直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：題 目 : 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)初始條件：采用 MC787 組成觸發(fā)系統(tǒng)，對(duì)三相全控橋式整流電路進(jìn)行觸發(fā)，通過(guò)改變直 流電動(dòng)機(jī)電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。要求完成的主要任務(wù) : （1）設(shè)計(jì)出三相全控橋式整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； （2）設(shè)計(jì)出觸發(fā)系統(tǒng)和功率放大電路；（ 3）采用開(kāi)環(huán)控制、轉(zhuǎn)速單閉環(huán)控制、轉(zhuǎn)速外環(huán) +電流內(nèi)環(huán)控制。（4） 器件選擇：晶閘管選擇、晶閘管串聯(lián)、并聯(lián)參數(shù)選擇、平波和均衡電抗器 選擇、晶閘管保護(hù)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：1 周淵深 .電力電子技術(shù)與 MATLAB 仿真 .北京：中國(guó)電力出版社， 2005:41-49、105-114時(shí)間安排 ：201

2、1年 12月 5 日至 2011年 12月 14日，歷時(shí)一周半，具體進(jìn)度安排見(jiàn)下表具體時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容指導(dǎo)老師就課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求、進(jìn)度安排、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等做具體介紹； 學(xué)生確定選題，明確設(shè)計(jì)要求開(kāi)始查閱資料，完成方案的初步設(shè)計(jì)由指導(dǎo)老師審核仿真模型，學(xué)生修改、完善并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)上交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并進(jìn)行答辯指導(dǎo)教師簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名：目錄1 概述 02 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 0 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 0 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性 03 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過(guò)程分析 1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 1 雙閉環(huán)

3、直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析 24 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì) 3 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用 3 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法 3 設(shè)計(jì)的基本思路 4觸發(fā)電路及晶閘管整流保護(hù)電路設(shè)計(jì) 4 觸發(fā)電路 4 整流保護(hù)電路 5過(guò)電壓保護(hù)和 du/dt 限制 5過(guò)電流保護(hù)和 di/dt 限制 5 器件選擇與計(jì)算 65 心得體會(huì) 9 參考文獻(xiàn) 10 附錄：電路原理圖 11流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)三相全控橋式整流電路進(jìn)行觸發(fā)，通過(guò)改變直流電1 概述此設(shè)計(jì)采用 MC787 組成觸發(fā)動(dòng)機(jī)電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應(yīng)用最廣的直流 調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)晶閘管 電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器

4、選用用了三相全控橋整流電路來(lái)供電。本文首先確定整個(gè)設(shè)計(jì)的方案和框圖。然后確定主電路 的結(jié)構(gòu)形式速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)為對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流 兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入的特性，通過(guò)調(diào)節(jié)控制角大小來(lái)調(diào)節(jié)電壓?；谠O(shè)計(jì)題目，直控制電路。電流雙閉環(huán)調(diào)速在設(shè)計(jì)中調(diào)速系統(tǒng)的主電路采和各元部件的設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制器電路，本文采用轉(zhuǎn)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ACR電流調(diào)節(jié)器TG測(cè)速發(fā)電機(jī)UPE電力電子變換器里面，稱轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電 作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。這

5、就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系 2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成圖 1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉 ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 TA電流互感器 圖中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電 子變換器 UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。 這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè) 調(diào)節(jié)器一般都采用 PI 調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖示于下圖。 圖 中標(biāo)出了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓的實(shí)際極性， 它們是按照電力電子變換器的控制電壓 Uc為正電壓的

6、情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。圖 2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 3。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開(kāi)環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器 不飽和時(shí)， PI 作用使輸入偏差電壓 U 在穩(wěn)態(tài)時(shí)總是零。在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)于靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況Id圖 4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和 穩(wěn)態(tài)時(shí)， U n*Un，圖n 5U靜n特性n的0 AB 段。Inn0、Ui* UiId ，轉(zhuǎn)速和電流反饋系數(shù)d I dm ，CA段靜特性從理想空載狀態(tài)的 Id 0一直延續(xù)到 I d Idm ，dm而I

7、 dm一般都是大于額定電流 IdN 的。這就是靜特性的運(yùn)行段，它是水平的特性。2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和ASR輸出達(dá)到限幅值 Ui*m ，轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開(kāi)環(huán)狀態(tài)，成電流無(wú)靜差的單電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。IUi*m I穩(wěn)態(tài)時(shí)，IdIdm ， I dm為最大電流。靜特性是圖 4中的 BC段，它是垂直的特性。這樣的下垂特性只適合于 n n0的情況，因?yàn)槿绻?n n0 ，則Un U n* ，ASR將退出飽和狀態(tài) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于 I dm時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用。當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到 Idm時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和輸出 Ui*m ，這時(shí)，電流調(diào)節(jié)器起 主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜

8、差，得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與動(dòng)態(tài)過(guò)程分析雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型圖 5 是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖， W ASR(s) 和WACR(s)分別表示了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)3-1)如果采用 PI 調(diào)節(jié)器，則有：ns 1WASR (s) Kn nns3-2)isns 1WACR (s) Ki i is圖 5 雙閉 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程分析環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖電流 I d從零增長(zhǎng)到 I dm ，然后在一段時(shí)間內(nèi)維持其值等于 Idmdm不變，以后又下降并經(jīng)調(diào)節(jié)后到達(dá)穩(wěn)態(tài)值 I dl 。轉(zhuǎn)速波形先是緩慢升速，然后以恒加速上

9、升，產(chǎn)生超調(diào)后，到達(dá)給定值n 。從電流與轉(zhuǎn)速變化過(guò)程所反映出的特點(diǎn)可以把起動(dòng)過(guò)程分為電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)三個(gè)階段，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在此三個(gè)階段中經(jīng)歷了不飽和、飽和及退飽和三種情況。圖 6 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速和電流波形第 I 階段（0-t 1）是電流上升階段： 突加給定電壓 Un 后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的跟隨作用， Uc、 Ud0、Id都上升，但是在 I d沒(méi)有達(dá)到負(fù)載電流 I dl以前，電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) Id Idl 后， 電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電機(jī)慣性的作用，轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增長(zhǎng)，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值較大， 其輸出電壓保持限幅值 U im ，強(qiáng)迫電樞電流 Id

10、迅速上升。直到 Id Idm ， Ui =Uim ，電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了 I d的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中， ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而 ACR一般不飽和。第 II階段( t 1 -t 2 )是恒流升速階段：在這個(gè)階段中， ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi) 環(huán)，系統(tǒng)成為恒流給定 U im下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Id 恒定，因而系統(tǒng)的加速 度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)，是起動(dòng)過(guò)程中的主要階段。第 III 階段( t 2 以后)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段：當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值 n 時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸入偏差 為零，但輸出卻由于積分作用還維持在限限幅值 Uim ，所以電動(dòng)機(jī)仍在加速，使轉(zhuǎn)

11、速超調(diào)。 轉(zhuǎn)速超調(diào)后， ASR輸入偏差電壓為負(fù)，使它開(kāi)始退出飽和狀態(tài)， Ui 和 Id 很快下降。但是， 只要 I d仍大于負(fù)載電流 I dl ，轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到 Id= Idl 時(shí)，轉(zhuǎn)矩 Te=Tl ，則轉(zhuǎn)速 n 到達(dá) 峰值。此后，在 t3-t4時(shí)間內(nèi)，Id< Idl ，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始在負(fù)載的阻力下減速，直到穩(wěn)態(tài)。如果 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不夠好，也會(huì)有一段振蕩過(guò)程。在這的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和 ACR都不飽和， ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而 ACR則力圖使 I d盡快地跟隨給定值 Ui ，此時(shí)電 流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流跟隨子系統(tǒng)。4 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速和電流兩

12、個(gè)調(diào)節(jié)器的作用1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速n 很快地跟隨給定電壓 Un* 變化, 穩(wěn)態(tài)時(shí)可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用 PI 調(diào)節(jié)器，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差。( 2) 對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。( 3) 其輸出限幅值決定電機(jī)允許的最大電流。2. 電流調(diào)節(jié)器的作用(1) 作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速外環(huán)的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓 U i* (即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量)變化。(2) 對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)起及時(shí)抗擾的作用。(3) 在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。(4) 當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，起快速的自動(dòng)保護(hù)作用。

13、一旦故障消 失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。這個(gè)作用對(duì)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)是十分重要的。 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法必要性 : 設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器須同時(shí)解決穩(wěn)、準(zhǔn)、快、抗干擾等各方面相互有矛盾的靜、動(dòng)態(tài)性能 要求?？赡苄?: 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)可由低階系統(tǒng)近似，事先研究低階典型系統(tǒng)的特性，將實(shí) 際系統(tǒng)校正成典型系統(tǒng)， 設(shè)計(jì)過(guò)程就簡(jiǎn)便多了。 建立調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)方法所遵循的原則是：（1）概念清楚、易懂；（2）計(jì)算公式簡(jiǎn)明、好記；（3）不僅給出參數(shù)計(jì)算的公式，而且指明參數(shù)調(diào)整的方向；（4）能考慮飽和非線性控制的情況，同樣給出簡(jiǎn)單的計(jì)算公式；（5）適用于各種可以簡(jiǎn)化成典型系統(tǒng)的反饋控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的基本思路 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)過(guò)

14、程分作兩步： 第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)滿足所需的穩(wěn)態(tài)精度。 第二步，再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的要求。在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時(shí)，采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系都已事先找 到，就使設(shè)計(jì)方法規(guī)范化，大大減少了設(shè)計(jì)工作量。用工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器，先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。首先設(shè) 計(jì)電流調(diào)節(jié)器， 然后把整個(gè)電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)， 再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 觸發(fā)電路及晶閘管整流保護(hù)電路設(shè)計(jì)觸發(fā)電路圖 7 晶閘管觸發(fā)電路MC787 可作為觸發(fā)三相全控橋或三相交流調(diào)壓晶閘管電路。 其中三相電壓的零線和電源共 地，同步電壓經(jīng) RC組

15、成的 T 形網(wǎng)絡(luò)濾波分壓，并產(chǎn)生 30°的相移，經(jīng)電容耦合電路取得 同步信號(hào)， 電路輸入端采用等值電壓進(jìn)行二分之一分壓， 以保證信號(hào)對(duì)稱。 在電路 Cu、Cv、 Cw 電容上形成鋸齒波，移相電壓 Uc 由腳 4 輸入，與鋸齒波電壓比較取得交點(diǎn)，通過(guò)腳 6半控/全控選擇開(kāi)關(guān)可以使用單脈沖或者雙脈沖輸出， 5腳用作過(guò)壓過(guò)流控制，當(dāng) 5 腳處于 高電平時(shí)禁止輸出。輸出端由大功率管驅(qū)動(dòng)，可配接脈沖變壓器觸發(fā)晶閘管。整流保護(hù)電路整流電路如圖 8 所示，在整流電路中主要是晶閘管的保護(hù)問(wèn)題。晶閘管具有許多優(yōu)點(diǎn)，但 它屬于半導(dǎo)體器件，因此具有半導(dǎo)體器件共有的弱點(diǎn)，承受過(guò)電壓和過(guò)電流的能力差，很 短時(shí)

16、間的過(guò)電壓和過(guò)電流就會(huì)造成元件的損壞。為了使晶閘管裝置能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，除了 合理選擇元件外，還須針對(duì)元件工作的條件設(shè)置恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。晶閘管主要需要四種保 護(hù)：過(guò)電壓保護(hù)和 du/dt 限制，過(guò)電流保護(hù)和 di/dt 限制。圖 8 整流電路及晶閘管保護(hù)電路過(guò)電壓保護(hù)和 du/dt 限制凡是超過(guò)晶閘管正常工作是承受的最大峰值電壓的都算過(guò)電壓。產(chǎn)生過(guò)壓的原因是電 路中電感元件聚集的能量驟然釋放或是外界侵入電路的大量電荷累積。按過(guò)壓保護(hù)的部位 來(lái)分，有交流側(cè)保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元件保護(hù)。元件保護(hù)主要是通過(guò)阻容吸收電路，連線 如圖所示。阻容吸收電路的參數(shù)計(jì)算式根據(jù)變壓器鐵芯磁場(chǎng)釋放出來(lái)的能量轉(zhuǎn)化為電容器

17、 電場(chǎng)的能量存儲(chǔ)起來(lái)為依據(jù)的。由于電容兩端的電壓不能突變，所以可以有效的抑制尖峰 過(guò)電壓。串阻的目的是為了在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中能消耗一部分能量， 并且抑制 LC回路的振蕩。 過(guò)電流保護(hù)和 di/dt 限制 由于晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過(guò)電流時(shí)，溫度就會(huì)急劇上升可能燒壞 PN 結(jié)，造成 元件內(nèi)部短路或開(kāi)路。晶閘管發(fā)生過(guò)電流的原因主要有：負(fù)載端過(guò)載或短路；某個(gè)晶閘管 被擊穿短路，造成其他元件的過(guò)電流；觸發(fā)電路工作不正?；蚴芨蓴_，使晶閘管誤觸發(fā)， 引起過(guò)電流。晶閘管允許在短時(shí)間內(nèi)承受一定的過(guò)電流，所以過(guò)電流保護(hù)作用就在于當(dāng)過(guò) 電流發(fā)生時(shí)，在允許的時(shí)間內(nèi)將過(guò)電流切斷，以防止元件損壞。晶閘管過(guò)電流的保護(hù)

18、措施 有下列幾種：1.快速熔斷器 普通熔斷絲由于熔斷時(shí)間長(zhǎng)，用來(lái)保護(hù)晶閘管很可能在晶閘管燒壞之后熔 斷器還沒(méi)有熔斷， 這樣就起不了保護(hù)作用。 因此必須采用專用于保護(hù)晶閘管的快速熔斷器。 快速熔斷器用的是銀質(zhì)熔絲，在同樣的過(guò)電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前熔斷，這 是晶閘管過(guò)電流保護(hù)的主要措施。2.硒堆保護(hù) 硒堆是一種非線性電阻元件，具有較陡的反向特性。當(dāng)硒堆上電壓超過(guò)某一 數(shù)值后，它的電阻迅速減小，而且可以通過(guò)較大的電流，把過(guò)電壓的能量消耗在非線性電 阻上，而硒堆并不損壞。硒堆可以單獨(dú)使用，也可以和阻容元件并聯(lián)使用。 本系統(tǒng)采用快速熔斷器對(duì)可控硅進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。器件選擇與計(jì)算 晶閘管選擇：晶閘

19、管的選擇主要是根據(jù)整流的運(yùn)行條件，計(jì)算晶閘管電壓、電流值，選出 晶閘管的型號(hào)規(guī)格。在工頻整流裝置中一般選擇 KP 型普通晶閘管，其主要參數(shù)為額定電 壓、額定電流值。23 倍的安全裕量。即額定電壓 U Tn 選擇應(yīng)考慮下列因素： 分析電路運(yùn)行時(shí)晶閘管可能承受的最大電壓值。 考慮實(shí)際情況，系統(tǒng)應(yīng)留有足夠的裕量。通?？煽紤]UITnT ( AV )TM ( 2 (1 .35)U T2M) I T 1 .57晶閘管可能承受的最大電壓值( V).4-1)當(dāng)整流器的輸入電壓和整流器的連接方式已確定后，整流器的輸入電壓和晶閘管可能承受的最大電壓有固定關(guān)系，常采用查計(jì)算系數(shù)表來(lái)選擇計(jì)算，即U Tn ( 2 3)

20、 K UT U 24-2)式中 K UT 晶閘管的電壓計(jì)算系數(shù)；U 2 整流變壓器二次相電壓( V)3)按計(jì)算值換算出晶閘管的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)值( 2)額定電流 I T ( AV ) 選擇：晶閘管是一種過(guò)載能力較小的元件，選擇額定電 流時(shí)，應(yīng)留有足夠的裕量，通?？紤]選擇 2 倍的安全裕量。1)通用計(jì)算式：(4-3)式中 I T 流過(guò)晶閘管的最大電流有效值( A)。2) 實(shí)際計(jì)算中，常常是負(fù)載的平均電流已知，整流器連接及運(yùn)行方式已經(jīng)確定，即流過(guò) 晶閘管的最大電流有效值和負(fù)載平均電流有固定系數(shù)關(guān)系。這樣通過(guò)查對(duì)應(yīng)系數(shù)使計(jì)算過(guò) 程簡(jiǎn)化。當(dāng)整流電路電抗足夠大且整流電流連續(xù)時(shí)，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式近似地估算晶閘

21、管 額定通態(tài)平均電流 I T ( AV ) 。I T ( AV ) (1 .5 2 ) K IT I d m ax (4-4) 式中 K IT 晶閘管電流計(jì)算系數(shù)；d m ax整流器輸出最大平均電流( A);當(dāng)采用晶閘管作為電樞供電時(shí)， 取 I d m ax 為電動(dòng)機(jī)工作電流的最大值。 整流二極管計(jì)算與選擇和晶閘管方法相同。平波電抗器的選擇： 平波和均衡電抗器在主回路中的作用及布置 晶閘管整流器的輸出直流電壓是脈動(dòng)的，為了限制整流電流的脈動(dòng)、保持電流連續(xù)，常在 整流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。在有環(huán)流可逆系統(tǒng)中，環(huán)流不通過(guò)負(fù)載，僅在正反向兩組變流器之間流通，可能造成晶閘

22、 管過(guò)流損壞。為此，通常在環(huán)流通路中串入環(huán)流電抗器（稱均衡電抗器），將環(huán)流電流限 制在一定的數(shù)值內(nèi)。電抗器在回路中位置不同，其作用不同。對(duì)于不可逆系統(tǒng)，在電動(dòng)機(jī)電樞端串聯(lián)一個(gè)平波 電抗器，使得電動(dòng)機(jī)負(fù)載得到平滑的直流電流，取合適的電感量，能使電動(dòng)機(jī)在正常工作 范圍內(nèi)不出現(xiàn)電流斷續(xù)，還能抑制短路電流上升率。平波電抗器和均衡電抗器選擇 電抗器的主要參數(shù)有額定電抗、額定電流、額定電壓降及結(jié)構(gòu)形式等。 計(jì)算各種整流電路中平波電抗器和均衡電抗器電感值時(shí)，應(yīng)根據(jù)電抗器在電路中的作用進(jìn) 行選擇計(jì)算。從減少電流脈動(dòng)出發(fā)選擇電抗器。從電流連續(xù)出發(fā)選擇電抗器。從限制環(huán)流出發(fā)選擇電抗器。 此外，還應(yīng)考慮限制短路電流

23、上升率等U。 N3由于一個(gè)整流電L路D中，通常K包D含有電動(dòng)機(jī)電N樞電抗、變1壓0器漏3 抗m和h外接電抗器的電抗三個(gè) 部分，因此，首先應(yīng)求出電動(dòng)機(jī)電2樞（pn或勵(lì)N磁I繞N組）電感及整流變壓器漏感，再求出需要 外接電抗器的電感值。直流電動(dòng)機(jī)電樞電感（4-5）式中 U N 直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓（ V） ;I N 直流電動(dòng)機(jī)的額定電流（ A） ;n N 直流電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（ rpm/min ） ;PL直流電動(dòng)機(jī)K的磁U極對(duì)數(shù)；U 2 mhK D 計(jì)算系數(shù)。一般無(wú)I 補(bǔ)N償電動(dòng)機(jī)取812，快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取 68，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取 56。（4-6）2）整流變壓器的漏感。整流變壓器折合二次側(cè)的每相漏

24、感L T ：式中 K T 計(jì)算系數(shù)，三相全橋取，三相半波取；U dl 整流變壓器短路電壓百分比，一般取 ；U 2 整流變壓器二次相電壓（ V）I N 直流電動(dòng)機(jī)額定電流（ A）。3）保證電流連續(xù)L所需電抗器K的電感U值。2當(dāng)電動(dòng)m機(jī)h負(fù)載電流小到一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象，將使L直1流電動(dòng)K機(jī)的1機(jī)I械特性變軟m。h為了使輸出電流在最小負(fù)載電流時(shí)仍能連I d m in續(xù)，所需的臨界電感 值 L1 可用下式計(jì)算：（4-7）式中 K 1 臨界計(jì)算系數(shù)，單相全控橋取，三相半波，三相全控橋；U 2 整流變壓器二次相電壓（ V） ;I d m in 電動(dòng)機(jī)最小工作電流（ A）,一般取電動(dòng)機(jī)額定電流

25、的 5%10%。實(shí)際串聯(lián)的電抗器的電感值 L pL1（L D NL T ） （4-8）式中 N系數(shù)，三相橋取 2，其余取 1。4）限制電流脈動(dòng)所需電抗器的電感值。由于晶閘管整流裝置 的輸出電壓是脈動(dòng)的，該脈動(dòng)電流可以看成是一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成的。 通常負(fù)載需要的是直流分量，而過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加。因此， 應(yīng)在直流側(cè)串聯(lián)平波電抗器以限制輸出電流的脈動(dòng)量。將輸出電流的脈動(dòng)量限制在要求的 范圍內(nèi)所需要的最小電感量 L 2 ：L2K2U2si I d m inmH)(4-9)式中 K 2 臨界計(jì)算系數(shù)，單相全控橋，三相半波，三相全控橋；si 電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常單相電路取 20%，三相電路取 5%10%； U 2 整流變壓器二次側(cè)相電壓（ V） ;I d m in 電動(dòng)機(jī)最小工作電流（ A）,取電動(dòng)機(jī) 額定電流的 5%10%。 實(shí)際串接的電抗器 L p 的電感值：L p L 2（ L DNL T ） （mH）(4-10)式中 N系數(shù)，三