三相橋式整流電路在電動(dòng)機(jī)變速上的應(yīng)用

1、電力電子學(xué)課程設(shè)計(jì)信息工程學(xué)院電力電子學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目: 三相橋式整流電路在電動(dòng)機(jī)變速上的應(yīng)用 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 0309409 學(xué) 號(hào)： 030940910 學(xué)生姓名： 楊波 指導(dǎo)教師： 鐘建偉 2012年 4 月 29 日 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名楊波學(xué) 號(hào) 030940910成 績(jī)?cè)O(shè)計(jì)題目 三相橋式整流電路在電動(dòng)機(jī)變速中的應(yīng)用設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 主要技術(shù)數(shù)據(jù)和可控整流電路的選擇2、 三相整流電路的工作原理3、 整流電路參數(shù)計(jì)算和元件選擇4、 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)5、觸發(fā)電路的選擇設(shè)計(jì)要求1、輸入交流電源：三相 380V±10%，頻率f=50Hz2、直流輸

2、出電流連續(xù)最小值3、電動(dòng)機(jī)工作參數(shù)：磁極對(duì)數(shù)P=2，額定轉(zhuǎn)速4、電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)：額定功率=10KW，額定電壓=220V，額定電流=55A，過載倍數(shù)1.5時(shí)間安排2012年4月29日：選定設(shè)計(jì)題目2012年4月30日5月1日：圖書館和網(wǎng)站上搜索資料，搭建總體電路框圖2012年5月2日5月4日：設(shè)計(jì)各模塊電路，并調(diào)試和仿真，根據(jù)參數(shù)修改局部電路2012年5月5日：寫設(shè)計(jì)報(bào)告參考資料1陳堅(jiān). 電力電子學(xué)（第二版）M. 北京：高等教育出版社，2004.122王兆安，黃俊. 電力電子技術(shù)）M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.63康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）M. 北京：高等教育出版社，200

3、6.14王兆安，張明勛. 電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)M. 北京：高等教育出版社，2002.6引言4摘要51 主要技術(shù)數(shù)據(jù)和可控整流電路的選擇51.1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)51.2 可控整流電路的選擇51.2.1 三相整流電路的工作原理61.2.2 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)62 整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算72.1 整流變壓器的計(jì)算72.1.1 整流變壓器的作用72.1.2 整流變壓器的計(jì)算83 晶閘管參數(shù)計(jì)算83.1 額定電壓的計(jì)算83.2 額定電流的計(jì)算94 整流電路的過電壓保護(hù)94.1 引起過電壓的原因及分類94.2 交流側(cè)過電壓保護(hù)94.2.1 RC吸收電路電阻和電容的計(jì)算94.3 交流側(cè)壓敏電阻過

4、電壓保護(hù)104.3.1 交流側(cè)壓敏電阻的參數(shù)計(jì)算與選擇104.4 直流側(cè)過電壓保護(hù)104.4.1 電路圖105 整流電路的過電流保護(hù)105.1 引起過電流的原因115.2 整流電路橋臂串聯(lián)快速熔斷器過電流保護(hù)115.2.1 電路圖115.2.2 快速熔斷器的選擇原則115.2.3 直流側(cè)過電流繼電器的選擇126 觸發(fā)電路的選擇12總結(jié)12參考文獻(xiàn)12附錄 三相橋式整流電路在電動(dòng)機(jī)變速中的應(yīng)用電路原理圖13引言 在電機(jī)的發(fā)展史上，直流電動(dòng)機(jī)有著光輝的歷史和經(jīng)歷，皮克西、西門子、格拉姆、愛迪生、戈登等世界上著名的科學(xué)家都為直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展和生存作出了機(jī)器巨大的貢獻(xiàn)，這些直流電動(dòng)機(jī)的鼻祖中，尤其是以

5、發(fā)明擅長(zhǎng)的發(fā)明大王愛迪生卻只對(duì)直流電動(dòng)機(jī)感興趣，現(xiàn)而今直流電動(dòng)機(jī)仍然成為人類生存和發(fā)展極其重要的一部分，因而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的研究很有必要。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及部分?jǐn)?shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活，測(cè)量精度低，系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試也很困難，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣，給用戶帶來了極大的困難。隨著的那片及技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的

6、提高工作效率。摘要直流電動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及部分?jǐn)?shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活，測(cè)量精度低，系統(tǒng)不穩(wěn)定，調(diào)試也很困難，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣，給用戶帶來了極大的困難。隨著的單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)不斷地在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中起著重要作用，從早起的51單片機(jī)到現(xiàn)在的可編程邏輯器件，這就給直流電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步應(yīng)用成為了

7、可能。本設(shè)計(jì)就是采用晶閘管三相全控橋式整流電路供電方案，控制電路由集成電路實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中有速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器和電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)器等。關(guān)鍵詞：拖動(dòng) 調(diào)節(jié) 觸發(fā) 自適應(yīng)1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)和可控整流電路的選擇 1.1 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 1、輸入交流電源：三相 380V±10%，頻率f=50Hz 2、直流輸出電流連續(xù)最小值 3、電動(dòng)機(jī)工作參數(shù)：磁極對(duì)數(shù)P=2，額定轉(zhuǎn)速4、電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)：額定功率=10KW，額定電壓=220V，額定電流=55A1.2 可控整流電路的選擇三相橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)： （1）三相全控橋式整流電路能工作在有源逆變狀態(tài)。 （2）三相全控橋式整流電路輸出電壓脈動(dòng)小，比三相

8、半波橋式整流電路高一倍，在相同脈動(dòng)的要求下，全控橋式整流電路要求平波電抗器的電感量可以小一些。從上面幾種可控整流電路的比較中可以看出：三相全控橋式整流電路從技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)綜合考慮比其他可控整流電路優(yōu)越，故本設(shè)計(jì)確定采用三相全控橋式整流電路。1.2.1 三相整流電路的工作原理 三相整流電路是交流側(cè)由三相電源供電，負(fù)載容量較大，直流電壓脈動(dòng)較小，容易濾波。三相可控整流電路有三相半波可控整流電路、三相半控橋式整流電路和三相全控橋式整流電路。因?yàn)槿嗾餮b置是平衡的，輸出的直流電壓和電流脈動(dòng)小，對(duì)電網(wǎng)影響小。且控制滯后時(shí)間短，采用三相全控橋式整流電路時(shí)，輸出電壓交變分量的最低頻率時(shí)電網(wǎng)頻率的6

9、倍，交流分量與直流分量之比也較小。因此，濾波器的電感量比同容量的單相或三相半波整流電路小得多。另外，晶閘管的額定電壓值也比較低。因此，這種電路適用于大功率變流裝置。它是應(yīng)用最為廣泛，共陰極組陰極連接在一起的三個(gè)晶閘管（、和），共陽極組陽極連接在一起的三個(gè)晶閘管（、和）標(biāo)號(hào)：1、3、5、4、6、2 1.2.2 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn) （1）兩管同事導(dǎo)通形成供電回路，其中共陰極組合和共陽極組合各一個(gè)，且不為同一相器件。 （2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：按照的順序，依次相位相差。其波形如圖所示：圖1.1共陰極組、相位依次相差；同樣的，共陽極組相位也依次相差。同一組的上下兩個(gè)橋臂，即、與、與脈沖相差。特點(diǎn)

10、如下：（1） 一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（2） 須保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖?？梢圆捎脙煞N方法：一種是寬脈沖觸發(fā)，另一種是雙脈沖觸發(fā)，經(jīng)常采用第二種。（3） 晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。 2 整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算2.1 整流變壓器的計(jì)算 2.1.1 整流變壓器的作用 整流變壓器是整流的一部分，整流還需整流二極管，整流變壓器的作用是為二極管提供適合的電壓，交流是整流、逆流和變頻的總稱，整流是其中應(yīng)用最廣泛的一種。作為整流裝置電源用變壓器稱為整流變壓器。工業(yè)用的整流直流電源大部分都是由交流電網(wǎng)通過整流變

11、壓器與整流設(shè)備而得到的。 2.1.2 整流變壓器的計(jì)算 整流變壓器二次電壓的計(jì)算，采用三相橋式整流電路著呢光溜變壓器二次側(cè)相電壓可用下式計(jì)算： 式中：為整流變壓器二次側(cè)相電壓 直流電動(dòng)機(jī)額定電壓 = 取，整流變壓器一、二次側(cè)的電壓比為 = 式中： K整流變壓器變比 整流變壓器一次側(cè)相電壓 整流變壓器二次側(cè)相電壓 （3）整流變壓器一、二次側(cè)電流、的計(jì)算 = 式中： 整流變壓器的額定電流值 3 晶閘管參數(shù)計(jì)算 3.1 額定電壓的計(jì)算 晶閘管額定電壓： = =（588882）V 取3.2 額定電流的計(jì)算 晶閘管額定電流： 式中： 晶閘管電流計(jì)算因素，采用三相橋式整流電路， 最大整流電流（A）， =電

12、動(dòng)機(jī)最大工作電流，取=1.54 整流電路的過電壓保護(hù)4.1 引起過電壓的原因及分類 過電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生激烈的變化，使得系統(tǒng)來不及轉(zhuǎn)化，或者系統(tǒng)中原來積聚的電磁能量來不及消散而造成的。主要有雷擊等外來沖擊引起的過電壓和開關(guān)的開閉引起的沖擊電壓兩種類型。由開關(guān)的開閉引起的沖擊電壓又分為如下幾類： （1）交流電源接通、斷開產(chǎn)生的過電壓 （2）直流側(cè)產(chǎn)生的過電壓 （3）換相沖擊電壓4.2 交流側(cè)過電壓保護(hù)4.2.1 RC吸收電路電阻和電容的計(jì)算 （1）RC吸收電路電容（uF）的計(jì)算 式中：變壓器勵(lì)磁電流對(duì)額定電流的標(biāo)稱值； 變壓器二次側(cè)線電壓； = 取=4.7uF 的交

13、流耐壓：4.3 交流側(cè)壓敏電阻過電壓保護(hù)4.3.1 交流側(cè)壓敏電阻的參數(shù)計(jì)算與選擇 壓敏電阻額定電壓的選擇 式中：壓敏電阻承受的額定電壓； 壓敏電阻通流容量的選擇 = 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，選用MY31-440/3型壓敏電阻；額定電壓440V，通流容量3KA，3只4.4 直流側(cè)過電壓保護(hù)4.4.1 電路圖圖5.4.1 直流側(cè)壓敏電阻過電壓保護(hù)5 整流電路的過電流保護(hù) 5.1 引起過電流的原因 當(dāng)電力電子變流器內(nèi)部某一器件擊穿或者短路、觸發(fā)電路或者控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起變流器內(nèi)元件的電流超過正常工作電流，即

14、所謂的過流。由于電力電子器件的電流過載能力比一般電器設(shè)備差得多，因此，必須對(duì)變流器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。變流器的過流一般主要分為兩類：過載過流和短路過流。 5.2 整流電路橋臂串聯(lián)快速熔斷器過電流保護(hù) 5.2.1 電路圖 電路圖如圖所示：圖6 整流電路橋臂串聯(lián)快速熔斷器過電流保護(hù) 5.2.2 快速熔斷器的選擇原則 （1）快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值 （2）快速熔斷器熔體的額定電流是指電流有效值，晶閘管額定電流是指通態(tài)電流平均值。選用時(shí)要求 ： 式中：快速熔斷器熔體的額定電流； 快速熔斷器額定電流； 取 c 熔斷器（安裝熔體的外殼）的額定電流應(yīng)大于或等于熔體額定電流值。 因此

15、，選擇RS3-250-50型快速熔斷器：額定電壓250V，額定電流50A 5.2.3 直流側(cè)過電流繼電器的選擇 選擇原則：過電流繼電器動(dòng)作電流小于或等于1.2.6 觸發(fā)電路的選擇 三相可控整流電路是通過觸發(fā)控制角的大小，即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓的大小，稱為相控電路。為了保證相控電路的正常工作，重要的一點(diǎn)就是保證按觸發(fā)角在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖，這就是相控電路的驅(qū)動(dòng)控制。對(duì)于相控電路這樣使用晶閘管的場(chǎng)合，也習(xí)慣稱為觸發(fā)控制，相應(yīng)的電路稱為觸發(fā)電路。大、中功率的變流器，對(duì)觸發(fā)電路的精度要求較高，對(duì)輸出的觸發(fā)功率要求較大，因此，廣泛使用的是晶閘管觸發(fā)電路。其中以同步

16、信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路、同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路和由集成觸發(fā)器（555）組成的集成電路應(yīng)用最多。鋸齒波的觸發(fā)電路輸出可為單窄脈沖，以適用于三相橋式全控整流電路。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)的不斷提高，集成電路的不斷普及，晶閘管觸發(fā)電路集成化，所以本設(shè)計(jì)采用集成觸發(fā)電路來作為觸發(fā)信號(hào)。應(yīng)用最廣泛的是SG3525芯片?？偨Y(jié) 通過本次設(shè)計(jì)，我獲益良多。經(jīng)過不斷的查找資料和交流、思考，讓我進(jìn)一步的了解到了電子技術(shù)基礎(chǔ)的理論，進(jìn)一步了解了各種元器件的工作原理和使用方法，學(xué)到了檢索文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)電路的基本能力，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，也遇到了或多或少的問題，培養(yǎng)了我學(xué)習(xí)、交流，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的方法和能力，更多的是，通過本次設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自己的平時(shí)理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，這也讓我在今后的學(xué)習(xí)中，更加夯實(shí)基礎(chǔ)，注重理論與實(shí)際的結(jié)合。參考文獻(xiàn)1.陳堅(jiān). 電力電子學(xué)（第二版）M