電力電子技術(shù)課程設(shè)計論文-單相交流調(diào)壓實驗裝置(編輯修改稿)
2024-12-09 15:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 不至于損壞，從技術(shù)上來看此套實驗裝置接線簡單易行，可靠性較高，經(jīng)過后期的仿真實驗可以看出，本裝置完全可以滿足最基 本的實驗需求。 最后經(jīng)過具體論證，方案圖如下圖所示。 圖 1 單相交流調(diào)壓電路的 總體設(shè)計方案 圖 本科生課程設(shè)計（論文） 4 具體電路設(shè)計 單相交流調(diào)壓主電路圖如圖 2 所示。兩個晶閘管 VT1 和 VT2 反并聯(lián)串聯(lián)在交流電路中，在每半個周期內(nèi)對晶閘管開通相位的控制，可以方便的實現(xiàn)交流調(diào)壓。本套實驗裝置是針對純電阻負載 R 設(shè)計的，在電阻負載時，晶閘管的導(dǎo)通角只與控制角 ?有關(guān)，正負半周起始時刻（ ?=0）的時刻均為電壓過零時刻，在穩(wěn)態(tài)狀況下，應(yīng)使正負半周的 ? 相等。的移相范圍應(yīng)是 0≤ ?≤ ? 。對脈沖觸發(fā)的要求除了要保證與電源同步外，脈沖本身的寬度也要保證晶閘管能夠?qū)ā?根據(jù)題目要求取最小導(dǎo)通角為 20～ 300左右 。 圖 2 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要要的時刻有阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： 1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，對反電動勢負載的變流器應(yīng)采用寬脈沖或脈 沖列觸發(fā)； 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對戶外場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增加為器件最大觸發(fā)電流的 35 倍，脈沖前沿的陡度也許增加，一般需達 12A/us； 3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)； 4）有良好的的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。 ① 觸發(fā)電路的選擇 根據(jù)以上要求分析，采用 KC05 移相觸發(fā)器進行觸發(fā)電路的設(shè)計。其引腳如圖 3 所示。 KCO5 可控硅移相觸發(fā)器適用于雙向可控硅或兩只反向并聯(lián)可控硅的交流相位控制。該觸發(fā)器適用于雙向晶閘管 或兩只反向并聯(lián)晶閘管電路的交流相位控制，具有鋸齒波線性好，移相幅度寬，控制方式簡單，易于集中控制，輸出 本科生課程設(shè)計（論文） 5 電流大等優(yōu)點，是交流調(diào)壓電路的理想電路。 ② 觸發(fā)電路的工作原理 KC05 晶閘管移 相觸發(fā)器內(nèi)部電路原理圖如圖 4 所示。 V V2組成同步檢測電路，當同步檢測電壓過零時 V V2 截止，從而使 V V V5 導(dǎo)通， V4 導(dǎo)通，使V11 基極被短接， V11 截止， V5 對外接電容 C1 充電到 8V 左右。同步電壓過零結(jié)束時， V V2 導(dǎo)通， V V V5 恢復(fù)截止， C1 電容經(jīng) V6恒流放電，形成線性下降的鋸齒波，鋸齒波的斜率由 5端的外接鋸齒波斜率電位器 RP1 調(diào)節(jié)。鋸齒波送至 V8 與 6端引入 V9 的移相控制電壓 Uc 進行比較放大，當 UcUB 時， V V11導(dǎo)通， V12 截止， V1 V14 導(dǎo)通，輸出脈沖。 V4 是失 交保護輸出，保證了移相電壓與鋸齒波失交時晶閘管仍保持全導(dǎo)通。各點波形圖如圖 5所示。 圖 3 圖 4 本科生課程設(shè)計（論文） 6 圖 5 綜上所述，由 KC05 移相 觸發(fā)電路構(gòu)成的觸發(fā)電路如圖 6所示： 圖 6 本科生課程設(shè)計（論文） 7 電力電子器件承受過電流和過電壓的能力較差，短時間的過電流和過電壓就會把器件損壞。然而實際操作中不能完全根據(jù)裝置運行時可能出現(xiàn)的暫時過電流和過電壓的數(shù)值來確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件的過載能力。因此，保護 電路的設(shè)計就成為提高電力電子裝置運行可靠性必不可少的重要環(huán)節(jié)。 由于晶閘管換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷能力，因而有較大的反向電流流過，使殘存的載流子恢復(fù)，當其恢復(fù)了阻斷能力時，反向電流急劇減小，這樣的電流突變會因線路電感而在晶閘管陰陽極之間產(chǎn)生過電壓。 過壓保護就是根據(jù)電路中產(chǎn)生的不同過電壓的部位加入不同的保護電路，當達到 — 定電壓值時，自動開通保護電路，使過電壓通過保護電路形成通路，消耗過壓儲存的電磁能量，從而使過壓的能量不會加到主開關(guān)器件上，保護了電力電子器件。 本實驗裝置的過電壓保護電路可以使用阻容保護電 路來實現(xiàn)。將電容并聯(lián)在回路中，當電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，單相交流調(diào)壓的過電壓保護電路如
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