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小功率晶闸管整流电路设计

设计目的及意义
电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。它与理论教学和实践教学相结合，可加深理解和全面掌握《电力电子技术》课程的基本内容，可使我们在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高，从而培养我们具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。
主要目的在于：
1.通过设计提高学生综合运用知识的能力，巩固和扩展学生的知识领域、培养学生严谨的科学态度和提高独立工作的能力；
2.通过设计使学生初步掌握电力电子系统设计方法，熟悉国家有关技术和经济方面的方针政策和安全规程，训练使用设计手册的技术资料的能力；
3.培养学生利用计算机编写技术和绘制设计图样的能力。
设计的原始数据及具体要求
Ⅰ）原始数据
1.380V三相交流供电电源；
2.负载为并励直流电动机，相关数据如下表所示：
型号额定功率
（KW）额定电压
（V）额定电流
（A）额定转速
(r/min)电枢回路电感
(H)Z2-9230220161.57503.623.整流装置输出的直流电压和电流应满足负载要求；
4.电路应具有一定的稳压和保护功能，同时还具有较高的防止过电压和过电流的抗干扰能力。
Ⅱ）具体要求
1.方案论证及选择；
2.整流变压器电压及容量计算；
3.晶闸管元件选择；
4.电抗器容量计算；
5.保护电路的元件选择；
6.触发电路选择；
7.同步变压器及同步电压选择；
8.完成课程设计说明书一份，设计晶闸管整流电路原理图一张。

三、拟定方案
在三相整流电路中，三相零式电路突出的优点是电路简单，用的晶闸管少，触发器也少，需要200V电压的用电设备直接用380V电网供电，而不需要另设整流变压器。但是要求晶闸管耐压高，整流输出电压脉动大，需要平波电抗器容量大，电源变压器二次电流中有直流分量，增加了发热和损耗。而且往往需要从变压器单独敷设零线。而三相桥式整流电路，在输出整流电压的同时，电源相电压可较零式整流电路小一半，显著减轻了晶闸管和变压器的耐压要求。变压器二次绕组电流中没有直流分量，利用率高。输出整流电压脉动小，所以平波电抗器容量也小。三相桥式整流电路缺点是整流器件用的多，需要220V电压的设备也不能用380V电网直接供电而需要整流变压器。三相半控桥式整流虽然触发电路和整流器件较少，但整流输出电压脉动大，所以选择三相全控桥式整流电路。
1.三相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路原理图及波形：（如下图所示）

三相桥式全控整流电路的特点
(1)二管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各一，且不能为同一相器件。
(2)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。
(3)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。
(4)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）
(5)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。
单元电路设计
主电路设计

图2三相全控桥式整流电路
整流变压器电压及容量的计算

取，则

2）晶闸管的选择
取100A
取900V
所以选取晶闸管型号为
3）电抗器容量计算
使输出电流连续的电感量
取10

限制输出电流脉动的电感量
取15

电动机电感量

变压器漏电感量

取0.2
考虑输出电流连续时的实际电感量

考虑限制电流脉动时的实际电感量

所以串入平波电抗器的电感值可以取15mH
2.触发电路的选择
三相全控桥式电路带电感负载整流时，移相范围是00-900，采用双脉冲触发。由于锯齿波同步触发电路整流输出电压与控制电压之间不是线性关系，电路复杂，而正弦波同步触发电路不适用电网电压波动较大的场合，所以选用集成触发电路KC09，此电路广泛应用于各种晶闸管装置中，而且其体积小、功耗低、调式方便、性能稳定可靠。
由得调节移相电压和偏移电压使移相角为
3.同步变压器及同步电压的选择
为了使晶闸管按需求导通及关断，触发电路必须与主电路同步，所选同步变压器应与整流变压器接同一供电电源，且其一次绕组与整流变压器的一次绕组完全一致。由所选触发器可知，同步变压器的输出电压，即同步电压为30V。
保护电路的元件选择
Ⅰ）过电流保护:
当电力电子变流装置内部某些器件被击穿或短路；驱动、触发电路或控制电路发生故障；外部出现负载过载；直流侧短路；可逆传动系统产生逆变失败；以及交流