三相交流调压电路

存档资料 成绩： 华东交通大学理工学院课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 电气工程设计软件计算机操作 题 目 三相交流调压电路的设计 分 院 电 信 分 院 专业班级 10级电力一班 学号 学生姓名 李 指导教师 王 2013 年 7 月 1 日 华东交通大学理工学院课程设计报告序号项 目等级优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级课程设计（论文）评阅意见评阅人 职称 20 年 月 日 目录第一章 设计的内容及要求21.1设计的内容21.2设计的要求2第二章 电路的选定22.1单相交流调压22.2 三相交流调压的设计选择4第三章 主电路的设计53.1 主电路的原理分析53.2 主电路器件的选择7第四章 触发电路设计74.1 产生触发电路模块74.2触发电路的结构7第五章 利用MATLAB进行仿真95.1 仿真电路图95.2 仿真结果10第六章 仿真结果分析13第七章 心得体会14参考文献（资料）15第 16 页第一章 设计的内容及要求1.1设计的内容 1.熟悉单相交流调压电路工作的原理 2.设计两种三相调压电路 3.完成三相电路的设计并对主要元器件进行说明 4.对所设计的两种三相调压电路进行比较 5.选择最佳的电路仿真1.2设计的要求 根据单相交流调压电路的原理，设计两种三相交流调压电路。对两种电路进行比较，选择其中的一种通过Matlab/Simulink仿真分别得到控制角=0、=30和=90时的输出电压和电流波形，以及各相触发脉冲波形。负载考虑阻感情况。触发脉冲可通过脉冲宽度调制技术得到。第二章 电路的选定2.1单相交流调压 所谓交流调压就是将两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，在每半个周波内通过控制晶闸管开通相位，可以方便的调节输出电压的有效值。下面是单相交流调压电路图及其波形如图。图1-1 单相交流调压电路图1-2 单相交流调压电路波形图正、负半周起始时刻（=0），均为电压过零时刻。在时，对VT1施加触发脉冲，当VT1正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，因电阻性负载，电流也为零，VT1自然关断。在时，对VT2施加触发脉冲，当VT2正向偏置而导通时，负载电压波形与电源电压波形相同；在时，电源电压过零，VT2自然关断。2.2 三相交流调压的设计选择 根据单相交流调压电路的原理，设计三相交流调压电路。常用的三相交流调压线路有星型联结，支路控制三角形联结和中点控制三角形联结。其中星型联结有分为三相三线和三相四线如图13，14。三相四线时，相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开120度工作，电流中有基波和奇次谐波。组成三相电路后，基波和3的整数倍以外的谐波在三相之中流动，不流过中性线。因此，中性线会有很大的3次谐波电流及其他3的整数倍次谐波电流，当控制角=90时，中性线电流甚至和各相电流的有效值接近。因此，选用13三相三线连接效果更好。图1-3 Y接三相交流调压电路 图1-4 三相四线交流调压电路 第三章 主电路的设计3.1 主电路的原理分析（1） 三相调压电路如下图所示图1-5 三相三线交流调压电路由三相交流电源供电的电路，简称三相交流电路。三相交流电源指能够提供3个频率相同而相位不同的电压或电流的电源，三相交流电各相电压的相位互差120。它们之间各相电压超前或滞后的次序称为相序，使用三相电源时必须注意其相序。在对三相交流调压电路工作原理分析的基础上，建立了基于MATLAB的三相交流调压电路的仿真模型，修改相应的参数，并对其进行了仿真分析和研究。通过仿真分析和参数的修改，验证所建模型的正确性，加深对三相交流调压电路理解。最后，对仿真实验进行总结。三相交流调压器的触发信号应与电源电压同步，其控制角是从各自的相电压过零点开始算起的。三个正向晶闸管、的触发信号应互差，三个反向晶闸管、的触发信号也应互差，同一相的两个触发信号应互差。总的触发顺序是、，其触发信号依次各差。Y联接时三相中由于没有中线，所以在工作时若要负载电流流通，至少要有两相构成通路。为保证启动时两个晶闸管同时导通，及在感性负载与控制角较大时仍能保证不同相的正反向两个晶闸管同时导通，要求采用大于的宽脉冲(或脉冲列)或采用间隔为双窄脉冲触发电路。3.2 主电路器件的选择主电路中所用到的器件，主要是220V三相交流电源，即,6个反并联的晶闸管，即VT1,VT2,VT3,VT4,VT5,VT6还有3个阻感负载RL1,RL2,RL3。第4章 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，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。4.1 触发电路集成模块图1-6 触发集成模块4.2触发电路的结构图：图1-7 触发电路4.2根据要求产生的脉冲如下图： 图1-8脉冲图 此脉冲一个周期内有六个脉冲，每个脉冲控制一个晶闸管，两个脉冲控制两个晶闸管，即一相电路的工作情况，脉冲宽度大于60而小于120，这六个脉冲使主电路能正常工作。第五章 利用MATLAB进行仿真5.1 仿真电路图（1） 本次课程设计的总电路如图 图1-9仿真电路图模型参数设置：1）三相电源。对称正弦交流电，幅值为220，频率为50Hz，Ua Ub Uc初始相位分别为0，-120，120。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，只有当此端置“0”时，才能输出脉冲。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=1,L=0.001H.6）同步6脉冲发生器。频率设置为50Hz，脉冲宽度设置为10，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0.05s。5.2 仿真结果当R=1,L=0.001H时输入线电压和线电流波形图1-10 =00 图1-11 =300 图1-12 =900当R=1,L=0.001H时输出相电流相电压波形图1-13 =00 图1-14 =300 图1-15 =900第六章 仿真结果分析 晶闸管设计三相交流调压电路，这种电路性能优越，很好的实现交流到交流之间的变换当分别为0，30，90时各相波形如上图所示：其中电压波形为正弦波，电流波形为另一个波形。 从波形上可以看到，电流中有很多谐波，进行傅里叶分析后可知，其中所含谐波的次数为6K加减一，这和三相桥式全控整流电路交流侧所含谐波的次数完全相同，而且也是谐波的次数越低，其含量越大。和单相交流调压相比，这里没有3的整数倍次谐波，因为在三相对称时，他们不能流过三相三线电路。 我们利用晶闸管设计三相交流调压电路，这种电路性能优越，很好的实现交流电到交流电的变换。随着控制角的不同，结果也不同。由于电感有储能作用，电感负载和阻感负载相比较，结果不同。三相交流调压电路是通过控制一个周期内的导通角来实现调压功能的。通过学习三相交流调压电路的有关知识，并结合本次课程设计，我们可以运用有关的电力电子技术设计三相交流调压器，完成我们的要求。第7章 心得体会 在这里首先感谢感谢在此次课程设计中给予我指导的王楚老师，使我能够顺利的完成课程设计，在专业知识方面获得很大的收获和提升。同时对SIMULINK有了更充分的认识。SIMULINK提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。具有适应面广、结构和流程清晰、仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点。SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析。用SIMULINK去仿真一个系统不是很麻烦，只是实现一些拖拽或者参数设置，但是要真正的去设计完善一个系统的确需要很多知识以及精力。我们必须了解这个系统的每一个步骤以及需要什么样的组件与之匹配。而且在仿真出现错误之后去分析也是很麻烦的一件事情，必须有对系统详细的分析和充分了解以及对SIMULINK每个组件充分的了解才能真正找到错误所在并且修正。所以学好计算机仿真重在理论知识。经过一个星期的努力和付出，完成了本次课程设计，提高了动手能力与设计能力，加深了对理论知识的理解，做到了理论与实践的联系，并学会了这个MATLAB软件的运用，积累了做课程设计的经验。通过本次课程设计，大体上掌握了三相交流调压器的设计方法，了解了它的工作原理，以及电路所用到的晶闸管的工作状况，并熟悉了它们各自的特点和用途。加深了对理论知识的理解，同时让我感受到了自动控制知识的魅力。参考文献（资料）1 贺益康 电力电子技术（第二版）北京：科学出版社2 吴文辉 电气工程基础M 武汉：华中科技大学出版社 3 贺益康 电力电子技术（第二版）M. 北京：科学出版社，2010年7月4 蒋珉 MATLAB程序设计及应用 M. 北京：北京邮电大学出版社2010年3月