三相半波可控整流电路设计

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1、三相半波可控整流电路设计一、方案选择当整流负载容量较大，均可在三相半波的基础上进行分析。二、主电路选择及原理分析三触发电路的设计为了保证晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下要求： 触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值， 并留有一定的裕量。由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性 很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能算是合格的产 品。晶闸管器件出厂时，所标注的门极触发电流Igt、门极触发电压U是指该型号 的所有合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处 以gtUgt为界划除OA

2、BCO区域，在此区域内为不可靠触发区。在器件门极极 限电流Igfm、门极极限电压和门极极限功率曲线的包围下，面积ABCDEFG为可 触发区，所用的合格的晶闸管器件的触发电压与触发电流都应在这个区域内，在使 用时，触发电路提供的门极的触发电压与触发电流都应处于这个区域内。再有，温度对晶闸管的门极影响很大，即使是同一个器件，温度不同时，器 件的触发电流与电压也不同。一般可以这样估算，在100高温时，触发电流、电 压值比室温时低23倍，所以为了使敬闸管在任何工作条件下都能可靠的触发， 触发电路送出的触发电流、电压值都必须大于晶闸管器件的门极规定的触发电流、 触发电压值，并且要留有足够的余量。如触发信

3、号为脉冲时，在触发功率不超过规 定值的情况下，触发电压、电流的幅值在短时间内可以大大超过额定值。触发脉冲应一定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡。由于晶闸管的触发是有一个过 程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间。只有当晶闸管的阳极电流即主回路电 流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发信号应有足够的宽 度才能保证被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一 般为0.51MS，相当于50HZ、18度电度角。为了可靠地、快速地触发大功率晶 闸管，常常在触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。触发脉冲的相位应能在规定范围内移动。例如单相全控桥式整流电路带电阻性 负载时，要求触发

4、脉冲的移项范围是0度 180度，带大电感负载时，要求移项范 围是0度90度；三相半波可控整流电路电阻性负载时，要求移项范围是0度90 度。触发脉冲与主电路电源必须同步。为了使晶闸管在每一个周期都以相同的控制 角被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应该相同，而且要有固定 的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。触发电路同时受控于电压uc 与同步电压us控制。根据三相半波可控整流电路对触发电路的要求，采用同步信号为锯齿波的触发 电路，电路原理图如图所示。设计时采用恒流源充电，输出为双窄脉冲（也可为单 窄脉冲），脉冲宽度在8左右。本触发电路分成四个基本环节：同步电压、锯齿波 形成和

5、脉冲移相、脉冲形成与放大、强触发和双窄脉冲形成等环节.六参考文献5 邵群涛主编.电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，1999.6 王芳主编.电子线路Protel 99 SE.实用教程.长沙：中南大学出版社，2005.7 郑忠杰，吴作海编.电力电子变流技术.北京：机械工业出版社，1999.8 龙志文主编.电力电子技术.机械工业出版社，2005.10王兆安，黄俊主编.电力电子技术.北京：机械工业出版社，2000.11 张立主编.现代电力电子技术.北京：高等教育出版社.1999.12 李宏编著.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京：机械工业出版 社，2001.R1C1C7V8R2RP2R3-

6、舌3R4iR6C2R5R15-C6220V$6VR12R13RR9rD4R17R11R1，R16V7R10C4rD5C5VD155VrD9RP1D-15v DUctod ci-15VX Y图5-1锯齿波同步触发电路四电力电子器件的保护在电力电子器件电路中，除了电力电子器件参数要选择合适，驱动电路设计 良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护，du/dt保护和di/dt保护也是必不 可少的。1过电压的产生及过电压保护电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。1.1外因过电压 主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：操作过电压：由分闸，合闸等开关操作引起的过电压，电网侧

7、的操作过电压 会由供电变压器电磁感应耦合，或由变压器绕组之间的存在的分布电容静电感应耦合过来。雷击过电压：由雷击引起的过电压。1.2内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括以下几个 部分。换相过电压：由于晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相结束 后不能恢复阻断能力时，因而有较大的反向电流通过，使残存的载流子恢复，而 当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在 晶闸管阴阳极这间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的 迅速降低而线路电感在器件两端感应出的过电压。各电压保护

8、措施及配置位置，各电力电子装置可视具体情况只来用采用其中 的几种。其中RC3和RCD为抑制内因过电压的装置，其功能属于缓冲电路的范畴。 在抑制外因过电压的措施中，采用RS过电压抑制电路是最为常见的。RC过电压抑 制电路可接于供电变压器的两侧（通常供电电网一侧称网侧，电力电子电路一侧 称阀侧）或电力电子电路的直侧流。对于大容量的电力电子装置，可采用图1- 39所示的反向阻断式RC电路。有关保护电路的参数计算可参考相关的工程手册。 采用雪崩二极管，金属氧化物压敏电阻，硒堆和转折二极管（BOD）等非线性元 器件来限制或吸收过电压也是较为常用的手段。2过电流保护电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可

9、能会发生过电流现象。过电流 分载和短路两种情况。一般电力电子均同时采用几种过电压保护措施，怪提高保 护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路 作为第一保护措施，快速熔断器只作为短路时的部分区断的保护，直流快速断路 器在电子电力动作之后实现保护，过电流继电器在过载时动作。采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效，应用最方泛的一种 过电流保护措施。在选择快熔时应考虑：1、电压等级应根据快熔熔断后实际承受的电压来确定。2、电流容量应按照其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔 一般与电力半导体体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或 直流母

10、线中。3、快熔的It值应小于被保护器件的允许It值。4、为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。快熔对器件的保护方式分为全保护和短保护两种。全保护是指无论过载还是 短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕量较大的场合。 短路保护方式是指快熔只要短路电流较大的区域内起保护作用，此方式需与其他 过电流保护措施相配合。快熔电流容量的具体选择方式可参考有关的工程手册。对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高，很难用快熔 保护的全控型器件，需要采用电子电路进行过电流保护。除了对电动机起动时的 冲击电流等变化较慢的过电流可以用控制系统本身调节器进行对电流的限

11、制之 外，需设置专门的过电流保护电子电路，检测到过流之后直接调节触发，驱动电 路，或者关断被保护器件。此外，常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，这种措施对器件 过电流的响应最快。五体会通过电力电子技术课程设计，我加深了对课本专业知识的理解，平常都是理 论知识的学习，在此次课程设计中，真正做到了自己查阅资料、完成一个基本汇 编程序的设计。在此次的设计过程中，我更进一步地熟悉了单相交流调压电路的 原理以及触发电路的设计。当然，在这个过程中我也遇到了困难，通过查阅资料， 相互讨论，我准确地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大的收获，使自己 的实践能力有了进一步的提高，让我对以后的工作学习有了更大的信心。通过这 次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实 践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的 能力。