三相交流调压电路设计(3)

2019-02-20 22:43

华东交通大学理工学院课程设计报告

功率为瞬时功率在一个周期内的平均值;视在功率指的是电气设备电压有效值和电流有效值的乘积;那么功率因数则为两者之比值。在交流调压电路中,输入电压为正弦电压,而电流为非正弦波,可以分解成一系列傅立叶级数形式。

电阻负载时三相调压电路输入电流基波和各次谐波的含量与控制角α关系如下:

(1)电阻性负载或纯电感性负载时,谐波电流仅含n=6k+1次谐波成分,谐波的含量随谐波次数的增高而降低。

(2)随控制角的增大,由于电流有效值的减小,基波和谐波都减小。但基波减小得快,因而有出现谐波成分多于基波成分。 (3)阻感性负载时,各次谐波的谐波电流含量均比电阻负载时要小,基波因数要高。 3.3 仿真电路设计

根据设计要求,选择元器件: 电路中所用到的器件,主要是220V三相交流电源UA、UB、UC。6个反并联的晶闸管,即VT1.VT2,VT3,VT4,VT5,VT6还有3个阻感负载。晶闸管的选择,可控硅在门极无信号,控制电流Ig为0时,在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置,所以,器件呈高阻抗状态,称为正

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向阻断状态,若增大UAK而达到一定值UBO,可控硅由阻断突然转为导通,这个UBO值称为正向转折电压,这种导通是非正常导通,会减短器件的寿命。所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。在阳一一阴极之间加上反向电压时,器件的第一和第三PN结(J1和J3)处于反向偏置,呈阻断状态。当加大反向电压达到一定值VRB时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态,此时是反向击穿,器件会被损坏。而且UBO和URB值随电压的重复施加而变小。在感性负载的情况下,如磁选设备的整流装置。在关断的时候会产生很高的电压,如果电路上未有良好的吸收回路,此电压将会损坏可控硅器件。因此,器件也必须有足够的反向耐压VRRM。

可控硅在变流器(如电机车)中工作时,必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作,所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上,考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素,在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。

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主电路设计:主电路图如:图(6)所示,

图(6)仿真主电路图

触发电路设计: 三相交流调压电路的要求,设计符合要求的触发器,可产生六脉冲触发器,六个脉冲分别控制VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6的导通,各个脉冲相位相差60度,且脉冲宽度大于60度,为了主电路的设计的方便和电路结构的清晰,将触发电路集成一个模块。

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产生触发电路图如:图(7)所示:

图(7)仿真触发电路图 第四章 电路仿真效果图

各元器件参数设置:

(1)三相电源对称正弦交流电,峰值电压为380V,频率为50Hz,UA、UB、UC初始相位分别为0°,-120°,-240°。

(2)晶闸管,电压测量,与实时数字显示等均采用默认设置。 (3)常量输入模块:常量值,输入设置为0,输入端Block是触发器模型的使能端Alpha为相移控制角给定信号,单位为(°),这个值根据仿真需要进行设置。

(4)三项测量模块V-I Measurement:电压测量设置为phase-to-phase,即线电压。电流测量设置为yes。

(5)三相负载模块。R=4Ω,L=0.001H.

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(6)同步6脉冲发生器:频率设置为50Hz,脉冲宽度设置为70,增益Gain为6。从而是产生的脉冲宽度大于60度,满足电路的正常工作。

(7)仿真参数设置:仿真开始时间为0s,停止时间为0.1s。 只有当此端置“0”时,才能输出脉冲。

当改变控制角度时,三相电源电压波形图都一样,即三相电源电压波形如:图(8)

图(8)三相电源电压波形


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