三相桥式整流电路设计

触发电路光耦隔离主电路电力电子技术课程设计触发电路光耦隔离主电路一、设计的根本要求、主要技术数据电源电压：沟通220V/50Hz输出电压范围50V~100V最大输出电流：10A具有过流保护功能，动作电流：12A具有稳压功能70%、主要用途仅在一般的工业领域的应用格外广泛，如中频炉、发电机励磁、自动掌握等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。保护电路掌握电路二、总体方案保护电路掌握电路第1页共19页电力电子技术课程设计三、电路原理说明、主电路原理说明、工作原理三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。α60°。对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。六个自然换相点把一个周期分成以下六段：ωt1＜ωt≤ωt2VT1VT6ud=uab。ωt2＜ωt≤ωt3VT1VT2ud=uac。ωt3＜ωt≤ωt4VT3VT2ud=ubc。ωt4＜ωt≤ωt5VT3VT4ud=uba。ωt5＜ωt≤ωt6VT5VT4ud=uca。ωt6＜ωt≤ωt1VT5VT6ud=ucb。通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个根本特点：任何时刻必需有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便形成通路120°，由于共阴极组与共阳60°有一个元件换相。同一桥臂上的两个元件的180°，VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。输出电压的波形为线电压的一局部，一周期脉动6次。变压器正负半周都有电流流过，所以没有直流磁化问题，变压器利用效率高。个元件同时加触发脉冲。可以承受宽脉冲〔60°〕或双窄脉冲实现。第2页共19页电力电子技术课程设计弦波，谐波影响小。(1)阻性负载①电阻负载a≤60时，电流波形连续，一个波头为60°，所以积分区间为60°整流电压的平均值为：1U 1U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 360≤α≤120°60°，所以积分区间小于60°，整流电压平均值为：3 U d

6U sintd(t)2.34U 2 2

3) 3(2)感性负载Id=I，120°，整流电压的平均值为1U 21U 3d

6U sintd(t)2.34U2

cos3 3Ud=0V90°。负载电流平均值为：晶闸管的工作120°换流一次，120°。因此流过晶闸管的电流平均值和有效值为第3页共19页电力电子技术课程设计流进变压器次级的电流有效值为晶闸管承受的最高电压、掌握电路原理说明电路图的选择三相桥式全控整流电路，通过掌握触发角a的大小即掌握触发脉冲起始相位来掌握输出电压大小。为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。程可以掌握、被广泛应用于可控整流、沟通调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：1〕当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的状况下晶闸管才导通。晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。〔或电流〕减小到接近于零时，晶闸管关断。依据晶闸管的这种特性，通过掌握晶闸管的导通和关断时刻，就能掌握整流电260o，脉宽一20o~30o，称为双脉冲触发。双脉冲电路较简单，但要求的触发电路输出功率小。触发芯片的选择关于触发电路芯片的选择，我们选用高性能晶闸管三相移相触发集成电路 TC787。TC787是承受独有的先进IC工艺技术，并参照国外最集成移相触发集成电路而设计的电路。它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路以构成多种沟通调速和变流装置它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相触发集成电路的换代产品与TCA785及KJ(或KC)电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用牢靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3只第4页共19页电力电子技术课程设计、1KJ041、1KJ042)(KC)TCA785KJ004KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低本钱供给了一种的、更加有效的途径。各引脚的名称、功能及用法如下──1(Vc)2(Vb18(Va)为三一样步输入电压连接TC787VDD。8(C)10(B12(A)分别7(-B)9(-A11(-C)TC787TC788CBAC11CB9C710BA掌握端TC787VDD。5(Pi)：TC787有效，应用中，接保护电路的输出。，TC787当该端接低电寻常，输出单脉冲列。第5页共19页容的容量越大，则脉冲宽度越宽。

电力电子技术课程设计16(Ca)：对应三一样步电压的锯齿波电容连接端。该端连接的电容值大小打算了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过一个一样容量的电容接地。电源端TC7873(VSS)17(VDD)3(VSS)接负电源，其允许施加的电压幅值为接正电源，允许施加的电压为+4～+9V。二、内部构造及工作原理简介TC787的内部构造及工作原理框图如下图。由图可知，在它们内部集成有三个过零和一个脉冲形成电路、一个脉冲安排及驱动电路。它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的掌握信号。CaCbCc锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相掌握电压Vr部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动TC787TC788信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲安排及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压或其它非正常状况，则引脚5665612、11、10、9、8、7为低电平。第6页共19页电力电子技术课程设计第7页共19页触发电路原理说明

电力电子技术课程设计TC7876触发电路图的电路分析如下：120波形图可以得知输出脉冲信号的波形。输出信号的过程如下：12A，VT5VT660，12A11-C，VT1VT6B，VT1VT260，10B9-A，VT3VT260，9-A8C，VT3VT460，8C7-B，VT5VT4第8页共19页电力电子技术课程设计、主电路、触发信号典型波形、阻性负载电阻负载α=30°t1ug1T1uabT1、D6，D6uacT1、D2ug3T1T3D2R3个完整波形组成。第9页共19页电力电子技术课程设计电阻负载α=60°α=60°V3cuc。当ucV3V1ug1ug1，V1audα=150°时，ud第10页共19页电力电子技术课程设计电阻负载α=90°900,SCR断续；在一个周期内每个晶闸管导通120－α；L作用，工作的线电压过零变负时，晶闸管仍旧可能连续导通，形成同相晶闸管与整流管ud第11页共19页电力电子技术课程设计电感负载α=30°α开头换相。T+aT-cUac，经过babaT+bT+a,T-cUac,直到α＝30T+b，则T+aT+aT+b，此时输出线电压Ubc由波形分析可见，由于α0，使得输出电压波形在线电压的正向包络线根底上减小α＝30第12页共19页电力电子技术课程设计电感负载α=90°当掌握角α≤6060°＜α＜90Lα=90°0。所以说在大电感负载三相全控桥电路中，移相范0°~90°90°时，输出电压断续，由于输出电0，输出电流太小，晶闸管无法导通，就会消灭一些不规章的杂乱波形。、结果分析由以上分析可看出如下几点：三相全控桥式整流电路在任何时刻必需保证有两个不同组的晶闸管同时导通才120°180°，60°。为了保证整流装置启动时共阴与共阳两组各有一个晶闸管导通或电流断续后能第13页共19页电力电子技术课程设计80°～100°〕或双窄脉冲〔在一个周期内60°〕都可到达上述目的。双窄脉冲触uduab、uac、ubc、uba、ucaucbud6300Hz，比三相半波大一倍〔6。/Y/YY/△接法。通，故V1(3)(4120°范围内，因V3V1uab；在第(5)(6)120°范围内，因V5V1uac。同理也可分析其它管子所承受电压的状况。当α变化时，管子电压波形也有规律地变化。0°～90°载时，当α＞60°时波形断续，晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断，移0°～120°。流过晶闸管的电流与三相半波时一样，电流的平均值和有效值分别为当α＞0°时，每个晶闸管都不在自然换流点换流，而是后移一个α角开头换流，图α=30°6090°α≤60°时，ud的波形均为正值，其分析方法与α=0°时一样。当α＞60°时，由于电感L的感应电势的作用，ud的波形消灭负值，但正面积大于负面积，平均电压Ud仍为正值。当Ud=0。四、参数及元件、参数计算三相变压器输出电压有效值50V1U 1d

333

6U sintd(t)2.34U2

cos由于 3

〔0≤α≤60〕U d

3

6U sintd(t)2.34U2

1cos(2

3

〔60≤α≤120〕所以掌握角α的取值范围是 31.3°≤α≤ 64.9°第14页共19页

电力电子技术课程设计23I2 Id 23S=3UI=3×50V×8.16A=1224V·A22效率P UIU22I3dSUU22I3d22、元件选取1直流稳压电路用变压器(220V/18V25VA)4〔IN4001(100uF781515V2〕晶闸管的选择①晶闸管承受最大正向电压为，为变压器二次线电压峰值，即62U 6U 62②流过晶闸管的额定电流为II VTT 1.57

12A1 Id31 Id31.5713

3.7A考虑2倍的安全余量，晶闸管电压额定为UM 2URM 2122.5V 250VT(AV) 额定电流为I 2I 23.7T(AV) KP10-53)变压器选择V·A380V/30V4〕电阻电容选择R6、R7、R810K，VCC/2220K1uF200KΩ0.15uFCx0.15uF。10mA40mA以要用三级管进展电流放大。9013，其电流放大倍数大约为15014V，可以得出基极第15页共19页电力电子技术课程设计电阻阻值取为47Ω。集电极电阻取300Ω。1220KΩ1100KΩ可调电阻，则可以取到的电压范围是1.95V~5.8V理论移相范围为23.5°~69.5°过电压保护1100KΩ110KΩ100V，采样电压为9.1V，则电压比较器的比较电压应设定为9.1V。电压比较器电压取样可100KΩ可调200ΩRC过压抑制电路，电阻取51K，电容取1uF。5〕LL-12A6〕熔断丝选择F4、F5、F710A，直流熔断丝F6选取12.5A五、保护电路备都离不开牢靠的电源，因此直流开关电源开头发挥着越来越重要的作用。同时，开关电源技术在不断地创，这为直流开关电源供给了广泛的进展空间。但是由于开关电源中掌握电路比较简单，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的力量较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，依据了直流开关电源的原理和特点，设计了过电流保护、过电压保护。、过电流保护①输入过电流保护当电路输入沟通电流过大时，熔断丝会烧断②输出过电流保护第16页共19页电力电子技术课程设计在直流开关电源电路中，为了保护晶闸管在电路短路、电流增大时不被烧毁，需在输出端加过电流保护电路。其根本方法是，当输出电流超过某一值时，过流继电器动作，从而给芯片一个信号，使其不输出脉冲，从而关断晶闸管，输出电流也12A从而到达保护目的。熔断丝的作用是当继电器损坏后，其失去保护效果，电流连续12.5A0。蜂鸣器的作用是当电流输出过大时，蜂鸣器产生连续的声音信号，从而提示用户检查输出回路或者降低输出电压，以减小输出电流。、过电压保护直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。假设开关稳压器所使用的未稳压直流电源〔诸如蓄电池和整流器〕的电压假设使用输入过电压保护电路。①输入过电压保护RC与电容串联的电阻将消耗局部产生过电压的能量，从而抑制过电压。第17页共19页②输出过电压保护

电力电子技术课程设计图5 输出过电压保护如图为输出过电压保护，在输出端并联2个大阻值的电阻，其作用是将输出晶闸管，降低输出电压。六、试验总结也花费了很多的心血在里面。通过这次课程设计，我们再一次的通过实际应用理解了三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和