涌電流，對給

21、倍壓整流電路供電的前級電路的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。</p><p>　　基于以上倍壓整流電路的不足，本文采用通過變壓器直接升壓后接高壓硅堆全橋整流來得到直流高電壓，電路圖見圖4。高頻變壓器直接升壓的方式需要變壓器有較高的變比，若直流母線電壓為500V，輸出高壓為60kV，則需要變比為1：120的升壓變壓器，對于變壓器制作的要求較高，需要控制好變壓器的體積尺寸和漏感等參數(shù)，還要絕緣強(qiáng)度能夠滿足要求。但這樣的電路結(jié)構(gòu)

22、相對簡單，因而控制方便，不穩(wěn)定的因素也較少，有利于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　綜合以上分析，高頻高壓電源主電路的基本拓?fù)浯_定為晶閘管三相整流后接直流母線電容給IGBT全橋逆變供電，逆變輸出接高頻升壓變壓器，之后通過高壓硅堆的全橋整流得到直流高電壓的輸出，主電路拓?fù)湟妶D6。高頻高壓電源主電路的設(shè)計主要包括整流電路的設(shè)計，逆變電路的設(shè)計，主功率回路的設(shè)計以及高頻升壓變壓器的設(shè)計等方面。</p>

23、;<p>　　2.3、整流電路的設(shè)計</p><p>　　整流電路的輸入是電網(wǎng)三相交流電，輸出的是直流電。為使直流母線電壓連續(xù)可調(diào)，三相晶閘管的相控整流電路。整流電路的設(shè)計包括晶閘管的選取和濾波電路的設(shè)計。三相相控整流的控制電路，通過采樣三相線電壓信號產(chǎn)生6個晶閘管的驅(qū)動脈沖?？梢酝ㄟ^滑動變阻器或閉環(huán)來調(diào)節(jié)相控角Q的大小來調(diào)節(jié)整流電路輸出的直流母線電壓。在整流電路接電阻負(fù)載時，直流母線電壓平均值與相

24、控角Q的關(guān)系滿足：</p><p>　　式中φU=220V,為電網(wǎng)相電壓。三相相控整流控制電路采用的是較成熟的設(shè)計，本文對其工作原理不做詳細(xì)的分析。</p><p>　　2.3.1、晶閘管的選取</p><p>　　根據(jù)式(4．1)，相控整流輸出直流電壓最大平均值為φ36U/π=515Vπ,考慮</p><p>　　到線路壓降取額定直流母線電

25、壓為dU==515V，除塵電源額定輸出功率0P=100KW，若整流后級電路的效率為η=95%，那么滿功率運(yùn)行時，直流母線上的電流有效值為：d0dPI==210AU</p><p><b>　　Η</b></p><p>　　三相晶閘管整流電路中，每個周期內(nèi)每個晶閘管導(dǎo)通角為2π/3，則流過每個晶閘管的電流有效值為：</p><p>　　晶閘管電

26、流取1~1.5倍裕量，選擇300A的晶閘管。負(fù)載電流連續(xù)時，晶閘管最大正反向電壓峰值均為電網(wǎng)線電壓峰值，即Uφ=539V。晶閘管電壓取2～3 倍裕量，最終選擇300A/1600V的晶閘管半橋模塊。</p><p>　　2.3.2 濾波器的設(shè)計</p><p>　　三相不控整流不加LC濾波器時功率因數(shù)在65％左右，而可控整流由于加入了相控角的因素，功率因數(shù)更低。所以整流電路加上濾波環(huán)節(jié)提高功

27、率因數(shù)是很有必要的。</p><p><b>　　交流電抗器的設(shè)計</b></p><p>　　通常是在直流輸出端接LC濾波，但從成本和體積重量來考慮，相同容量的交流電抗器和直流電抗器相比較，直流電抗器價格更高體積更大噪聲更強(qiáng)烈。因此把直流電抗器去掉，在交流進(jìn)線側(cè)裝上交流電抗器來濾波。接交流電抗器時三相橋式可控整流電路圖和輸出電壓波形圖見圖7和圖8。</p>

28、;<p>　　在交流電源的一個周期內(nèi)有6次晶閘管換相過程，各次換相情況類似，僅以T6換相至T2(TI一直導(dǎo)通)為例分析。to時刻T6導(dǎo)通，to時刻觸發(fā)T2，T2導(dǎo)通，此時因b、C兩相均有電感，故電流不能突變，于是T6和T2同時導(dǎo)通，這相當(dāng)于將b、c兩相短路，兩相間電壓差為uc-ub，它在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik。由于回路中含有兩個漏感，故有2Lk(dik/dt)</p><p>　　=uc-ub

29、。這時，ic=ik逐漸增大的，而ib=Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時，ib=0，T6關(guān)斷，換相過程結(jié)束。換相過程持續(xù)的時間用電角度γ表示，即換相重疊角。 在上述過程中，整流輸出電壓的瞬時值為：</p><p>　　由上式可知，在換相過程中，整流電壓ud為同時導(dǎo)通的兩組晶閘管所對應(yīng)的線電壓的平均值。與不加交流電感器相比，每次換相縱波形均少了一塊，導(dǎo)致其平均值下降，降低的多少為：</p>

30、<p>　　可見在同樣的電流下，交流電感Lk的值越大，則換相壓降也越大。但交流電感Lk越大，則輸出電流Id越容易連續(xù)。</p><p>　　考慮到線路壓降等因素，若限定換相壓降Δud不超過20V。那么可得Lk的最大值為：</p><p>　　考慮到每相的電流有效值為：</p><p>　　取適當(dāng)?shù)脑Ａ?，選擇的交流電抗器參數(shù)為：160A/0.3mH。<

31、;/p><p><b>　　直流母線電容的設(shè)計</b></p><p>　　整流電路輸出的直流母線電壓一般都必須再進(jìn)行平滑濾波，使得輸出電壓較平，紋波較小。如前文所述，直流端不采用直流電抗器，則采用電解電容濾波的方式。電容量必須滿足下式：</p><p>　　式中，T為整流輸出電壓波頭的周期，三相全橋整流為1／300s。在滿功率條件下，直流電源等效

32、負(fù)載為：</p><p>　　要求電壓紋波小時，系數(shù)可取得大些，反之則可以取小一點(diǎn)。這里取系數(shù)為4，代入數(shù)據(jù)可計算得，Cd=5600μF。取適當(dāng)裕量，實(shí)際應(yīng)用中取6800μF。通常大容量電解電容的耐壓等級是400V和450V，所以本課題中選擇四個400V/6800μF的電解電容兩并兩串來實(shí)現(xiàn)直流母線濾波。</p><p><b>　　2.4、 波形分析</b><

33、/p><p>　　整流電路波形的分析：</p><p>　　圖為：晶閘管T1的觸發(fā)脈沖Ug1采樣后AC線電壓Uac的波形。CH1為經(jīng)過電壓互感器采樣厲的AC線電壓波形，5V/div。CH2為晶閘管T1的觸發(fā)雙窄脈沖號，1V/div，時間刻度都為5ms/div，從圖9a可以發(fā)現(xiàn)，在直流母線電壓沒有輸出時，相位角α為150º。從圖9b可以發(fā)現(xiàn)，直流母線輸出電壓為300V，相控角約為54&

34、#186;。代入式(2.3.1)，計算可得直流母線電壓為302V與實(shí)驗(yàn)測量較為吻合，說明晶閘管相控整流電路控制晶閘管調(diào)壓是可行的。</p><p>　　圖10是高壓直流電源在晶閘管整流的前端接交流電抗器，輸出端接直流母線電容后的直流母線電壓Ud波形和A相的輸入電流Ia波形。CH1為直流母線電壓波形，50/Vdiv。2CH為電流互感器采樣后的A相輸入電流波形，50A/div。時間刻度都為5ms/div。從圖10中可

35、以看出，整流輸出電壓為100V，負(fù)載較輕的情況下A相線電流波形不連續(xù)；整流輸出電壓為300V，負(fù)載加重后A相線電流波頭開始連續(xù)。由此可見，交流電抗器所起的濾波作用還是非常明顯的。</p><p><b>　　三、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　隨著我國工業(yè)規(guī)模的快速發(fā)展，工業(yè)排放的污染物如粉塵等也越來越多，已對人們生活的環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。環(huán)境保護(hù)現(xiàn)已成為國家發(fā)

36、展的重要政策，同時也越來越引起人們的重視。靜電除塵器是除塵環(huán)保行業(yè)的重要產(chǎn)品，對于工業(yè)粉塵的回收，減少對空氣的污染有著非常重要的作用。而靜電除塵器的核心之一就是為其提供直流負(fù)高壓的電源。高頻化的高壓直流電源作為對靜電除塵傳統(tǒng)工頻電源的革新，更低成本、更高效、更節(jié)能，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　本次課程設(shè)計，鞏固了我們對電力電子專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握，同時，培養(yǎng)了我們資料檢索的能力。在資料查找搜索過程中，

37、多方位地了解到單相、三相整流技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用意義、方向。單相、三相整流技術(shù)是將交流轉(zhuǎn)換為直流裝置，主要是應(yīng)用于電源設(shè)計方面（如穩(wěn)壓器，充電器，電化學(xué)工業(yè)等的電源使用方案等）。將理論知識與實(shí)際的結(jié)合，對我們將來工作中的實(shí)際應(yīng)用意義非常重大。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【l】王兆安，黃俊．電力電子技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社，20

38、05 </p><p>　　【2】謝廣潤，陳慈萱．高壓靜電除塵．水利電力出版社，1993 </p><p>　　【3】朝澤云，徐至新，鐘和清，康勇．靜電除塵用高壓供電電源特性淺析．高電壓技術(shù)，2006：81．83 </p><p>　　【4】劉華毅，蘇麗營．高壓靜電除塵實(shí)用電源的研制．現(xiàn)代電子技術(shù)，2004：80—83 </p><p>　　

39、【5】曲振江．靜電電源設(shè)備中倍壓整流電路的暫態(tài)分析【J】．電工電能新技術(shù)，1994(3)：33-35 </p><p>　　【6】曲振江，馬文娟．高壓靜電設(shè)備中倍壓整流電路的工作狀態(tài)分析．高電壓技術(shù)，2005，31(10)：64．66 </p><p><b>　　電力電子課程設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計題目：三相全控式整流電路<

40、;/p><p><b>　　姓名：趙栗杰</b></p><p>　　專業(yè)：電氣工程及其自動化</p><p>　　班級：12級電氣一班</p><p>　　學(xué)號：120806011140</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：凌禹</b></p><p>

41、;<b>　　目錄</b></p><p>　　第1章課程設(shè)計目的與要求 ............................1</p><p>　　1.1課程設(shè)計目的 .....................................1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計的實(shí)驗(yàn)環(huán)境 .......................

42、.......1</p><p>　　1.3 課程設(shè)計的預(yù)備知識 ..............................1</p><p>　　1.4 課程設(shè)計要求 ....................................1</p><p>　　第2章 課程設(shè)計內(nèi)容..................................2</

43、p><p>　　2.1設(shè)計的總體概括分析 ..............................2</p><p>　　2.2三相橋式全控整流電路設(shè)計 ........................3</p><p>　　2.2.1. 帶電阻負(fù)載時的工作情況 ......................3</p><p>　　2.2.2

44、阻感負(fù)載時的工作情況 ........................7</p><p>　　2.2.3定量分析 ....................................9</p><p>　　心得體會............................................10</p><p>　　參考文獻(xiàn).............

45、...............................10</p><p>　　第一章 課程設(shè)計目的與要求</p><p>　　1.1 課程設(shè)計目的 </p><p>　　“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計是在教學(xué)及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,對課程所學(xué)理論知識的深化和提高。因此,要求學(xué)生能綜合應(yīng)用所學(xué)知識設(shè)計出具有電壓可調(diào)的直流電源系統(tǒng),能夠較全面地鞏固和應(yīng)用本課程中所學(xué)的基本理

46、論和基本方法,并初步掌整流電路設(shè)計的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立收集資料、獨(dú)立設(shè)計的能力、培養(yǎng)分析、總結(jié)及撰寫技術(shù)報告的能力。 </p><p>　　1.2 課程設(shè)計的預(yù)備知識 熟悉電力電子技術(shù)課程、電機(jī)學(xué)課程的相關(guān)知識。 </p><p>　　1.4 課程設(shè)計要求 ,按課程設(shè)計指導(dǎo)書提供的課題,根據(jù)第下表給出的基本要求及參數(shù)獨(dú)立完成設(shè)計,課程設(shè)計說明書應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1、方案的經(jīng)

47、濟(jì)技術(shù)論證。 </p><p><b>　　2、主電路設(shè)計。 </b></p><p>　　3、通過計算選擇整流器件的具體型號。 </p><p>　　4、確定變壓器變比及容量。 </p><p>　　5、確定平波電抗器。 </p><p>　　7、觸發(fā)電路設(shè)計或選擇。 </p>&

48、lt;p>　　8、課程設(shè)計總結(jié)。 </p><p>　　設(shè)計技術(shù)參數(shù)：1、交流三相380V電源。2、整流輸出電壓Ud在0230V連續(xù)可調(diào)。3、整流輸出電流最大值30A。4、反電勢負(fù)載Em=220V。</p><p>　　5、要求工作電流連續(xù)。</p><p>　　第二章 課程設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　2.1設(shè)計的總體概括分析 &l

49、t;/p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備使用的換流裝置的容量越來越大,數(shù)量也越來越多。大量的諧波電流注入電網(wǎng),就會嚴(yán)重地威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行危害其它用電設(shè)備及自動化儀表等。所以了解分析、抑制電力系統(tǒng)諧波限制諧波發(fā)生源注入電網(wǎng)的諧波含量將越來越受到重視。相比較而言三相全波可控整流電路具有電路簡單調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn),為使變壓器的鐵心不飽和,就需要增大鐵心面積這樣就增大了設(shè)備的容量。生產(chǎn)實(shí)際中只用于噫嘻額對

50、輸出波形要求不高的小容量的場合。在中小容量、負(fù)載要求較高的晶閘管的可控整流裝置中。 </p><p>　　2.2三相橋式全控整流電路設(shè)計 應(yīng)用最為廣泛.</p><p>　　共陰極組——陰極連接在一起的3個晶閘管VT1VT3 VT5</p><p>　　共陽極組——陽極連接在一起的3個晶閘管VT4 VT6 VT2</p><p>　　

51、編號1、3、5 、4、6、2 .</p><p>　　三相橋式全控整流原理圖：</p><p>　　2.2.1. 帶電阻負(fù)載時的工作情況 </p><p><b>　　α=0時的情況：</b></p><p>　　假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管進(jìn)行分析對于共陰極阻的3個閘管陽極所接交流電壓值最大的一

52、個導(dǎo)通。</p><p>　　對于共陽極組的3個晶閘管陰極所接交流電壓值最低或者說負(fù)得最多的導(dǎo)通。</p><p>　　任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài) </p><p>　　三相全控整流電路電阻負(fù)載α=0度的情況：</p><p>　　從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，ud1為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時，u

53、d2為相電壓的負(fù)包絡(luò)線，ud=ud1 - ud2是兩者的差值,為線電壓在正半周的包絡(luò)線 。</p><p>　　直接從線電壓波形看 ud為線電壓中最大的一個,因此u波形為線電壓的包絡(luò)線 。</p><p>　　相橋式全控整流電路的特點(diǎn)：</p><p>　?。?）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件 。</p><

54、;p>　?。?)對觸發(fā)脈沖的要求：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度。共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120 度.同一相的上下兩個橋臂,即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2,脈沖相差180度。</p><p>　　(3）ud一周期脈動6次,每次脈動的波形都一樣

55、,故該電路為6脈波整流電路 。</p><p>　?。?）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖,可采用兩種方法:一是寬脈沖觸發(fā)，另一種方法是雙脈沖觸發(fā)（常用)。</p><p>　?。?）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同,晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同 。</p><p>　　三相全控整流電路α=30度的情況：</p><p>&l

56、t;b>　　</b></p><p>　　α=30度時的工作情況： </p><p>　　從t1開始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編仍符合表2-1的規(guī)律。</p><p>　　區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30度，組成ud的每一段線電因此推遲30度。</p><p>　　變壓器二次側(cè)

57、電流ia波形的特點(diǎn)：在VT1處于通態(tài)的120期間，ia為正ia波形的形狀與同時段的ud波形相同，在VT4處于通態(tài)的120度期間，ia波形的形狀也與同時段的ud波形相同，但為負(fù)值。 </p><p>　　α=60度時的工作情況：</p><p>　　ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低.α=60度時ud出現(xiàn)為零的點(diǎn)。 </p><p>　　α≤60度

58、時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)。</p><p>　　α>60度時，ud波形每60度中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值，電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路角的移相范圍是120度。</p><p>　　2.2.2阻感負(fù)載時的工作情況：</p><p>　　α≤60度時， ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似，各晶閘管的

59、通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。</p><p>　　區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上。得到的負(fù)載電流id波形不同。阻感負(fù)載時，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直；當(dāng)電感足夠大的時候。負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。</p><p>　　帶電阻負(fù)載=0度的情況：</p><p><b>　　α=30

60、度的情況：</b></p><p>　　α>60度時，阻感負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同。電阻負(fù)載時ud波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分；而阻感負(fù)載時，由于電感L的作用，ud波形會出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時。三相橋式全控整流電路的角移相范圍為90度。</p><p>　　α=90度時的情況：</p><p>　　。 2.2.3定量分析 </p>

61、<p>　　當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時，即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載α≤60度時的平均值為： </p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　帶電阻負(fù)載且α>60度時，整流電壓平均值為：</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p><b

62、>　　輸出電流平均值為:</b></p><p>　　當(dāng)整流變壓器為圖2-前圖中所示采用星形接法,帶阻感負(fù)載時,變壓器二次側(cè)電流波形如圖前圖中所示,為正負(fù)半周各寬120度、前沿相差180度的矩形波，其有效值為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。

63、</p><p>　　三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負(fù)載時，在負(fù)載電感足夠足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算Id時有所不同，接反電勢阻感負(fù)載時的Id為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動勢的值。</

64、p><p><b>　　心得體會 </b></p><p>　　通過此次對電力電子課程設(shè)計的之——三相全控橋式整流電路的設(shè)計，對電力電子這門課程有了進(jìn)一步的認(rèn)識，掌握了晶閘管、觸發(fā)電路的基本原來及其應(yīng)用，也對這門學(xué)科有了更深的了解。也懂得了電力電子這門課程在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用將電力電子方面的知識應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，分析與復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，并力求將知識點(diǎn)與能力點(diǎn)緊密結(jié)合，從而有助

65、于我們在工程應(yīng)用能力上的培養(yǎng)。但是我也清楚的發(fā)現(xiàn)了自己在知識上的很多不足，這些不足就要在以后學(xué)習(xí)的日子里在老師的幫助下去一一彌補(bǔ)了。在理論上的充實(shí)是最重要的，這次課程設(shè)計還使我真真正正的學(xué)會了獨(dú)立思考的重要性，使我在今后的學(xué)習(xí)生活中更上一層樓。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 王兆安.電力電子技術(shù).第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出