电气工程课程设计-三相桥式全控整流电路设计

电气工程课程设计-三相桥式全控整流电路设计内容摘要：

2，脉冲相差 180。 3 Ud一周期脉动 6 次，每次脉动的波形都一样 , 故该电路为 6 脉波整流电路。 4 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。 触发电路 设计 控制晶闸管的导通时间需要触发脉冲，常用的触发电路有单结晶体管触发电路，设计利用 KJ004 构成的集成触发器实现产生同步信号为锯齿波的触发电路。 集成触发电路： 本系统中选择模拟集 成触发电路 KJ004， KJ004 可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。 KJ004 器件输出两路相差 180 度的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。 KJ004 电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。 原理图如图 22。 VT1VT2VT3VT4VT5VT6L负载电气工程课程设计（报告） 5 图 22 KJ004的电路原理图 KJ004 的工作原理： 如图 22 KJ004 的电路原理图所示，点划框内为 KJ004 的集成电 路部分，它与分立元件的同步信号为锯齿波的触发电路相似。 V1～ V4 等组成同步环节，同步电压 uS经限流电阻 R20 加到 V V2基极。 在 uS的正半周， V1导通，电流途径为 (+15V－ R3－ VD1－ V1－地 )；在 uS负半周， V V3导通，电流途径为 (+15V－ R3－ VD2－ V3－ R5－ R21―(―15V))。 因此，在正、负半周期间。 V4 基本上处于截止状态。 只有在同步电压 |uS|＜ ， V1～ V3截止， V4从电源十 15V经 R R4取得基极电流才能导通。 电容 C1 接在 V5 的基极和集电极之间，组成电容负反馈的锯 齿波发生器。 在V4导通时， C1经 V VD3迅速放电。 当 V4截止时，电流经 (+15V－ R6－ C1－ R22－ RP1－ (－ 15V))对 C1 充电，形成线性增长的锯齿波，锯齿波的斜率取决于流过R2 RP1的充电电流和电容 C1的大小。 根据 V4导通的情况可知，在同步电压正、负半周均有相同的锯齿波产生，并且两者有固定的相位关系。 V6及外接元件组成移相环节。 锯齿波电压 uC偏移电压 Ub、移相控制电压UC分别经 R2 R2 R26在 V6基极上叠加。 当 ube6+ 时， V6导通。 设 uCUb为定值，改变 UC，则 改变了 V6导通的时刻，从而调节脉冲的相位。 V7等组成了脉冲形成环节。 V7经电阻 R25获得基极电流而导通，电容 C2由电源 +15V经电阻 R VD V7基射结充电。 当 V6由截止转为导通时， C2所充电压通过 V6成为 V7基极反向偏压，使 V7截止。 此后 C2经 （ +15V－ R25－ V6－地）放电并反向充电，当其充电电压 uc2≥+， V7又恢复导通。 这样，在 V7集电电气工程课程设计（报告） 6 极就得到固定宽度的移相脉冲，其宽度由充电时间常数 R25和 C2决定。 V V12为脉冲分选环节。 在同步电压一个周期内， V7集电极输出两个相位 差为 180176。 的脉冲。 脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。 如在 us 正半周 V1导通，V8截止， V12 导通， V12把来自 V7的正脉冲箝位在零电位。 同时， V7正脉冲又通过二极管 VD7，经 V9～ V11放大后输出脉冲。 在同步电压负半周，情况刚好相反，V8导通， V12截止， V7正脉冲经 V13～ V15放大后输出负相脉冲。 说明： （ 1) KJ004 中稳压管 VS6～ VS9可提高 V V V1 V13的门限电压，从而提高了电路的抗干扰能力。 二极管 VD VD VD6～ VD8为隔离二极管。 （ 2) 采用 KJ004 元件组装的六脉冲触发电路，二极管 VD1～ VD12组成六个或门形成六路脉冲，并由三极管 V1～ V6进行脉冲功率放大。 （ 3) 由于 V V12的脉冲分选作用，使得同步电压在一周内有两个相位上相差 的脉冲产生，这样，要获得三相全控桥式整流电路脉冲，需要六个与主电路同相的同步电压。 因此主变压器接成 D， yn11及同步变压器也接成 D， yn11情况下，集成触发电路的同步电压 uSa、 uSb、 uSc分别与同步变压器的 uSA、 uSB、 uSC相接 RP1～RP3为锯齿波斜率电位器， RP4～ RP6为同步相 位 集成触发器电路图： 三相桥式全控触发电路由 3 个 KJ004 集成块和 1 个 KJ041 集成块（ KJ041 内部是由 12 个二极管构成的 6 个或门）及部分分立元件构成，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可，分别连到 VT 1， VT 2， VT3， VT4， VT 5， VT6的门极。 6 路双脉冲模拟集成触发电路图如图 23 所示： 图 23 集成触发电路图 87651234910111213141516KJ004RP1RP4UcoUpR1R4R7R10R13R16R19C1C4C787651234910111213141516KJ004RP2RP5R8R2R5R11R14R17R20C2C5C887651234910111213141516KJ004RP3RP6R9R3R6R12R15R18R21C3C6C915VUsa Usb Usc+15V16 15 14 1391011121 2 3456 7 8KJ0411~6 脚为六路单脉冲输入15~10 脚为六路双脉冲输出至 VT1至 VT2 至 VT3至 VT4 至 VT5至 VT6电气工程课程设计（报告） 7 保护电路 设计 为了保护设备安全，必须设置保护电路。 保护电路包括过电流与过电流保护，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器 件，例如 RC 阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器等；另一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。 本例中设计的三相桥式全控整流电路为大功率装置，故考虑第一种保护方案，分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。 晶闸管的保护电路 晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。 对于晶闸管初开通时引起的较大的 di/dt，可在晶闸管 的阳极回路串联入电感进行抑制；对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。 如图 24 所示： 图 24 串联电感及熔断器抑制回路 晶闸管的过电压保护：晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。 晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。 当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。 为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联 RC 电路。 如图 25 所示： 图 25 并联 RC 电路阻容吸收回路 FULVTVTRC电气工程课程设计（报告） 8 交流侧保护电路 晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭，同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现，所以要进行过电压保护，可采用如图 26 所示的反向阻断式过电压抑制 RC 保护电路。 整流电路正常工作时，保护三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值，输出电流很小，从而减小了保护元件的发热。 过电压出现时，该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路，电容将吸取过电压能量转换为电场能量；过电压消失后，电容经 、 放电，。