三相全控桥式整流器和有源逆变器电路的设计.

电力电子技术课程设计报告有源逆变器电路设计姓氏学年特殊级别20级电气工程与自动化系（研究所）讲师2012年12月10日课程设计任务书1项目计划有源逆变器电路设计简介“电力电子技术”课程: 在学习了“电力电子技术”课程之后，为了进一步加强对整流和有源逆变器电路的理解. 可以设计一个三相全控桥式整流电路和有源逆变电路. 分析两个电路的工作原理和相应的波形. 通过电路布线实验手段调试，画出相关波形图要求: 必须具有设计思想和理论基础b. 设计电路图，即整流器和有源逆变器电路的c. 计算晶闸管的选择和电路参数d. 画出整流器和有源逆变器电路e的ud（t），id（t），uVT（t）的波形图. 对控制角α和逆变器β的最小值的要求2设计主题三相全控桥式整流器和有源逆变器电路的设计1.设计目的仔细了解三相全控桥式整流器的工作原理研究了全控桥式整流电路在阻性负载和感性负载下工作时Ud，Id和Uvt的波形，并在实践中初步了解了整流电路. 应用. 2.研究了三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，验证了有源逆变器中全控桥电路的工作条件，了解了逆变电路的用途.

2. 设计概念和思想晶闸管是三结四层可控整流器元件. 为了接通晶闸管，除了阳极和阴极之间的正向电压外，还必须在控制阶段添加正向电压. 通过之后，控制阶段失去控制. 当阴极电流降至维持电流以下时，晶闸管再次阻塞. 因此，晶闸管的这种性能可以完全应用于许多可控转换器技术. 在实际生产中，直流电动机的调速，同步电动机的励磁，电镀，焊接等通常需要具有可调电压的直流电源. 通过使用晶闸管的单向可控电导率，可以轻松实现各种可控整流电路. 当整流的负载能力较大时，或当要求直流电压脉冲较小时，应使用三相整流电路，而交流侧由三相电源提供. 在三相可控整流器电路中，最基本的是三相半波可控整流器电路，最广泛使用的是三相桥式全控整流器电路. 三相半波可控电路仅使用三个晶闸管，接线简单，但晶闸管的正向和反向峰值电压较高，变压器次级绕组的导通角仅为120°，变压器绕组利用率低，电流单一，会引起变压器铁芯的直流磁化. 使用三相全控桥式整流电路，流经变压器绕组的电流为反向电流，从而避免了变压器铁芯的直流磁化. 同时，变压器绕组在一周期内的导通时间加倍，提高了利用率. . 逆变器将直流电转换成交流电，这是整流的逆过程，而有源逆变器将直流电转换成与交流电相同的频率，然后再送回电网.

变频器已广泛应用于工农业生产，交通运输，航空航天，办公自动化等领域，其中最主要的是交流电动机的变频调速. 另外全桥逆变电路工作原理，在感应加热电源和航空电源中不缺少逆变器电路. 在许多情况下，整流和逆变之间有着密切的关系. 可以将同一组晶闸管电路用于整流，并且可以执行反相. 该设备通常被称为“转换器”. 三. 关键字3晶闸管，三相全控桥，整流，有源逆变器，波形设计主要设备1. MCL系列教学试验台主控制屏； 2. NMCL-002电源控制屏幕； 3. NMCL-001交直流仪器； 4. NMCL-33触发电路和晶闸管主电路； 5. NMEL-03三相电阻； 6. NMEL-05开关板； 7. NMCL- 331平波反应堆； 8.双迹示波器； 9.万用表. 五岁以下设计电路图和工作原理1.电路结构三相全控桥式整流电路利用晶闸管的单向可控导电性能，实现直流电向交流电的转换. 该电路结构使用三相半波（VT1，VT3，VT5）和三相半波（VT4，VT6，VT2）的串联连接，共阳极连接. 由于公共阴极组以正半周期导通，因此正向电流流经变压器；当公共阳极组在负半周期导通时，电流反向电流流经变压器. 因此，变压器绕组中没有直流磁通，电流流过每个相绕组的正半周和负半周，从而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个周期，共阳极组的输出电压是输入电压的负半个周期，总输出电压是一系列正和负的负输出电压. 电压型逆变器电路具有以下主要特征: 1）直流侧是电压源，或者并联了一个大电容器，等效于电压源. 直流侧的电压基本上没有脉动，并且直流回路呈现低电阻状态. 2）由于直流电压源的钳位效应，交流侧的输出电压波形为矩形波，与负载阻抗角无关. 由于负载阻抗角度不同，交流侧的输出电流波形和相位也不同. 3）当交流侧为阻性负载时，需要提供无功功率，直流侧电容器充当无功电能的缓冲器. 为了提供从交流侧反馈到直流侧的无功电能通道，反馈臂与逆变器桥的每个臂并联连接. 1.4三相电压型桥式逆变器电路可以组合成一个三相逆变器电路和三个单相逆变器电路. 但是在三相逆变器电路中，使用最广泛的是三相桥式逆变器电路. 图3示出了使用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变器电路，该电路可以认为是由三个半桥反4个可变电路组成. 图3三相电压型桥式逆变器电路电路的直流侧通常只有一个电容器，但是为了便于分析，请串联两个电容器并标记假设的中点N'. 与单相半桥和全桥逆变器电路相同，三相电压型桥式逆变器电路的基本工作模式也是180°导通模式，即每个桥臂的导通角为180°，并且具有相同的相位（即，相同的半桥）上下臂交替导电，并且每个相位开始导电的角度相差120°.

这样，在任何时候，都会有三个同时导通的桥臂. 可能是上臂下方的两个臂，也可能是下臂上方的两个臂同时导通. 由于每个换向都处于同一相位，因此逆变器电路的作用是将直流电压转换为梯形脉冲波，并由低通滤波器对其进行滤波，从而使负载上获得的实际电压为正弦波变压器电路是一个全桥逆变器电路，由4个IGBT管（VT1，VT2，VT3，VT4）组成，如图2所示. + VT1 VT2直管和直管VT4 L1 VT3 C三个三图2逆变器电路交流侧连接到电网，即交流侧连接到电源，称为有源逆变器；当交流侧直接连接到负载时，称为无源逆变器. 另外，根据直流侧电源的性质，逆变器电路可以分为两种: 直流侧是称为电压型逆变器电路的电压源，直流侧是称为电流型的电流源. . 5武汉理工大学《电力电子技术》》课程设计指导逆变电路. 本课程的设计任务是电压逆变器电路的设计. 有源逆变器将直流电转换为与电网具有相同频率的交流电，然后将其发送回交流电电网. 逆变器有两个条件，一个是具有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，并且其值应大于转换器电路直流侧的平均电压，因此主电路该图使用一个整流二极管VD1〜VD6形成一个三相不可控的整流电路，以提供直流电动势. 为了确保其值大于转换器电路直流侧的平均电压，应在转换器电路的直流侧增加一个变压器，以满足条件. 第二个是晶闸管的控制角. 90°（即0 <β<90°）会使Ud为负值.

只有同时满足这两个条件才能实现逆变器. 三相全控桥式整流器和有源逆变器主电路图5A RP VT1 U VT3 VT5 + VD2 VD6 VD4 UVV Ud S2VW VT4 VT6 VT2 + VD5 VD3 VD1WS1 L 700mH G1 G2 G3 G4 G5 G6 VT1 VT2 VT3 VT4 VT电路原理⑴整流电路1在上图所示的三相全控桥式整流电路中，设置ωL >> Rd，当ɑ= 0°时，对应的电压，电流波形如下图所示: 根据晶闸管的导通条件，对于公共阴极组，当相电势高于其他两个相时，该相的晶闸管被触发导通. 对于相电位较高的公共阳极组，当其他两个相都较低时，该相的晶闸管被触发导通. 为了确保整流电流id具有路径，必须确保公共阴极组和公共阳极组中的一个晶闸管同时导通. 即，电流的路径为: 变压器次级绕组→共阴极组的某一相→负载→共阳极的某相→变压器次级绕组. 整流后的输出电压为Ud = Ud1-Ud2，其中ud1为公共阴极组输出电压的瞬时值； ud2是公共阳极组的输出电压的瞬时值. 如果公共阴极组和公共阳极组的控制角相同，则两组整流电压的平均值相等，且三相全控桥式整流电路的整流电压应为整流管的两倍. 三相半控.

6ͼ2在一个周期中，晶闸管的导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6. 这里我们仅分析ɑ= 0°时的工作条件. 如上图所示，将周期相电压分为六个间隔: ①在ωt1〜ωt2的间隔中: U相电压最高，触发VT1导通. V相电压最低，触发VT6导通，并且施加到负载的输出电压Ud = Uu-Uv = Uuv. ②在ωt2〜ωt3的时间间隔内: U相电压最高，触发VT1导通. W相电压最低，VT2触发并打开，施加到负载的输出电压Ud = Uu-Uw = Uuw. ③在ωt3〜ωt4的时间间隔内: V相电压最高，触发VT3导通. W相电压最低，VT27触发并打开，施加到负载的输出电压为Ud = Uv-Uw = Uvw. ④在ωt4〜ωt5的时间间隔内: V相电压最高，触发VT3导通. U相电压最低，VT4触发并打开，施加到负载的输出电压为Ud = Uv-Uu = Uvu. ⑤在ωt5〜6ωt的时间间隔内: W相电压最高，触发VT5导通. U相电压最低，VT4触发并打开，施加到负载的输出电压为Ud = Uw-Uu = Uwu. ⑥在ωt6〜ωt7的时间间隔内: W相电压最高，触发VT5导通.

V相电压最低，触发VT6导通，施加到负载的输出电压为Ud = Uw-Uu = Uwu. the整流电路的工作特性①只要公共阴极和公共阳极组的某个成分同时导通以形成电流路径. 每个晶闸管的导通角为120°； ②共阴极组晶闸管VT1，VT3，VT5按相序依次触发，相差为120°，共阳极组晶闸管VT2，VT4，VT6的相差为120°，也进行触发. 按照相序进行排列，同一相晶闸管的相差为180°. ③输出电压由六段电压组成，每个周期脉动六次. ④晶闸管的电压波形与三相半波相同. 它与晶闸管的导通有关，其波形由三部分组成. 一个段为零，两个段为线电压. 晶闸管的最大正向和反向电压之间的关系也相同. ⑤变压器的次级绕组使电流正负流动，消除了变压器的直流磁化，提高了利用率. ⑥触发脉冲宽度的要求. 当整流桥正常工作时，必须确保两个同时导通的晶闸管都具有脉冲. 共有两种常用方法: 一种是宽脉冲触发，它要求触发脉冲的宽度大于60°；另一个是双窄脉冲触发，即晶闸管被触发时，另一个脉冲以较低的序列号发送到晶闸管. 宽脉冲触发需要较高的触发功率，并且容易使脉冲变压器饱和，因此使用双脉冲触发.

ɑ>在0°时，晶闸管不处于自然换向电换向状态，而是从自然换向点向后ɑ角开始换向. 工作过程与as = 0°基本相同. 当电阻负载为ɑ≤60°时，Ud波形是连续的；当ɑ> 60°时，Ud波形是连续的；当ɑ= 120°时，输出电压为零，因此电阻负载的相移范围为三相全控桥式整流电路为0°〜120°. 8⑶逆变器电路图1是三相桥式有源逆变器电路的. 为了满足逆变器的条件，左端桥式不可控整流电路为逆变器提供正负电动势. 六. 电路调试1.校准双轨示波器. 这两个探头夹在示波器附带的方波发生器上. 如果方波的正负面积相等，则说明示波器是正常的，否则必须对示波器进行校准. 2.根据电路原理图进行连接，并在连接主电源之前检查电源的相序和晶闸管的脉冲是否正常. ⑴. 打开NMCL-002的电源开关，电压将以给定的电压显示. ⑵. 确定电源相序-双迹示波器方法. 三相整流电路按一定顺序工作，因此确保相序正确非常重要. 相序可以通过双轨示波器方法确定. 将电源线指定为U相，然后用示波器观察. U相后120°的相为V相，W相前120°的相为W相. ⑶. 用示波器观察NMCL-33的双脉冲观察孔. 应该有间隔均匀且幅度相同的双脉冲.

⑷. 检查相序. 用示波器观察“ 1”和“ 2”单脉冲观察孔. 如果“ 1”脉冲比“ 2”脉冲领先60°，则相序正确，否则应调整电源. ⑸. 将双轨迹示波器中的一个连接到U相电源，另一个连接到脉冲孔“ 1”. 注意正弦波和脉冲的位置. 脉冲孔在ɑ= 150°（β= 30°）的位置上. 相序正确，否则应调整RP和示波器. with用示波器观察每个晶闸管的控制电极和阴极，并应有幅度为1V-2V的脉冲. 3.研究向电阻性负载供电时的三相全控桥式整流电路的工作情况，在连接导线的情况下将开关S1和S2推至末端，闭合主电源，并调节输出电压Uuv， Uvw，主控制面板的Uwv，从0V调节至220V: （1）更改控制电压Uct，观察在不同触发相位下完全控制的整流电路的输出电压波形Ud，输出电流波形Id和晶闸管电压波形Uvt移位角度ɑ，并记录相应的Ud，Id，Uct值，并填写表1.9表1 0°Ud（V）Id（A）Uuv（V）144 0.154 110 30°120 0.131 110 60°67 0.072 110 90°12 0.016 110⑵记录ɑ= 30°，60°，90°时Ud，Id和Uvt的波形.

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