電力電子課程設(shè)計(jì)三相全控橋式晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 武漢理工大學(xué)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)書(shū)說(shuō)明書(shū) 目錄1 三相全控橋主電路設(shè)計(jì)11.1 整流變壓器設(shè)計(jì)11.1.1設(shè)計(jì)原理11.1.2 參數(shù)計(jì)算11.2 整流電路設(shè)計(jì)21.2.1 晶閘管參數(shù)計(jì)算21.2.2 晶閘管電路對(duì)電網(wǎng)的影響31.2.3 晶閘管電路對(duì)系統(tǒng)功率因數(shù)的影響41.3 平波電抗器的參數(shù)計(jì)算52 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)62.1 觸發(fā)電路選擇62.2 tc787芯片介紹62.2.1 芯片介紹62.2.2管腳介紹72.3 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)82.3.1原理說(shuō)明82.3.2 同步信號(hào)的定相93 保護(hù)電路設(shè)計(jì)103.1 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)103.1.1 交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)103.1.2 直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)113.1.3

2、 晶閘管換相過(guò)電壓保護(hù)113.2 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)123.3 緩沖電路設(shè)計(jì)123.3.1 抑制電路設(shè)計(jì)123.3.2 抑制電路設(shè)計(jì)12設(shè)計(jì)心得13參考文獻(xiàn)14附錄：三相橋式全控晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路總圖15三相全控橋式晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 三相全控橋主電路設(shè)計(jì) 1.1 整流變壓器設(shè)計(jì) 1.1.1設(shè)計(jì)原理 由題目要求可知，供電電壓為380v市電電壓而整流電路的負(fù)載是額定電壓值為220v的直流電動(dòng)機(jī)，同時(shí)題目性能要求整流輸出直流電壓為0220v，所以整流電路的輸入電壓最大值應(yīng)為220v，實(shí)現(xiàn)380v電壓到220v的電壓可以使用合適型號(hào)的變壓器實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用即選用合適的變壓器實(shí)現(xiàn)降壓。

3、而整流電路通常都是采用變壓器實(shí)現(xiàn)降壓，變壓器不但可以實(shí)現(xiàn)降壓而且還多用來(lái)作為隔離電路，由于晶閘管整流電路會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染等負(fù)面影響，所以設(shè)計(jì)電路時(shí)也需要隔離電路以減小影響，在本設(shè)計(jì)中變壓器可以減弱晶閘管整流電路對(duì)電網(wǎng)以及其他用電設(shè)備的干擾起到隔離作用降低晶閘管電路的負(fù)面影響。 1.1.2 參數(shù)計(jì)算 變壓器一次側(cè)電壓為380v，二次側(cè)電壓為220v，變壓器一、二次側(cè)采用連接方式，若不計(jì)變壓器的勵(lì)磁電流，則一、二次側(cè)電壓與變比關(guān)系為： 代入數(shù)值： 式中、為一、二次側(cè)線(xiàn)圈匝數(shù)比，、為一、二次側(cè)電壓值。 由于整流電路輸出結(jié)果并不是標(biāo)準(zhǔn)的幅值大小不變的正弦波，變壓器的電流、容量計(jì)算與電路連接形式有關(guān)

4、，不過(guò)計(jì)算變壓器容量時(shí)我們可以取220v作為有效值計(jì)算。 對(duì)于三相橋式全控電路，變壓器一、二次側(cè)采用連接方式時(shí)，接電動(dòng)機(jī)負(fù)載，電路中接入平波電抗器電感足夠大以使負(fù)載電流連續(xù)，此時(shí)變壓器二次側(cè)電流為正負(fù)半周各寬、前沿相差的矩形波，其有效值為： 由已知直流電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)，則計(jì)算變壓器容量時(shí)可取 即： 一次側(cè)電流為： 故變壓器一次側(cè)容量為：變壓器二次側(cè)容量為： 故可選擇電壓器容量為：1.2 整流電路設(shè)計(jì) 1.2.1 晶閘管參數(shù)計(jì)算 由于晶閘管具有耐壓性好，經(jīng)濟(jì)性好，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用六個(gè)晶閘管組成三相全控整流電路，下面計(jì)算晶閘管選型時(shí)所需參數(shù)：晶閘管額定電壓與額定電流，根據(jù)性能指標(biāo)要求整流電路

5、輸出最大直流電流為： 由于整流電路采用三相全控形式晶閘管有效值與的關(guān)系為： 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 則晶閘管的額定電流為： 代入數(shù)值計(jì)算得： 對(duì)于整流電路采用三相全控形式晶閘管承受的最大電壓為： 故晶閘管的額定電壓為： 代入數(shù)值計(jì)算得： 根據(jù)電路要求需選用六個(gè)晶閘管組成整流電路，按照上述晶閘管參數(shù)計(jì)算選擇合適的晶閘管構(gòu)成整流電路。電路圖接線(xiàn)大致如下：圖1 三相橋式整流主電路圖1.2.2 晶閘管電路對(duì)電網(wǎng)的影響 理論分析學(xué)習(xí)時(shí)我們市場(chǎng)將晶閘管看做理想元件，但是在實(shí)際應(yīng)用中分析問(wèn)題時(shí)，我們不能將其看做理想元件，其有些負(fù)面影響是我們應(yīng)用時(shí)必須要考慮的。晶閘管電路對(duì)電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在諧波污染和無(wú)功功率兩個(gè)

6、方面： 晶閘管要消耗無(wú)功功率，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)為： 1.無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。 2.無(wú)功功率增加，會(huì)導(dǎo)致總電流增加，從而使設(shè)備和線(xiàn)路的損耗增加。 3.無(wú)功功率是線(xiàn)路壓降增大，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)導(dǎo)致電壓劇烈波動(dòng)。 晶閘管會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害，主要表現(xiàn)為： 1.諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線(xiàn)會(huì)使線(xiàn)路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。 2.諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。 3.諧波會(huì)引起

7、電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，會(huì)使上述1)和2)兩項(xiàng)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。 4.諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確。 5. 諧波會(huì)對(duì)臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 由于公用電網(wǎng)中的諧波電壓和諧波電流對(duì)用電設(shè)備和電網(wǎng)本身都會(huì)造成很大的危害，世界許多國(guó)家都發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定限制諧波的規(guī)定。制定這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的基本原則是限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流，把電網(wǎng)諧波電壓控制在允許的范圍內(nèi)，使接在電網(wǎng)中的電氣設(shè)備能免受諧波干擾而正常工作。 所以電路時(shí)一般采用相應(yīng)

8、措施消除無(wú)功功率與諧波產(chǎn)生的不利影響，本電路采用的變壓器設(shè)備可以起到減弱諧波對(duì)電網(wǎng)的不利影響。1.2.3 晶閘管電路對(duì)系統(tǒng)功率因數(shù)的影響 三相橋式全控整流電路接電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，由于設(shè)計(jì)加入平波電抗器以達(dá)到設(shè)計(jì)要求即電流連續(xù)，所以接電動(dòng)機(jī)負(fù)載即電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)可以看做感性負(fù)載來(lái)計(jì)算功率因數(shù)，即交流側(cè)電抗為零，直流側(cè)電感l(wèi)為足夠大，以為例，此時(shí)電流正負(fù)半周各方波，三相電流波形相同，且依次相差，其二次側(cè)電流有效值與整流輸出電流的關(guān)系為：將電流分解為傅里葉級(jí)數(shù)，以a相為例，將電流正、負(fù)兩半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)，則有： 由上式可知電流基波與各次諧波有效值分別為： 其中， 由此可得以下結(jié)論：電流中僅含（為正整數(shù)

9、）次諧波，各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。 經(jīng)計(jì)算可知諧波因數(shù)為： 電流基波與電壓的相位差為，故位移因數(shù)仍為： 功率因數(shù)即為：1.3 平波電抗器的參數(shù)計(jì)算在使用晶閘管整流裝置供電時(shí)，其供電電壓和電流中，含有各種諧波成份。當(dāng)控制角增大，負(fù)載電流減小到一定程度時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電流斷續(xù)現(xiàn)象，造成對(duì)變流器特性的不利影響。當(dāng)負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流電動(dòng)機(jī)的脈動(dòng)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通角減小，整流器等效內(nèi)阻增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，換相條件惡化，并且增加電動(dòng)機(jī)的損耗。因此，除在設(shè)計(jì)變流裝置時(shí)要適當(dāng)增大晶閘管和二極管的容量，選擇適于變流器供電的特殊系列的直流電動(dòng)機(jī)外

10、，通常還采用在直流電路內(nèi)串接平波電抗器，以限制電流的脈動(dòng)分量，維持電流連續(xù)。 根據(jù)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求，保證電流連續(xù)的最小電流為5a，則電抗器的電感計(jì)算為： 式中：為變壓器二次側(cè)電壓有效值。 為要求連續(xù)的最小負(fù)載電流平均值。 為與整流主電路有關(guān)的計(jì)算系數(shù)。 對(duì)于不同的控制角，所需的平波電抗器的電感量計(jì)算公式為： 式中：為變壓器二次側(cè)電壓有效值取220v，由設(shè)計(jì)要求知，為與整流電路有關(guān)的計(jì)算系數(shù)，三相全控橋式電路，計(jì)算時(shí)取，代入相關(guān)參數(shù)可以計(jì)算出電路所需的最大電感值為： 整流變壓器漏電感折算到刺次級(jí)繞組每相的漏電感為： 式中：為變壓器次級(jí)相電壓有效值。 為整流電路額定輸出電流平均值。 為變壓器的短路

11、比，的變壓器。 為與整流主電路形式有關(guān)的計(jì)算系數(shù)。 本設(shè)計(jì)電路中，由設(shè)計(jì)要求知：，變壓器短路比取：，計(jì)算系數(shù)?。海瑢⒏鲄?shù)代入計(jì)算公式得： 由已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)知電樞電感為： 根據(jù)上述計(jì)算可得出平波電抗器的大致電感為： 代入各電感參數(shù)得： 選擇具體平波電抗器時(shí)應(yīng)選擇電感值比上述計(jì)算得出的電感值l大的平波電抗器。2 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)2.1 觸發(fā)電路選擇 晶閘管可控整流電路時(shí)通過(guò)控制觸發(fā)角的大小，即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小的，屬于相控電路。由于集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。隨著集成電路制作技術(shù)的提高，晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，現(xiàn)已逐步取代分立式電路。同時(shí)傳統(tǒng)

12、的集成觸發(fā)器kj和kc系列完成六個(gè)晶閘管需要多個(gè)芯片共同才能實(shí)現(xiàn)，電路比較麻煩。tc787一片芯片即可以完成對(duì)六個(gè)晶閘管的觸發(fā)，所以本設(shè)計(jì)電路選用tc787集成觸發(fā)電路。2.2 tc787芯片介紹2.2.1 芯片介紹 tc787是用獨(dú)有的先進(jìn)ic工藝技術(shù)，并參照最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計(jì)的單片集成電路，它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和交流裝置，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)，而且裝調(diào)簡(jiǎn)便、使用可靠。2.2.2管腳介紹 tc787管腳圖如下： 圖2 tc787管腳圖 管腳

13、說(shuō)明： 1 同步電壓輸入端：引腳1、引腳2及引腳18為三相同步輸入電壓連接端。應(yīng)用中，分別接經(jīng)輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應(yīng)不超過(guò)tc787的工作電源電壓vdd。 2 脈沖輸出端：在半控單脈沖工作模式下，引腳8、引腳10、引腳12分別為與三相同步電壓正半周對(duì)應(yīng)的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳7、引腳9、引腳11分別為與三相同步電壓負(fù)半周對(duì)應(yīng)的反相觸發(fā)脈沖輸出端。當(dāng)tc787被設(shè)置為全控雙窄脈沖工作方式時(shí)，引腳8為與三相同步電壓中c相正半周及b相負(fù)半周對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端；引腳12為與三相同步電壓中a相正半周及c相負(fù)半周對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端；引腳11為與三相同步電壓中c相負(fù)半周及b相正半周對(duì)

14、應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端；引腳9為與三相同步電壓中a相同步電壓負(fù)半周及c相電壓正半周對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端；引腳7為與三相同步電壓中b相電壓負(fù)半周及a相電壓正半周對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端；引腳10為與三相同步電壓中b相正半周及a相負(fù)半周對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖輸出端。應(yīng)用中，均接脈沖功率放大環(huán)節(jié)的輸入或脈沖變壓器所驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的控制極。 3 控制端 （1）引腳4：移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著tc787輸出脈沖的移相范圍，應(yīng)用中接給定環(huán)節(jié)輸出，其電壓幅值最大為tc787的工作電源電壓vdd。 （2）引腳5：輸出脈沖禁止端。該端用來(lái)進(jìn)行故障狀態(tài)下封鎖tc787的輸出，高電平有效，應(yīng)用中，接保護(hù)電路的

15、輸出。 （3）引腳6：tc787工作方式設(shè)置端。當(dāng)該端接高電平時(shí)，tc787輸出雙脈沖列；而當(dāng)該端接低電平時(shí)，輸出單脈沖列。 （4）引腳13：該端連接的電容容量決定著tc787輸出脈沖的寬度，電容的容量越大，則脈沖寬度越寬。 （5）引腳14、引腳15、引腳16：對(duì)應(yīng)三相同步電壓的鋸齒波電容連接端。該端連接的電容值大小決定了移相鋸齒波的斜率和幅值，應(yīng)用中分別通過(guò)一個(gè)相同容量的電容接地。 4 電源端 tc787可單電源工作，亦可雙電源工作。單電源工作時(shí)引腳3接地，而引腳17允許施加的電壓為818v。雙電源工作時(shí)，引腳3接負(fù)電源，其允許施加的電壓幅值為-4-9v，引腳17接正電源，允許施加的電壓為+

16、4+9v。2.3 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)2.3.1原理說(shuō)明 380三相交流電經(jīng)過(guò)同步變壓器變壓為30v的同步信號(hào)a1，b1，c1后，經(jīng)過(guò)電位器rp1，rp2，rp3及rct型網(wǎng)絡(luò)濾波接入到tc787的同步電壓輸入端，通過(guò)調(diào)節(jié)rp1，rp2，rp3可微調(diào)各相電壓的相位，以保證同步信號(hào)與主電路的匹配。ca，cb，cc為積分電容，tc787芯片的鋸齒波的線(xiàn)性、幅度由ca、cb、cc電容決定，因此，為了保證鋸齒波有良好的線(xiàn)性及三相鋸齒波斜率的一致性，選擇ca、cb、cc時(shí)要求其3個(gè)電容值的相對(duì)誤差要非常小，以產(chǎn)生的鋸齒波線(xiàn)性好、幅度大且不平頂為宜。ca、cb、cc為電容量的參考值為0.15。連接在13腳的電容c

17、x決定輸出脈沖的寬度，cx越大，脈沖越寬，可得到范圍的方波，不過(guò)脈沖太寬會(huì)增大驅(qū)動(dòng)級(jí)的損耗。cx參考值為。調(diào)節(jié)rp可以使輸入4腳的電壓之間連續(xù)變化，從而使輸出脈沖在之間變化，腳的輸出端有大于25ma的輸出能力，采用6只驅(qū)動(dòng)管擴(kuò)展電流，經(jīng)脈沖變壓器隔離后將脈沖接到晶閘管的控制極(g)和陰極(k)之間，以觸發(fā)晶閘管。其中，rp1rp3：10k；r1、r2、r3：200k；c1、c2、c3：10；c4、c5、c6：1；r：20k。觸發(fā)電路圖如下：圖3 tc787構(gòu)成的觸發(fā)電路2.3.2 同步信號(hào)的定相 向晶閘管整流電路供電的交流側(cè)電流通常來(lái)源于電網(wǎng)，電網(wǎng)電壓的頻率不是固定不變的，而是會(huì)在允許的范圍內(nèi)

18、有一定的波動(dòng)。觸發(fā)電路除了應(yīng)當(dāng)保證工作頻率與豬電路交流電源的頻率一致外，還應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系，這就是觸發(fā)電路的定相。 為了保證觸發(fā)電路和主電路頻率一致，利用一個(gè)同步變壓器，將其一次側(cè)接入為主電路供電的電網(wǎng)，由其二次側(cè)提供同步電壓信號(hào)，這樣由同步電壓決定的觸發(fā)脈沖頻率與主電路晶閘管電壓頻率始終一致。接下來(lái)的問(wèn)題就是觸發(fā)電路的定相，即選擇同步電壓信號(hào)的相位，以保證觸發(fā)脈沖相位正確。 對(duì)于晶閘管，其陽(yáng)極與交流側(cè)電壓相接，可簡(jiǎn)單表示為所接主電路電壓為，的觸發(fā)脈沖從的范圍為。采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn)，通常使鋸

19、齒波的上升段為，上升段起始的和終了的線(xiàn)性度不好，舍去不用，使用中間的。鋸齒波的中點(diǎn)與同步信號(hào)的位置對(duì)應(yīng)。 三相橋整流器大量用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，使的觸發(fā)角為。當(dāng)為整流電路，時(shí)為你變工作。將確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前、向后各有的移相范圍。于是與同步電壓的對(duì)應(yīng)，也就是與同步電壓的對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)于的位置，則同步信號(hào)的與的對(duì)應(yīng)，說(shuō)明的同步電壓應(yīng)滯后于。 對(duì)于其他五個(gè)晶閘管，也存在同樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同步電壓應(yīng)滯后于主電路電壓的。對(duì)于共陽(yáng)極組的、和，他們的陰極分別于、和相連，可簡(jiǎn)單表示它們的主電路電壓分別為、和。 以上分析了同步電壓與主電路的電壓關(guān)系，一旦確定了整流變壓器和同步

20、變壓器的接法，即可選定每一個(gè)晶閘管的同步電壓信號(hào)。本設(shè)計(jì)中變壓器采用接法，同時(shí)為了防止電網(wǎng)電壓波形對(duì)觸發(fā)電路發(fā)聲干擾，對(duì)同步電壓進(jìn)行濾波，當(dāng)濾波器滯后角為時(shí)，同步電壓選取結(jié)果如表1所示。表1 三相全控橋各晶閘管的同步電壓晶閘管主電路電壓同步電壓3 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 3.1 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì) 在整流電路中，電路中的電壓會(huì)有波動(dòng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)比較大的暫態(tài)過(guò)電壓，這時(shí)出現(xiàn)的高電壓就有可能超過(guò)晶閘管的能夠正常工作的承受電壓，可能發(fā)生晶閘管被擊穿，失去控制進(jìn)一步造成整流失敗，可能會(huì)對(duì)供電電路以及供電設(shè)備產(chǎn)生很大的不良影響，可能造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，所以在設(shè)計(jì)使用晶閘管的整流電路時(shí)一定要注意設(shè)計(jì)保護(hù)電路以使晶閘管能夠

21、安全正常的工作。通常情況下常采用三種措施抑制暫態(tài)過(guò)電壓：交流側(cè)保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元器件保護(hù)3種。3.1.1 交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)一般是為了減弱電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)整流電路由其是晶閘管的影響，主要采用變壓器二次側(cè)每相通過(guò)rc電路抑制過(guò)電壓，電容主要為吸收能量緩沖電壓沖擊，電阻主要是為了消耗能量。電容電阻值可以根據(jù)具體選定的裝置計(jì)算得出。其接線(xiàn)圖如圖4所示圖4 交流側(cè)保護(hù)接線(xiàn)示意圖3.1.2 直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù) 應(yīng)為整流電路所帶負(fù)載是直流電動(dòng)機(jī)即電動(dòng)勢(shì)負(fù)載，電動(dòng)機(jī)有時(shí)可能會(huì)處于發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生較大過(guò)電壓，所以電路中應(yīng)加入保護(hù)電路消除其產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)的不利影響，通常采用將電容電阻串聯(lián)電路與負(fù)載并聯(lián)。

22、電容值電阻值通過(guò)計(jì)算得出。如圖5所示：圖5 直流側(cè)保護(hù)接線(xiàn)示意圖3.1.3 晶閘管換相過(guò)電壓保護(hù) 晶閘管開(kāi)關(guān)過(guò)程可能的過(guò)電壓主要為換相過(guò)電壓，全控型器件在較高頻率下工作時(shí)還存在關(guān)斷過(guò)電壓，對(duì)于換相過(guò)電壓通常采用rc過(guò)電壓抑制電路，通常形式是電阻電容串聯(lián)后與晶閘管并聯(lián)，rcd電路同樣也可以作為晶閘管換相過(guò)電壓的保護(hù)電路。電阻電容值需根據(jù)晶閘管選型計(jì)算得到。一般連接形式如圖5圖6 換相過(guò)電壓保護(hù)線(xiàn)路接線(xiàn)示意圖3.2 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì) 電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障是，可能發(fā)生過(guò)電流。過(guò)電流分為過(guò)載和短路兩種情況。晶閘管元件承受過(guò)電流的能力也很低，若過(guò)電流數(shù)值較大而切斷電路的時(shí)間又稍長(zhǎng)，則晶閘管元

23、件因熱容量小就會(huì)產(chǎn)生熱擊穿而損壞。因此必須設(shè)置過(guò)流保護(hù)，其目的在于一旦變流電路出現(xiàn)過(guò)電流，就把它限制在元件允許的范圍內(nèi)，在晶閘管被損壞前就迅速切斷過(guò)電流，并斷開(kāi)橋臂中的故障元件，以保護(hù)其它元件。通常采用快速熔斷器、直流快速斷路器和過(guò)流繼電器的措施來(lái)預(yù)防過(guò)電流的產(chǎn)生。本設(shè)計(jì)中采用選擇合適的快速熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)，快速熔斷器可根據(jù)相應(yīng)的選擇原則適當(dāng)選取。3.3 緩沖電路設(shè)計(jì)3.3.1 抑制電路設(shè)計(jì)處于阻斷狀態(tài)下晶閘管的結(jié)面相當(dāng)于一個(gè)結(jié)電容，當(dāng)加到晶閘管上的正向電壓上升率過(guò)大時(shí)，會(huì)使流過(guò)結(jié)面的充電電流過(guò)大，起了觸發(fā)電流的作用，造成晶閘管誤導(dǎo)通。從而引起較大稍微浪涌電流，損壞快速熔斷器或晶閘管。因

24、此對(duì)也必須予以限制，使之小于晶閘管的斷態(tài)電壓臨界上升率。一般來(lái)自交流側(cè)或者晶閘管換相。 對(duì)于交流側(cè)產(chǎn)生的：對(duì)于帶有整流變壓器和交流側(cè)阻容保護(hù)的交流裝置，因變壓器漏電感和交流側(cè)rc吸收電路組成了濾波環(huán)節(jié)，使由交流電網(wǎng)入侵的前沿陡、幅值大的過(guò)電壓有較大衰減，并使作用于晶閘管的正向電壓上升率大為減小。在無(wú)整流變壓器供電的情況下，則應(yīng)在電源輸入端串聯(lián)在數(shù)值上相當(dāng)于變壓器漏感的進(jìn)線(xiàn)電感，以抑制，同時(shí)還可以起到限制短路電流的作用。對(duì)于晶閘管換相產(chǎn)生的影響比較小，一般忽略不計(jì)。3.3.2 抑制電路設(shè)計(jì)晶閘管在導(dǎo)通的初瞬，電流主要集中在靠近門(mén)極的陰極表面較小的區(qū)域，局部電流密度很大，然后隨著時(shí)間的增長(zhǎng)才逐漸擴(kuò)

25、大到整個(gè)陰極面。此過(guò)程需幾微秒到幾十微秒。若導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，會(huì)引起門(mén)極附近過(guò)熱，導(dǎo)致pn結(jié)擊穿使元件損壞。因此必須把限制在最大允許范圍內(nèi)。產(chǎn)生過(guò)大的可能原因有：在晶閘管換相過(guò)程中相當(dāng)于交流側(cè)線(xiàn)電壓短路，因交流側(cè)阻容保護(hù)的電容放電造成過(guò)大；晶閘管換相時(shí)因直流側(cè)整流電壓突然增高，對(duì)阻容保護(hù)電容進(jìn)行充電造成過(guò)大。通常，限制的措施主要有：1、在晶閘管陽(yáng)極回路串入電感。2、采用整流式阻容吸收裝置。本設(shè)計(jì)采用在晶閘管陽(yáng)極回路中串入電感。電感量根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算得出。設(shè)計(jì)心得 電能是目前使用。運(yùn)輸和控制最為方便的能源，也是人類(lèi)研究較為充分的一種能源?，F(xiàn)在人們的生產(chǎn)生活都里不開(kāi)電能，所以研究如何控制使用電

26、能使之滿(mǎn)足各種各樣的對(duì)電能的需要顯得尤為重要，而電力電子技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)這種變換的橋梁，所以我們應(yīng)該學(xué)習(xí)好電力電子理論知識(shí)，掌握如何利用這些知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，借助這個(gè)課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，正好檢驗(yàn)自己的理論知識(shí)的掌握程度，以及應(yīng)用理論知識(shí)的能力，及時(shí)的查缺補(bǔ)漏提高自己的學(xué)習(xí)能力以及實(shí)踐能力。 這學(xué)期首次學(xué)習(xí)電力電子這么課程，以前學(xué)習(xí)的大多為弱電范圍，電力電子涉及強(qiáng)電又涉及弱電，它是一門(mén)利用弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，是弱電與強(qiáng)電的橋梁。設(shè)計(jì)要求看上去與書(shū)上內(nèi)容很相似，實(shí)際上卻有很大的不同，書(shū)上的內(nèi)容大多是理想化的知識(shí)，為了方便理解做了很多簡(jiǎn)化，而在實(shí)際應(yīng)用中很多問(wèn)題都是不能簡(jiǎn)化的，設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有很多東西要注意，詳細(xì)的去了解。 通過(guò)仔細(xì)審題和思考，我發(fā)現(xiàn)有很多東西要做，首先要解決的問(wèn)題就是變壓器的選擇，因?yàn)橹皩?duì)變壓器的學(xué)習(xí)大多是理論很少涉及