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电力电子技术综合作业-含MATLAB串联12脉波整流simulink仿真步骤
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更新于2023-05-23
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设计与计算条件: 网侧交流输入电压10KV;额定输出直流电压600V;额定输出直流电流5000A;直流电压调节方式晶闸管相控整流调压;输出脉波数≥12;交流电网频率50Hz;电网电压波动范围95%-105%;允许直流电压纹波因数<5%;并联整流器在额定电流时的不平衡度<2% . 设计与计算任务: 整流装置主电路拓扑设计(电路拓扑选择原因、工作原理、工作波形分析);整流变压器额定参数计算;晶闸管元件参数计算及选型;保护电路及保护元件设计计算;电抗器参数计算;触发电路设计及触发电路定相;整流器性能估计。 文档中附MATLAB串联12脉波整流simulink仿真具体电路图和参数设置的截图。
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1
电力电子技术基础综合作业
(部分文字和计算参考网上一篇文档)
综合作业题目
一、设计与计算条件
1.网侧交流输入电压:10KV
2.额定输出直流电压:600V
3.额定输出直流电流:5000A
4.直流电压调节方式:晶闸管相控整流调压
5.输出脉波数:≥12
6.交流电网频率:50Hz
7.电网电压波动范围:95%-105%
8.允许过载能力:120%额定
9.允许直流电压纹波因数:<5%
10.并联整流器在额定电流时的不平衡度:<2%
二、设计与计算任务
1.整流装置主电路拓扑设计(电路拓扑选择原因、工作原理、工作波形分析);
2.整流变压器额定参数计算;
3.晶闸管元件参数计算及选型;
4.保护电路及保护元件设计计算;
5.电抗器参数计算;
6.触发电路设计及触发电路定相;
7.整流器性能估计。

2
综合作业设计
1.整流装置主电路拓扑设计
1)电路拓扑选择原因
随着整流装置功率的进一步加大,它所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大,
为减轻干扰,可采用多重化整流电路。将几个整流电路多重联结可以减少交流侧输入电流谐波,
而对晶闸管多重整流电路采用顺序控制的方法可提高功率因数。
整流电路的多重联结有并联多重联结和串联多重联结。对于交流输入电流来说,采用并联
多重联结和串联多重联结的效果是相同的。采用多重联结不仅可以减少交流输入电流的谐波,
同时也可减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率,因而可减小平波电抗器。
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路、串联 12 脉波全控整流电路、并联 12 脉波全控
整流电路,都适用于大功率整流,但带平衡电抗器的双反星形可控整流电路多适用于需要输出
低电压大电流的装置。
采用串联 12 脉波整流电路,这种整流电路的功率因数较高,对减少电网中的谐波干扰十
分有效,可以有效地消除电力系统中较高次谐波。
整流电路主要由触发电路、保护电路和整流主电路组成。先将三相 10kV 交流电源经变
压器变压,再经整流电路整流输出带脉动的直流电,保护电路用来保证整流电路安全可靠的工
作,驱动电路用来触发整流电路的晶闸管。
2) 工作原理
串联 12 脉波整流电路介绍
为了简化分析,下面均不考虑变压器漏抗引起的重叠角。
下图是移相 30 度构成串联二重联结电路的原理图,利用变压器二次绕组接法的不同,使
两组三相交流电源间相位错开 30 度,从而使输出整流电压 u
d
在每个交流电源周期中脉动 12
次,故该电路为 12 脉波整流电路。整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成相位
相差 30°、大小相等的两组电压,接至相互串联的两组整流桥。因绕组接法,变压器两组二次
绕组的匝比为 1 比√3。

3
图 3-44 为该电路的输入电流波形图。其中图 3-44c 的 i’
ab2
认在图 3-43 中未标出,它是第Ⅱ
组桥电流 i
ab2
折算到变压器一次侧 A 相绕组中的电流,图 3-44d 的总输入电流 i
A
认为图 3-44a
的 i 和图 3-44c 的 ia 之和。
对图 3-44 波形 i
A
进行傅里叶分析,可得其基波幅值 I
m1
和 n 次谐波幅值 I
mn
分别如下:
dm
II
34
1
dmn
I
n
I
34
其中 n = 12k±1,k=1 , 2 , 3,…
即输入电流谐波次数为 12k±1,其幅值与次数成反比而降低。
该电路的其他特性如下:
直流输出电压
cos
66
2
U
U
d
位移因数(单桥时相同)
coscos
1
功率因数
cos9886.0cos
1
v
采用多重联结的方法并不能提高位移因数,但可以使输入电流谐波大幅减小,从而也
可以在一定程度上提高功率因数。

4
整流主电路原理
3 个初相位相差 120 度的正弦电压源,可以通过变压器的适当联结,能够获得一组相位依
次相差 60 度的六相电源电压,从而得到六相整流电压。为获得 12 脉波整流装置需要的十二
相电源,采用方法如下图。整流变压器二次侧绕组分别采用星形和三角形接法,使两组三相交
流电源间相位错开 30 度,其大小相等, 从而使输出整流电压在每个交流电源周期中脉动 12
次。
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