三相全控橋式整流及有源逆變電路的設(shè)計(jì)

三相全控橋式整流及有源逆變電路的設(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)號年級20級專業(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)》18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)對整流和有源逆變電路的認(rèn)識??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(t)、id(t)、uVT(t)的波形圖e.對控制角

2、α和逆變β的最小值的要求18設(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,還必須在控制級加正向電壓,它一旦導(dǎo)通后,控制級就失去控制作用,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

3、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,接線簡單,但晶閘管承受的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

4、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。逆變在工農(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18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.

5、MCL系列教學(xué)試驗(yàn)臺主控制屏;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

6、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。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

7、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318所示,可以看成是由三個(gè)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

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