三相全控橋式整流與有源逆變電路的設(shè)計(jì)

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1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告有源逆變電路的設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)年級(jí)20級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化系（院）指導(dǎo)教師2012年12月10日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程《電力電子技術(shù)》題目有源逆變電路的設(shè)計(jì)引言任務(wù)：在已學(xué)的《電力電子技術(shù)》課程后，為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)整流和有源逆變電路的認(rèn)識(shí)?？稍O(shè)計(jì)一個(gè)三相全控橋式整流電路及有源逆變電路。分析兩種電路的工作原理及相應(yīng)的波形。通過電路接線的實(shí)驗(yàn)手段來進(jìn)行調(diào)試，繪制相關(guān)波形圖要求：a.要有設(shè)計(jì)思想及理論依據(jù)b.設(shè)計(jì)出電路圖即整流和有源逆變電路的結(jié)構(gòu)圖c.計(jì)算晶閘管的選擇和電路參數(shù)d.繪出整流和有源逆變電路的ud(

2、t)、id(t)、uVT(t)的波形圖e.對(duì)控制角α和逆變?chǔ)碌淖钚≈档囊笤O(shè)計(jì)題目三相全控橋式整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)一．設(shè)計(jì)目的1．更近一步了解三相全控橋式整流電路的工作原理，研究全控橋式整流電路分別工作在電阻負(fù)載、電阻—電感負(fù)載下Ud,Id及Uvt的波形，初步認(rèn)識(shí)整流電路在實(shí)際中的應(yīng)用。2．研究三相全控橋式整流逆變電路的工作原理，并且驗(yàn)證全控橋式電路在有源逆變時(shí)的工作條件，了解逆變電路的用途。二．設(shè)計(jì)理念與思路晶閘管是一種三結(jié)四層的可控整流元件，要使晶閘管導(dǎo)通，除了要在陽極—陰極間加正向電壓外，還必須在控制級(jí)加正向電壓，

3、它一旦導(dǎo)通后，控制級(jí)就失去控制作用，當(dāng)陰極電流下降到小于維持電流，晶閘管回復(fù)阻斷。因此，晶閘管的這一性能可以充分的應(yīng)用到許多的可控變流技術(shù)中。在實(shí)際生產(chǎn)中，直流電機(jī)的調(diào)速、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁、電鍍、電焊等往往需要電壓可調(diào)的直流電源，利用晶閘管的單向可控導(dǎo)電性能，可以很方便的實(shí)現(xiàn)各種可控整流電路。當(dāng)整流負(fù)載容量較大時(shí)，或要求直流電壓脈沖較小時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路，其交流側(cè)由三相電源提供。三相可控整流電路中，最基本的是三相半波可控整流電路，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式全控整流電路。三相半波可控電路只用三只晶閘管，接線簡(jiǎn)單，但晶閘管承受的

4、正反向峰值電壓較高，變壓器二次繞組的導(dǎo)電角僅120°，變壓器繞組利用率較低，并且電流是單向的，會(huì)導(dǎo)致變壓器鐵心直流磁化。而采用三相全控橋式整流電路，流過變壓器繞組的電流是反向電流，避免了變壓器鐵芯的直流磁化，同時(shí)變壓器繞組在一個(gè)周期的導(dǎo)電時(shí)間增加了一倍，利用率得到了提高。逆變是把直流電變?yōu)榻涣麟?，它是整流的逆過程，而有源逆變是把直流電經(jīng)過直-交變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電反送到電網(wǎng)上去。逆變?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、航空航天、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，最多的是交流電機(jī)的變頻調(diào)速。另外在感應(yīng)加熱電源、航空電源等方

5、面也不乏逆變電路的身影。在很多情況下，整流和逆變是有著密切的聯(lián)系，同一套晶閘管電路即可做整流，有能做逆變，常稱這一裝置為“變流器”。三．關(guān)鍵詞晶閘管，三相全控橋式，整流，有源逆變，波形四．設(shè)計(jì)主要設(shè)備1.MCL系列教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)主控制屏；2．NMCL-002電源控制屏；3.NMCL-001交直流儀表；4.NMCL-33觸發(fā)電路和晶閘管主回路；5.NMEL-03三相電阻器；6.NMEL-05開關(guān)板；7.NMCL-331平波電抗器；8.雙蹤示波器；9.萬用電表。五．設(shè)計(jì)電路圖及工作原理1.電路結(jié)構(gòu)三相全控橋式整流電路是利用晶閘管的單

6、向可控導(dǎo)電性能，實(shí)現(xiàn)直流電變交流電，電路結(jié)構(gòu)采用共陰極接法的三相半波（VT1,VT3,VT5）和共陽極接法的三相半波（VT4,VT6,VT2）的串聯(lián)組合，由于共陰極組在正半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是正向電流；而共陽極組在負(fù)半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是反向電流。因此變壓器繞組中沒有直流磁通，且每相繞組正負(fù)半周都有電流通過，提高了變壓器的利用率。共陰極組的輸出電壓是輸入電壓的正半周，共陽極組的輸出電壓是輸入電壓的負(fù)半周，總的輸出電壓是正負(fù)兩個(gè)輸出電壓的串聯(lián)。電壓型逆變電路有以下主要特點(diǎn)：1）直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源。

7、直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻態(tài)。2）由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗角情況不同而不同。3）當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。1.4三相電壓型橋式逆變電路用三個(gè)單相逆變電路可以組合成一個(gè)三相逆變電路。但在三相逆變電路中，應(yīng)用最為廣泛的還是三相橋式逆變電路。采用IGBT作為開關(guān)器件的三相電壓型橋式逆變電路如圖3所示，可以看成是由三個(gè)

8、半橋逆變電路組成。圖3三相電壓型橋式逆變電路電路的直流側(cè)通常只有一個(gè)電容器就可以了，但為了方便分析，畫作串聯(lián)的兩個(gè)電容器并標(biāo)出假想中點(diǎn)N′。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方式也是180°導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為180°，同一相（即同一半橋）上下兩個(gè)臂