220V100A三相橋式可控整流電路

1、遼寧工業(yè)大學(xué)（論文）題目:220V/100A三相橋式可控整流電路院（系）:專業(yè)班級(jí):學(xué)號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:（簽字）起止時(shí)間:課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí)220V/100A 三相橋式可控課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要院（系）:教研室:學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)（論文）題目整流電路課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能為1臺(tái)額定電壓220V、功率為20kW的直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源,以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。設(shè)計(jì)任務(wù)1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、主電路設(shè)計(jì)。3、通過計(jì)算選擇整流器件的具體型號(hào)。4、若采用整流變壓器,確定變壓器變比及容量。5、觸發(fā)電路設(shè)計(jì)或選擇。6、繪制相關(guān)電路圖。7、完成400

2、0字左右說明書。要求1、文字在4000字左右。2、文中的理論分析與計(jì)算要正確。3、文中的圖表工整、規(guī)范。4、元器件的選擇符合要求。技術(shù)參數(shù)1、交流電源：三相380V。2、整流輸出電壓Ud在0220V連續(xù)可調(diào)。3、整流輸出電流最大值100A。4、直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載。5、根據(jù)實(shí)際工作情況,最小控制角取20300左右。進(jìn)度計(jì)劃第1天:集中學(xué)習(xí);第2天:收集資料;第3天:方案論證;第4天:主電路設(shè)計(jì);第5天:選擇器件;第6天:確定變壓器變比及容量;第7天:確定平波電抗器;第8天:觸發(fā)電路設(shè)計(jì);第9天:總結(jié)并撰寫說明書;第10天:答辯。指導(dǎo)教師評(píng)語及成績平時(shí):論文質(zhì)量:答辯:總成績:指導(dǎo)教師簽字:年月日注:

3、成績:平時(shí)20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算摘要將交流電變換為直流電（AC-DC）稱為整流?，F(xiàn)在電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、醫(yī)療、國防等人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。?大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間,用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。本設(shè)計(jì)以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。采用三相橋式可控整流（既三相橋式

4、全控整流）,從而實(shí)現(xiàn)為1臺(tái)額定電壓220M功率為20kW的直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源。本課程設(shè)計(jì)主要涉及以下幾項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算：當(dāng)口角在30、90情況下的電壓Ud、U2,電阻R。通過計(jì)算確定晶閘管的額定電壓U,電流I,從而確定所需的晶閘管類型為KP50A通過計(jì)算確定變壓器變比以及變壓器容量等。確定選取變壓器容量為2*104W變比為2.018的變壓器。關(guān)鍵詞:整流電路;變壓器;晶閘管;電動(dòng)機(jī);濾波器。目錄第1章緒論11.1 電力電子技術(shù)概況11.2 本文研究內(nèi)容1第2章三相橋式可控整流電路設(shè)計(jì)32.1 三相橋式可控整流電路總體設(shè)計(jì)方案32.2 具體電路設(shè)計(jì)42.2.1 主電路設(shè)計(jì)42.2.2 控制電

5、路設(shè)計(jì)92.2.3 保護(hù)電路設(shè)計(jì)112.3 元器件型號(hào)選擇132.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真、數(shù)據(jù)分析15第3章課程設(shè)計(jì)總結(jié)16參考文獻(xiàn)17緒論電力電子技術(shù)概況電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù),包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)都屬于信息電子技術(shù)。電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料,最常用的材料為單晶硅;它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué);它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流,逆變,斬波,變頻,變相等）兩個(gè)分支。變流技術(shù)也稱為電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)。1974年,美國學(xué)

6、者W.Newell用倒三角形對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行描述,認(rèn)為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ),根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求,又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。利用這些電路,根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同,組成了各種用途的整機(jī),稱為電力電子裝置。這些裝置常與負(fù)載、配套設(shè)備等組成一個(gè)系統(tǒng)。整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種,它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。它的應(yīng)用十分廣泛,例如直流電

7、動(dòng)機(jī),電鍍,電解電源,同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁,通信系統(tǒng)電源等。常分為一下幾類:單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、單相全波可控整流電路、單相橋式半控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路等。本文研究內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)的主要針對(duì)方向是三相橋式可控整流電路。將380V三相交流電源通過三相橋式可控整流電路為1臺(tái)額定電壓為220V,功率為20KW勺直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源，以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。設(shè)計(jì)任務(wù)包括以下幾點(diǎn):方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證主電路設(shè)計(jì)通過計(jì)算選擇整流器件的具體型號(hào)若采用整流變壓器,確定變壓器變比及容量觸發(fā)電路設(shè)計(jì)或選擇繪制相關(guān)電路圖技術(shù)參數(shù):交流電源:三相380V整流輸出電壓

8、Ud在0220V連續(xù)可調(diào)整流輸出電流最大值100A直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載根據(jù)實(shí)際工作情況,最小控制角取20300左右第2章三相橋式可控整流電路設(shè)計(jì)2.1 三相橋式可控整流電路總體設(shè)計(jì)方案一.方案的選擇當(dāng)整流負(fù)載容量較大,或要求直流電壓脈動(dòng)較小、易濾波時(shí),應(yīng)采用三相整流電路。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,三相全控橋式整流電路。在三相整流電路中,應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路,因?yàn)槿嗾?置三相平衡的,輸出的直流電壓和電流脈動(dòng)小,對(duì)電網(wǎng)影響小,同時(shí)三相可控整流電路的控制量可以很大,輸出電壓脈動(dòng)較小,控制滯后時(shí)間短。由于三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次側(cè)

9、電流中含有直流分量,為此在應(yīng)用中較少,所以采用三相橋式全控整流電路,可以有效的避免直流磁化作用,三相橋式整流電路整流后的直流波形不但平穩(wěn),而且電源利用率也較高。在實(shí)際應(yīng)用中,特別是小功率場(chǎng)合，較多采用單相可控整流電路。當(dāng)功率超過4KW寸，考慮到三相負(fù)載的平衡,因而采用三相橋式全控整流電路。雖然三相橋式全控整流電路的晶閘管的數(shù)目比三相半波可控整流電路的多,但是三相橋式全控整流電路的輸出電流波形便變得平直,當(dāng)電感足夠大時(shí),負(fù)載電流波形可以近似為一條水平線。三相全控橋整流電路的輸出電壓脈動(dòng)小、脈動(dòng)頻率高,和三相半波電路相比,在電源電壓相同、控制角一樣時(shí),輸出電壓又提高了一倍。又因?yàn)檎髯儔浩鞫卫@組

10、電流沒有直流分量,不存在鐵心被直流磁化問題,故繞組和鐵心利用率高,所以被廣泛應(yīng)用在大功率直流電動(dòng)機(jī)可調(diào)速系統(tǒng),以及對(duì)整流的各項(xiàng)指標(biāo)要求較高的整流裝置上。二.系統(tǒng)原理方框圖圖2.1系統(tǒng)原理方框圖整流電路主要由整流主電路,驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路。2.2 具體電路設(shè)計(jì)2.2.1 主電路設(shè)計(jì)一、三相橋式可控整流電路的原理帶電阻負(fù)載工作情況:晶閘管按從1至6的順序?qū)?為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5,共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。編號(hào)如圖2.2所示圖2.2帶電阻負(fù)載時(shí)的電路晶閘管觸發(fā)角0

11、0時(shí)的情況：止匕時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管,陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽極組的3個(gè)晶閘管,則是陰極所接交流電壓值最低的一個(gè)導(dǎo)通。這樣,任意時(shí)刻共陽極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài),施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí)電路工作波形圖如圖2.3。00o時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn),同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。從相電壓波形看,以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn),共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí),整流輸出電壓ud1為相電壓在正半周的包絡(luò)線;共陽極組導(dǎo)通時(shí),整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線,總的整流輸出電壓udud1-ud2是兩條包絡(luò)線間的差值,將其對(duì)應(yīng)

12、到線電壓波形上,即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。將波形中的一個(gè)周期等分為6段,每段為60如圖2.3所示。6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,相位依次差60o;共陰極組和陽極組依次差120o;同一相的上下兩個(gè)橋臂脈沖相差1800。整流輸出電壓ud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。在整流電路合閘啟動(dòng)過程中或電流斷續(xù)時(shí),為確保電路的正常工作，需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有觸發(fā)脈沖。0c=00時(shí)晶閘管承受的電壓波形如圖2.3所示。圖2.3帶電阻負(fù)載時(shí)的波形圖中還給出了晶閘管VT1流過電流iVT的波形,由此波形可以看出,晶閘管一周期中有120o

13、處于通態(tài),240o處于斷態(tài),由于負(fù)載為電阻,故晶閘管處于通態(tài)時(shí)的電流波形與相應(yīng)時(shí)段的ud波形相同。當(dāng)觸發(fā)角0c改變時(shí),電路的工作情況將發(fā)生變化。當(dāng)0c300時(shí)。從3t1角開始把一個(gè)周期等分為6段,每段為600與0c=00時(shí)的情況相比,一周期中ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成,每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合規(guī)律。區(qū)別在于,晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了300,組成ud的每一段線電壓因此推遲300,ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖2.3所示。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流ia的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的1200期間,ia為正,ia波形的形狀與同時(shí)段的ud波形相同，在VT4處于

14、通態(tài)的1200期間,ia波形的形狀也與同時(shí)段的ud波形相同，但為負(fù)值。當(dāng)0c600時(shí)，電路工作情況仍可參考上圖分析,ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移,ud平均值繼續(xù)降低。0c=60o時(shí)ud出現(xiàn)了為零的點(diǎn)。由以上分析可見，當(dāng)w60o時(shí),ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載,id波形與ud波形的形狀是一樣的，也連續(xù)。當(dāng)0c60o時(shí)，如0c=90o時(shí)電阻負(fù)載情況下，此時(shí)ud波形每60o中有30o為零，這是因?yàn)殡娮柝?fù)載時(shí)id波形與ud波形一致，一旦ud降至零,id也降至零，流過晶閘管的電流即降至零,晶閘管關(guān)斷,輸出整流電壓ud為零,因此ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。如果繼續(xù)增大至120o,整流輸出電壓ud波形將全

15、為零，其平均值也為零，可見帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路0c角的移相范圍是120o。帶阻感負(fù)載工作情況（電路工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似）根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求,采用負(fù)載為阻感的主電路圖如下:圖2.4三相橋式可控整流電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，輸出電壓Ud在0220V連續(xù)可調(diào)。根據(jù)三相橋式全控整流電路計(jì)算公式：Ud2.34U2cos0c當(dāng)30時(shí),使電壓Ud有最大值Ud2.34U2cos30220V從而得出U2109V,可通過變壓器獲得。當(dāng)90時(shí),使電壓Ud有最小值Ud2.34U2cos900V,從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓Ud在0220V連續(xù)可調(diào)。整流輸出電流最大值100A,IdU/R100A,所以R220/1002

16、.2Q綜上可得觸發(fā)角口取值為3090。下圖為三相橋式整流電路帶阻感負(fù)載30 和 90 的波形圖。當(dāng)a60,Ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓Ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于由于負(fù)載不同,同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上,得到的負(fù)載電流id波形不同,而阻感負(fù)載時(shí),由于電感的作用,使得負(fù)載電流波形變得平直,當(dāng)電感足夠大的時(shí)候,負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。2.5三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載30度的波形當(dāng)a60時(shí)阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同,電阻負(fù)載時(shí)Ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感L的作用,Ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的

17、部分,若電感L值足夠大,Ud中正負(fù)面積基本相等,Ud平均值近似為零。這表明，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相全控橋式整流電路的口角移相的范圍為090圖2.6三相全控橋式整流電路帶阻感負(fù)載90度時(shí)的波形2.2.2控制電路設(shè)計(jì)控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間需要觸發(fā)脈沖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其分析,選擇模擬集成觸發(fā)電路KJ004。KJ004的工作原理:KJ004器件輸出兩路相差180度的移相脈沖,可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器線路。KJ004電路具有輸出負(fù)載能力大、移相性能好、正負(fù)半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、對(duì)同步電壓要求低,有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點(diǎn)。圖2.7KJ004的電路原理圖如圖KJ004的電路原理圖所示,點(diǎn)劃框

18、內(nèi)為KJ004的集成電路部分,它與分立元件的同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路類似。V1V4等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓uS經(jīng)限流電阻R20加到VI、V2基極。在uS的正半周,V1導(dǎo)通，電流途徑為+15V-R3-VD1-V1-地；在uS負(fù)半周,V2、V3導(dǎo)通，電流途徑為+15V-R3-VD2-V3-R5-R2115V。因止匕在正、負(fù)半周期間。V4基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。只有在同步電壓|uS|移相控制電壓UC分別經(jīng)R24R23R26在V6基極上疊加。當(dāng)ube6+0.7V時(shí),V6導(dǎo)通。設(shè)uC權(quán)Ub為定值，改變UC,則改變了V6導(dǎo)通的時(shí)刻,從而調(diào)節(jié)脈沖的相位。V7等組成了脈沖形成環(huán)節(jié)。V7經(jīng)電阻R25獲得基極電流而

19、導(dǎo)通，電容C2由電源+15V經(jīng)電阻R7.VD5V7基射結(jié)充電。當(dāng)V6由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，C2所充電壓通過V6成為V7基極反向偏壓，使V7截止。此后C2經(jīng)？(+15V-R25-V6-地)放電并反向充電，當(dāng)其充電電壓uc2A+1.4V時(shí),V7又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣，在V7集電極就得到固定寬度的移相脈沖，其寬度由充電時(shí)間常數(shù)R25C2決定。V8、V12為脈沖分選環(huán)節(jié)。在同步電壓一個(gè)周期內(nèi),V7集電極輸出兩個(gè)相位差為180的脈沖。脈沖分選通過同步電壓的正負(fù)半周進(jìn)行。如在us正半周V1導(dǎo)通,V8截止,V12導(dǎo)通,V12把來自V7的正脈沖箝位在零電位。同時(shí)，V7正脈沖又通過二極管VD7,經(jīng)V9V11放大后輸出脈沖

20、。在同步電壓負(fù)半周,情況剛好相反,V8導(dǎo)通,V12截止,V7正脈沖經(jīng)V13V15放大后輸出負(fù)相脈沖。說明：1KJ004中穩(wěn)壓管VS6VS9r提高V8、V9、V12、V13的門限電壓，從而提高了電路的抗干擾能力。二極管VD!VD2VD6VD朗隔離二極管。2采用KJ004元件組裝的六脈沖觸發(fā)電路,二極管VD1VD12組成六個(gè)或門形成六路脈沖，并由三極管V1V6進(jìn)行脈沖功率放大。3由于V8、V12的脈沖分選作用,使得同步電壓在一周內(nèi)有兩個(gè)相位上相差180的脈沖產(chǎn)生,這樣,要獲得三相全控橋式整流電路脈沖,只需要三個(gè)與主電路同相的同步電壓就行了。因此主變壓器接成D,yn11及同步變壓器也接成D,yn11

21、情況下,集成觸發(fā)電路的同步電壓uSauSb、uSc分別與同步變壓器的uSAuSBuSCt目接RP1RP3為鋸齒波斜率電位器，RP4RP映同步相位。2.2.3保護(hù)電路設(shè)計(jì)相對(duì)于電機(jī)和繼電器,接觸器等控制器而言,電力電子器件承受過電流和過電壓的能力較差,短時(shí)間的過電流和過電壓就會(huì)把器件損壞。但又不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的暫時(shí)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)揮器件應(yīng)有的過載能力。因此,保護(hù)就成為提高電力電子裝置運(yùn)行可靠性必不可少的重要環(huán)節(jié)。電力電子器件的保護(hù)主要指過電壓保護(hù)和過電流保護(hù)。一、過電壓保護(hù)所謂過壓保護(hù),即指流過晶閘管兩端的電壓值超過晶閘管在正常工作時(shí)所能承受的最大峰值

22、電壓Um都稱為過電壓，其電路圖如下:圖2.8過電壓保護(hù)圖產(chǎn)生過電壓的原因一般由靜電感應(yīng)、雷擊或突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起。其中,對(duì)雷擊產(chǎn)生的過電壓,需在變壓器的初級(jí)側(cè)接上避雷器,以保護(hù)變壓器本身的安全;而對(duì)突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起的過電壓,一般發(fā)生在交流側(cè)、直流側(cè)和器件上。電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程,包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓。二、過電流保護(hù)晶閘管變流裝置運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí),可能會(huì)發(fā)生過電流,過電流分過載和短路兩種情況,由于晶閘管的熱

23、容量較小,以及從管心到散熱器的傳導(dǎo)途徑中要遭受到一系列熱阻,所以一旦過電流結(jié)溫上升很快,特別在瞬時(shí)短路電流通過時(shí),內(nèi)部熱量來不及傳導(dǎo),結(jié)溫上升更快,晶閘管承受過載或短路電流的能力主要受結(jié)溫的限制?？捎米鬟^電流保護(hù)電路的主要有快速熔斷器,直流快速熔斷器和過電流繼電器等。在此我們采用快速熔斷器措施來進(jìn)行過電流保護(hù)。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護(hù)措施。在選擇快熔時(shí)應(yīng)考慮:(1) 電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實(shí)際承受的電壓來確定。(2) 電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定?？烊垡话闩c電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接,在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中

24、。(3) 快熔的值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許值。(4) 為保證熔體在正常過載情況下不熔化,應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。若晶閘管的額定電流取68A,因?yàn)榭焖偃蹟嗥鞯娜蹟嚯娏鞔笥?.5倍的晶閘管額定電流,所以快速熔斷器的熔斷電流為102A。2.3 元器件型號(hào)選擇由于三相橋式可控整流電路帶阻感性負(fù)載主電路主要元件是晶閘管和變壓器,所以選取元件時(shí)主要考慮晶閘管和變壓器的參數(shù)及其選取原則。一、晶閘管的主要參數(shù)如下:額定電壓UN在選用晶閘管時(shí),額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的23倍,以保證電路的工作安全。根據(jù)三相橋式可控整流工作原理,晶閘管所承受的最大反向電壓U為U2265.9V,可得出UN晶閘管的額定電壓UN(23

25、)U(23)*265.9531.8797.7V額定電流INIVTId/,Id100A,IVT57.7AIN(1.52)IVT/1.5755.173.5AIVT(AV)IVT/1.5736.8A通過以上計(jì)算分析,在本次課程設(shè)計(jì)中所采用的晶閘管類型為KP50A二、變壓器的變比及其容量1. 變壓器的變比:若將變壓器看作是理想變壓器,不計(jì)變壓器的勵(lì)磁電流,根據(jù)變壓器的磁動(dòng)勢(shì)平衡原理,得I1N1I2N2由此得出變壓器的變比KN1/N2U1/U2220/1092.0182. 變壓器的容量S:SU1*I1U2*I2U2*Id109*100*1.88*104W考慮到安全性以及損耗問題,變壓器應(yīng)選變比為2.01

26、8,容量為2*104W3. 平波電抗器的確定:如圖2.9所示,id波形在一個(gè)周期內(nèi)有部分時(shí)間為零的情況,稱為電流斷續(xù)。與此對(duì)應(yīng),若id波形不出現(xiàn)為0的情況,稱為電流連續(xù)。當(dāng)aS時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)電路有足夠的寬度，保證當(dāng)wtS時(shí)刻晶閘管開始承受正電壓時(shí),觸發(fā)脈沖依然存在。這樣,相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為5，即aS.負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí),如果出現(xiàn)電流斷流則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將很軟。從圖2.9看出，導(dǎo)通角0越小，則電流波形的低部就越窄。電流平均值是與電流波形的面積成正比的,因而為了增大電流平均值必須增大電流峰值,這要求較多地降低反電勢(shì)。因此,當(dāng)電流

27、斷續(xù)時(shí),隨著Id的增大,轉(zhuǎn)速降落較大,機(jī)械特性較軟,相當(dāng)于整流電源的內(nèi)阻增大。較大的電流峰值在電動(dòng)機(jī)換向時(shí)容易產(chǎn)生火花,其電流波形底部越窄,則其有效值越大,要求電源的容量也大。圖2.9電流波形為了克服以上缺點(diǎn),一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器,用來減少電流的脈動(dòng)和延長晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。有了電感,當(dāng)u2小于E甚至u2值變負(fù)時(shí)，晶閘管仍然導(dǎo)通。只要電感量足夠大就能使電流連續(xù),晶閘管每次導(dǎo)通180度,這時(shí)整流電壓ud的波形和電感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同,ud的計(jì)算公式也一樣。針對(duì)電動(dòng)機(jī)在低速輕載時(shí)電流連續(xù)的情況,給出ud和id的波形,如圖2.10圖2.10為保證電流連續(xù)所需要的電感值L可由

28、下式求出:Idmin為最小負(fù)載電流,一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的5%?10%若,取5%,則Idmin20K/220*5%4.55A平波電抗器L2.87*U2/Idmin2.87*109/4.5569H2.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真、數(shù)據(jù)分析運(yùn)用MATLA歌件對(duì)本三相橋式可控整流電路進(jìn)行系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。主電路圖如下:圖2.11采用阻感負(fù)載觸發(fā)角30時(shí)的波形圖如下：圖2.12第3章課程設(shè)計(jì)總結(jié)該課程設(shè)計(jì)以一臺(tái)額定電壓220M功率為20KW勺直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源,以實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速。通過對(duì)三相橋式可控整流電路的工作原理的分析以及根據(jù)設(shè)計(jì)要求,確定了以KJ004作為模擬集成出發(fā)電路,并通過對(duì)KJ004的電路工作原理原理分析實(shí)現(xiàn)控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間。為預(yù)防由靜電感應(yīng)、雷擊或者突然切斷電感回路電流時(shí)電磁感應(yīng)所引起的過電壓,需有過壓保護(hù)電路,在晶閘管變流裝置運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí),可能會(huì)發(fā)生過電流,為此需要快速熔斷器措施來進(jìn)行過電流保護(hù)。對(duì)整體方