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课程设计--三相全控桥逆变电路设计.doc

课程设计--三相全控桥逆变电路设计

起来洗澡_睡觉做春梦
2017-09-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《课程设计--三相全控桥逆变电路设计doc》,可适用于高等教育领域

课程设计三相全控桥逆变电路设计《电力电子技术》课程设计(工业电气自动化)姓名专业班级学号指导教师年月日成绩:优良合格电力电子技术课程设计任务书设计目的积极开展素质教育努力提高大学生的工程意识理论联系实际培养学生的创新能力和工程设计能力。使学生掌握电力电子变流装置的方案设计、参数计算方法制定实验方案技术路线提高实验技能。并为后续课“自动控制系统”、“交流调速系统”等课程打下良好基础进一步提高学生设计、实验、调试和应用各种变流装置的能力。设计题目三相全控桥逆变电路设计设计内容与要求设计三相全控桥逆变实验电路。掌握三相全控桥逆变电路的工作原理和分析方法。根据不同控制角分析三相全控桥逆变电路所对应的波形及相关参数的变化。(电路设计主电路整流变压器组别为D,Y,采用锯齿波同步的触发电路或KC集成电路触发器。)画出三相全控桥逆变电路主电路电路图。标明相关电压极性。)画出三相全控桥逆变电路控制电路电气原理图。)画出同步分析相量图选择同步变压器组别。完成与控制电路接线。(电路工作原理分析ooo)分别画出β=,β=,β=时的输出电压U波形和U波形。dT)写出逆变状态时的输出电压表达式U=f(β),I=f(β),I=f(β)dT(参数计算设U=VI=A,选择晶闸管元件的型号和变压器容量。dd(书写认真图表清晰实验验证独立完成。实验结果ooo用示波器观察并记录β=,β=,β=时的U、U、I波形。dTT观察逆变失败现象分析逆变失败原因。设计总结设计题目三相全控桥逆变电路设计设计目的积极开展素质教育努力提高大学生的工程意识理论联系实际培养学生的创新能力和工程设计能力。使学生掌握电力电子变流装置的方案设计、参数计算方法制定实验方案技术路线提高实验技能。并为后续课“自动控制系统”、“交流调速系统”等课程打下良好基础进一步提高学生设计、实验、调试和应用各种变流装置的能力。设计电路图及工作原理电路结构三相全控桥式整流电路是利用晶闸管的单向可控导电性能实现直流电变交流电电路结构采用共阴极接法的三相半波(VT,VT,VT)和共阳极接法的三相半波(VT,VT,VT)的串联组合由于共阴极组在正半周导电流经变压器的是正向电流而共阳极组在负半周导电流经变压器的是反向电流。因此变压器绕组中没有直流磁通且每相绕组正负半周都有电流通过提高了变压器的利用率。共阴极组的输出电压是输入电压的正半周共阳极组的输出电压是输入电压的负半周总的输出电压是正负两个输出电压的串联。有源逆变是将直流电变成和电网同频率的交流电并送回到交流电网中去。逆变的两个条件一是要有直流电动势其极性须和晶闸管的导通方向一致其值应大于变流电路直流侧的平均电压因此主电路图采用了一个用整流二极管VD~VD组成三相不可控整流电路来提供一个直流电动势为了保证其值大于变流电路直流侧的平均电压应该给变流电路直流侧加一个变压器来满足条件二是晶闸管的控制角ɑ>(即<β<),使Ud为负值。只有同时满足这两个条件才能实现逆变。三相全控桥式整流及有源逆变主电路图ARPVTVTVTVDVDVDUAUUBVVUdSUCWVTVTVTVDVDVDSL电路工作原理整流电路在上图所示的三相全控桥式整流电路中设ωL>>Rd,在ɑ=时其对应的各电压、电流波形如下图所示:根据晶闸管的导通条件可知对共阴极组来说哪相电位较其他两相高时就触发该相晶闸管使其导通对共阳极组来说哪相的电位较其他两相低时就触发该相晶闸管使其导通。为保证整流电流id有通路必须保证在同一时刻里共阴极组和共阳极组中各有一个晶闸管导通。即电流的通路为:变压器二次绕组共阴极组的某相负载共阳极的某相变压器二次绕组。整流输出电压为Ud=UdUd其中ud为共阴极组输出电压瞬时值ud为共阳极组输出电压瞬时值。如果共阴极组和共阳极组控制角相同则两组整流电压平均值相等三相全控桥式整流电路的整流电压应为三相半控时的两倍。图在一个周期内晶闸管的导通顺序为VTVTVTVTVTVT。在这里只分析ɑ=时的工作情况如上图所示将一个周期相电压分为六个区间:在ωt,ωt区间:U相电压最高VT被触发导通。V相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UuUv=Uuv。在ωt,ωt区间:U相电压最高VT被触发导通。W相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UuUw=Uuw。在ωt,ωt区间:V相电压最高VT被触发导通。W相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UvUw=Uvw。在ωt,ωt区间:V相电压最高VT被触发导通。U相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UvUu=Uvu。在ωt,ωt区间:W相电压最高VT被触发导通。U相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UwUu=Uwu。在ωt,ωt区间:W相电压最高VT被触发导通。V相电压最低VT被触发导通加在负载上的输出电压Ud=UwUu=Uwu。整流电路的工作特点任何时候共阴极和共阳极组各有一个元件同时导通才能形成电流通路。每个晶闸管导通角为共阴极组晶闸管VT,VT,VT按相序依次触发导通相位相差共阳极组晶闸管VTVT,VT,相位相差也按相序依次触发导通同一相得晶闸管相位差输出电压由六段电压组成每周期脉动六次。晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同它至于晶闸管的导通情况有关其波形由三段组成。一段为零两段为线电压。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。变压器二次绕组流过正、负两个方向的电流消除了变压器的直流磁化提高了利用率。对触发脉冲宽度的要求。整流桥正常工作时需保证同时导通的个晶闸管均有脉冲常用的方法有两种:一种是宽脉冲触发它要求触发脉冲的宽度大于另一种是双窄脉冲触发即触发一个晶闸管时向小一个序号的晶闸管补发一个脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大易使脉冲变压器饱和所以采用双脉冲触发。ɑ>时晶闸管不在自然换相电换流而是从自然换相点后移ɑ角度开始换流工作过程与ɑ=基本相同。电阻性负载ɑ时的Ud波形连续ɑ>时Ud波形连续ɑ=时输出电压为零因此三相全控桥式整流电路电阻性负载相移范围为,。逆变电路图为三相桥式有源逆变电路的原理图。为满足逆变条件左端桥式不可控整流电路为逆变提供了上正下负的电动势。研究三相全控桥式逆变电路的工作改变控制电压Uct使逆变角β的范围在~之间观察全控逆变电路的输出电压波形Ud输出电流波形Id及晶闸管电压波形Uvt记录β=时的Ud,id及Uvt的波形图。β=时Ud的波形β=时id的波形β=时Ut的波形β=时Ud的波形β=时id的波形β=时Ut的波形β=时Ud,Id波形β=时Ut的波形Ut写出逆变状态时的输出电压表达式U=f(β),I=f(β),I=f(β)、dTUd=Ucosβ=ULcosβI=ITdII=dIUERd=(dM)Pd=RIdEMId参数计算设U=VI=AU,选择晶闸管元件的型号和变压器容量ddd晶闸管耐压应大于U选择耐压V以上的晶闸管例如V。d,变压器容量计算:I=I=Id=AU,~,V(前系数取)在计算得到变压器次级相电压有效值U以及相电流有效值I后根据变压器本身的相数m就可计算变压器的容量其值为S,mUIS,mUI平均计算容量S,SS式中m和m为变压器初、次级绕组的相数。所以,S=**=KVAS=**=KVAS=KVA实验结果ooo用示波器观察并记录β=,β=,β=时的U、U、I波形。dTT观察逆变失败现象分析逆变失败原因。最小逆变角的确定为保证逆变能正常工作使晶闸管的换相能在电压负半波换相区之内完成换相触发脉冲必须超前一定的角度也就是说逆变角β必须要有严格的限制。换相重叠角γ。由于整流变压器存在漏抗使晶闸管在换相时存在换相重叠角γ。γ值随电路形式、工作电流大小不同而不同一般选取,电角度。晶闸管关断时间Tg所对应的电角度δ。晶闸管从导通到完全关断需要一定的时间这个时间Tg一般由管子的参数决定通常为,μs折合到电角度δ约为,。安全余量角θ。由于触发电路各元件的工作状态会发生变化使触发脉冲的间隔出现不均匀既不对称现象再加上电源电压的波动波形畸变等因素因此必须留有一定的安全余量角θ一般为左右。综合以上因素最小逆变角βγδθ=,。设计总结电力电子技术既是一门技术基础课程也是实用性很强的一门课程。课程设计是检验我们所学知识的一个良好手段让我们可以在实践中检验自己课程设计耗时两个多星期在这个过程中我也曾经因为实践经验的缺乏失落过也曾经仿真成功而热情高涨。虽然这只是一次的极简单的课程制作可是平心而论也耗费了我们不少的心血。通过这次课程设计我想说:对我而言知识上的收获重要精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就人生就像在爬山一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。

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