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大功率可控整流器设计.doc


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目录
1设计任务及要求2
初始条件2
要求完成的主要任务2
2 变流器主电路设计与原理说明3
主电路图的设计3
主电路原理3
3 触发电路设计8
触发电路选择8
触发电路9
触发电路的定相13
4 保护电路的设计15
过电流保护15
过电压保护16
5 参数的设定和计算18
6 应用举例19
作为蓄电池充电器19
在温度控制上的应用19
7 心得小结20
参考文献21
大功率可控整流器的设计
1设计任务及要求
初始条件
1.220V交流供电电源,整流变压器(六相绕组),晶闸管若干只;
,快速熔断器FU,电容C。
要求完成的主要任务
1.变流器主电路设计,原理说明;
2. 触发电路设计,每个开关期间触发次序与相位分析;
3. 保护电路设计,过电流保护,过电压保护原理分析;
4. 参数设定和计算(包括触发角的选择,输出平均电流,输出平均电压,输出有功功率计算,输出波形分析);

6.心得小结。
2 变流器主电路设计与原理说明
主电路图的设计
在电解电镀等工业设计应用中,经常需要大功率的可调直流电源。如果采用三相桥式电路,整流器件的数量很多,还有两个管压降损耗,降低了效率。在这种情况下,可采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,如图1所示。该电路课简称双反星形电路。
图1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
主电路原理
整流变压器二次侧为星型接法的两个绕组,a与a’、b与b’、c与c’接在三相变压器的三个铁芯柱上,且匝数相同但同名端位置相反,使Ua与Ua’、Ub与Ub’、Uc与Uc’的电压大小相等、相位差180度。两个绕阻分别接成两组三相半波共阴极接法的整流电路,通过平衡电抗器Lp并联起来。变压器二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。平衡电抗器Lp是从中心抽头,左右两部分绕在同一铁芯上,匝数相等,绕向相同,用来保证两组三相半波整流电路能同时并联导通,每组承担一半负载。因此,与三相桥式电路相比,在采用相同晶闸管的条件下,双反星形电路的输出电流可大一倍。
当两组三相半波的控制角 α=0º 时,两相整流电压、电流的波形如图2所示。
图2 双反星形电路, α=0º 时两组整流电压、电流波形
在上图中,两组的相电压互差180º,因而相电流亦互差180º。其幅值相等,都是Id/2。以a相而言,相电流ia与ia,出现的时刻虽不同,但他们的平均值都是Id/6。因为平均电流相等而绕组的极性相反,所以直流安匝互相抵消。因此本电路的利用绕组的极性相反来消除直流磁通势的。
在这种并联电路中,在两个星形的中点间接有带中间抽头的平衡电抗器,这事因为两个直流电源并联运行时,只有当两个电源的电压平均值和瞬时值均相等时,才能是负载电流平均分配。在双反星形电路中,虽然两组整流电压的平均值Ud1和Ud2是相等的,但是它们的脉动波相差60º,它们的瞬时值是不同的,如图3a所示。
现在把六个晶闸管的阴极连接在一起,因而两个星形的中点n1和n2间的电压便等于ud1和ud2之差。其波形是三倍频的近似三角波,如图3b所示。这个电压加在平衡电抗器Lp上,产生电流i
p,它通过两组星形自成回路,不流到负载中去,称为环流或平衡电流。考虑到ip后,每组三相半波承担的电流分别为Id/2±ip。为了使两组电流尽可能平均分配,一般使Lp值足够大,以便限制环流在其负载额定电流的1%~2%以内。
图3 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形
在图1所示的双反星形电路中,如不接平衡电抗器,即成为六相半波整流器电路,在任一瞬间只能有一个晶闸管导电,其余五个晶闸管均承受反压二阻断,每个管子的最大导通角为60º,每个管子的平均电流为Id/6。
当α=0时,,,其波形如图3a的包络线所示,由于六相半波整流电路因晶闸管导电时间段,变压器利用率低,估计少采用。可见,双反星形与六相半波电路的区别在于有无平衡电抗器。
以下分析由于平衡电抗器的作用,使得两组三相半波整流电路同时导电的原理。
在图3a中取任一瞬间如ωt1,这时ub'及ua均为正值,然而ub'大于ua,如果两组三相半波整流电路中点n1和n2直接相连,则必然只有b'相的晶闸管能导电。接了平衡电抗器后,n1、n2间的电位差加在Lp的两端,它补偿了ub'和ua的电动势差,使得ub'和ua相的晶闸管能同时导电,如题4所示。由于在ωt1时电压ub'比ua高,VT6导通,此电流在流经Lp时,Lp上要感应

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  • 时间2021-09-24