三相半波可控整流電路設(shè)計(jì)

三相半波可控整流電路設(shè)計(jì)一、 方案選擇當(dāng)整流負(fù)載容量較大， 均可在三相半波的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。二、 主電路選擇及原理分析三觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)為了保證晶閘管電路能正常，可靠的工作，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。由閘管的門極伏安特性曲線可知，同一型號的晶閘管的門極伏安特性的分散性很大，所以規(guī)定晶閘管元件的門極阻值在某高阻和低阻之間，才可能算是合格的產(chǎn)品。晶閘管器件出廠時(shí)，所標(biāo)注的門極觸發(fā)電流Igt、門極觸發(fā)電壓U是指該型號的所有合格器件都能被觸發(fā)導(dǎo)通的最小門極電流、電壓值，所以在接近坐標(biāo)原點(diǎn)處以gt\Ugt為界劃除OABCO區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)為不可靠觸發(fā)區(qū)。在器件門極極限電流Igfm、門極極限電壓和門極極限功率曲線的包圍下，面積ABCDEFG為可觸發(fā)區(qū)，所用的合格的晶閘管器件的觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流都應(yīng)在這個區(qū)域內(nèi)，在使用時(shí)，觸發(fā)電路提供的門極的觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流都應(yīng)處于這個區(qū)域內(nèi)。再有，溫度對晶閘管的門極影響很大，即使是同一個器件，溫度不同時(shí)，器件的觸發(fā)電流與電壓也不同。一般可以這樣估算，在100°高溫時(shí)，觸發(fā)電流、電壓值比室溫時(shí)低2~3倍，所以為了使敬閘管在任何工作條件下都能可靠的觸發(fā)，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)電流、電壓值都必須大于晶閘管器件的門極規(guī)定的觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值，并且要留有足夠的余量。如觸發(fā)信號為脈沖時(shí)，在觸發(fā)功率不超過規(guī)定值的情況下，觸發(fā)電壓、電流的幅值在短時(shí)間內(nèi)可以大大超過額定值。觸發(fā)脈沖應(yīng)一定的寬度且脈沖前沿應(yīng)盡可能陡。由于晶閘管的觸發(fā)是有一個過程的，也就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時(shí)間。只有當(dāng)晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的掣住電流以上時(shí)，晶閘管才能導(dǎo)通，所以觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的寬度才能保證被觸發(fā)的晶閘管可靠的導(dǎo)通，對于電感性負(fù)載，脈沖的寬度要寬些，一般為0.5~1MS，相當(dāng)于50HZ、18度電度角。為了可靠地、快速地觸發(fā)大功率晶閘管，常常在觸發(fā)脈沖的前沿疊加上一個觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定范圍內(nèi)移動。例如單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，要求觸發(fā)脈沖的移項(xiàng)范圍是0度~180度，帶大電感負(fù)載時(shí)，要求移項(xiàng)范圍是0度~90度；三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載時(shí)，要求移項(xiàng)范圍是0度~90度。觸發(fā)脈沖與主電路電源必須同步。為了使晶閘管在每一個周期都以相同的控制角被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步，兩者的頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，以使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。觸發(fā)電路同時(shí)受控于電壓uc與同步電壓us控制。根據(jù)三相半波可控整流電路對觸發(fā)電路的要求，采用同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，電路原理圖如圖所示。設(shè)計(jì)時(shí)采用恒流源充電，輸出為雙窄脈沖（也可為單窄脈沖），脈沖寬度在8°左右。本觸發(fā)電路分成四個基本環(huán)節(jié)：同步電壓、鋸齒波形成和脈沖移相、脈沖形成與放大、強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成等環(huán)節(jié).六參考文獻(xiàn)邵群濤主編.電機(jī)及拖動基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.王芳主編.電子線路Protel99SE.實(shí)用教程.長沙：中南大學(xué)出版社，2005.鄭忠杰，吳作海編.電力電子變流技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.龍志文主編.電力電子技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[10]王兆安，黃俊主編.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.張立主編.現(xiàn)代電力電子技術(shù).北京：高等教育出版社.1999.李宏編著.電力電子設(shè)備用器件與集成電路應(yīng)用指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

R1C1C7V8R2RP2R3-舌3R4i R6C2R5R15-—C6~220V$6VR12R13'RR9rD4R17R11R1，?R16R1C1C7V8R2RP2R3-舌3R4i R6C2R5R15-—C6~220V$6VR12R13'RR9rD4R17R11R1，?R16V7R10C4rD5C5VD15"5VrD9D-15vDUctD-15vDUct-15V XY圖5-1鋸齒波同步觸發(fā)電路四電力電子器件的保護(hù)在電力電子器件電路中，除了電力電子器件參數(shù)要選擇合適，驅(qū)動電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓保護(hù)，過電流保護(hù)，du/dt保護(hù)和di/dt保護(hù)也是必不可少的。1過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。1.1外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因，包括：操作過電壓：由分閘，合閘等開關(guān)操作引起的過電壓，電網(wǎng)側(cè)的操作過電壓會由供電變壓器電磁感應(yīng)耦合，或由變壓器繞組之間的存在的分布電容靜電感應(yīng)

耦合過來。雷擊過電壓：由雷擊引起的過電壓。1.2內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程，包括以下幾個部分。換相過電壓：由于晶閘管或者與全控型器件反并聯(lián)的續(xù)流二極管在換相結(jié)束后不能恢復(fù)阻斷能力時(shí)，因而有較大的反向電流通過，使殘存的載流子恢復(fù)，而當(dāng)其恢復(fù)了阻斷能力時(shí)，反向電流急劇減小，這樣的電流突變會因線路電感而在晶閘管陰陽極這間或與續(xù)流二極管反并聯(lián)的全控型器件兩端產(chǎn)生過電壓。關(guān)斷過電壓：全控型器件在較高頻率下工作，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，因正向電流的迅速降低而線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。各電壓保護(hù)措施及配置位置，各電力電子裝置可視具體情況只來用采用其中的幾種。其中RC3和RCD為抑制內(nèi)因過電壓的裝置，其功能屬于緩沖電路的范疇。在抑制外因過電壓的措施中，采用RS過電壓抑制電路是最為常見的。RC過電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（通常供電電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)）或電力電子電路的直側(cè)流。對于大容量的電力電子裝置，可采用圖1-39所示的反向阻斷式RC電路。有關(guān)保護(hù)電路的參數(shù)計(jì)算可參考相關(guān)的工程手冊。采用雪崩二極管，金屬氧化物壓敏電阻，硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等非線性元器件來限制或吸收過電壓也是較為常用的手段。2過電流保護(hù)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會發(fā)生過電流現(xiàn)象。過電流分載和短路兩種情況。一般電力電子均同時(shí)采用幾種過電壓保護(hù)措施，怪提高保護(hù)的可靠性和合理性。在選擇各種保護(hù)措施時(shí)應(yīng)注意相互協(xié)調(diào)。通常，電子電路作為第一保護(hù)措施，快速熔斷器只作為短路時(shí)的部分區(qū)斷的保護(hù)，直流快速斷路器在電子電力動作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器在過載時(shí)動作。采用快速熔斷器（簡稱快熔）是電力電子裝置中最有效，應(yīng)用最方泛的一種過電流保護(hù)措施。在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮：1、 電壓等級應(yīng)根據(jù)快熔熔斷后實(shí)際承受的電壓來確定。2、 電流容量應(yīng)按照其在主電路中的接入方式和主電路連接形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中。3、 快熔的It值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許It值。4、 為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性?？烊蹖ζ骷谋Ｗo(hù)方式分為全保護(hù)和短保護(hù)兩種。全保護(hù)是指無論過載還是短路均由快熔進(jìn)行保護(hù)，此方式只適用于小功率裝置或器件使用裕量較大的場合。短路保護(hù)方式是指快熔只要短路電流較大的區(qū)域內(nèi)起保護(hù)作用，此方式需與其他過電流保護(hù)措施相配合。快熔電流容量的具體選擇方式可參考有關(guān)的工程手冊。對一些重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備，或者工作頻率較高，很難用快熔保護(hù)的全控型器件，需要采用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)。除了對電動機(jī)起動時(shí)的沖擊電流等變化較慢的過電流可以用控制系統(tǒng)本身調(diào)節(jié)器進(jìn)行對電流的限制之外，需設(shè)置專門的過電流保護(hù)電子電路，檢測到過流之后直接調(diào)節(jié)觸發(fā)，驅(qū)動電路，或者關(guān)斷被保護(hù)器件。此外，常在全控型器件的驅(qū)動電路中設(shè)置過電流保護(hù)環(huán)節(jié)，這種措施對器件過電流的響應(yīng)最快。五體會通過電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我加深了對課本專業(yè)知識的理解，平常都是理論知識的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計(jì)中，真正做到了自己查閱資料、完成一個基本匯編程序的設(shè)計(jì)。在此次的設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步地熟悉了單相交流調(diào)壓電路的原理以及觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)