并聯中頻電爐電源原理設計方案范文

年4月19日并聯中頻電爐電源原理設計方案文檔僅供參考并聯中頻電爐電源原理設計方案本變頻電源采用電流型逆變回路，它與并聯諧振回路相連，諧振回路包括加熱線圈與電容組合。逆變器在額定頻率下工作，可是由于爐料特性發(fā)生變化，頻率應連續(xù)、自動地得到調整，以便控制逆變器的某些運行參數，變頻電源中包含可控整流器、并聯橋式逆變器以及連接整流器與逆變器之間的直流電抗器。下面將對設備的各個組成部分進行簡單的介紹。1.1：設備選型參數表名稱單位電爐額定容量噸0.150.250.350.50.751.02.03.05.0設備額定功率KW150250300400500600-80012503000中頻進線電壓V380380380380380380/6606606601000進線相數/頻率φ/Hz3/506/5012/50設備功率因數/0.9-0.98設備耗水量t/h578101518283545電爐額定電壓V750750750150015001500/2300230025003300電爐額定溫度℃16001.2：整流電路1.1.1：系統(tǒng)概述本設備整流系統(tǒng)屬于三相橋式全控整流電路，而三相可控整流電路一般有三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路。三相半波可控整流電路只需要三個晶閘管，若帶阻感負載，則只在正半周開通。三相半波可控整流電路的特點是簡單，但輸出脈動大，變壓器二次測電流中含直流分量，造成變壓器鐵心直流磁化。為使變壓器鐵心不飽和，需增大鐵心截面積，增大了設備的。因此，實際中一般不采用半波整流，而采用全波整流。三相可控整流電路中應用較多的是三相橋式全控整流電路，共六個晶閘管組成三對橋臂。由于在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負載，故該電路為全波整流。在u2一個周期內，整流電壓波形脈動6次，脈動次數多于半波整流電路，該電路屬于雙脈波整流電路。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器繞組的利用率也高。1.1.2：整流電路工作原理該模塊主電路圖可表示為如下：該電路中，在每個晶閘管都并聯了保護電路，由一個電容和電阻做成。同時又在變壓器二次側上串聯了一個快速熔斷器，起過電流保護作用。由于我們的電路能夠應用于生產實踐中，而實際中，電網電壓是有波動的，因此一定要加上保護電路。在電路中變壓器二次側接成星形是為了得到零線，而一次側接成三角形是為了避免3次諧波流入電網。陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5），稱為共陰極組，這種接法為共陰極接法。陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2），稱為共陽極組，這種接法為共陽極接法。而我們習慣上也希望是晶閘管是按順序導通，即導通順序為VT1－〉VT2－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6。表1三相橋式全控整流電路晶閘管工作情況時段IIIIII共陰極組中導通的晶閘管VT1VT1VT3共陽極組中導通的晶閘管VT6VT2VT2整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubc時段IVVVI共陰極組中導通的晶閘管VT3VT5VT5共陽極組中導通的晶閘管VT4VT4VT6整流輸出電壓udub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb從表中，我們能夠總結出三相橋式全控整流電路的一些特點：（1）每個時刻均需2個晶閘管同時導通，形成想負載供電的回路，其中一個是共陰極組的，一個是共陽極組的，且不能為同一相的晶閘管。（2）對觸發(fā)脈沖的要求：6個晶閘管的脈沖按VT1－〉VT2－〉VT3－〉VT4－〉VT5－〉VT6的相序，相位依次相差60度；VT1,VT3,VT5的脈沖依次相差120度，共陽極組VT4,VT6,VT2也依次相差120度；同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2脈沖相差180度。（3）整流輸出電壓Ud一周期脈動6次，每次脈動的波形一樣，故該電路為6脈波整流電路（4）在整流電路合閘啟動過程中或電流斷續(xù)時，為確保電路的正常工作，需保證同時導通的2個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。為此，可用兩種方法：一種是使脈沖寬度大于60度（一般去80°-100°），成為寬脈沖觸發(fā)。另一種方法是：在出發(fā)某個晶閘管時，給序號緊前的一個晶閘管補發(fā)脈沖。即用兩個窄脈沖代替寬脈沖，兩個窄脈沖的前沿相差60°，脈寬一般為20°-30°，即為雙脈沖觸發(fā)。一般三相橋式全控整流電路都是給阻感負載和反電動勢阻感負載比如直流電動機供電。直流電動機能夠看做是阻感負載的一種，它的波形圖和三相橋式全控整流電路帶阻感負載的波形圖基本上是一致的，以下就為三相橋式全控整流電路帶阻感負載a=0°的波形圖。當a≤60°時，Ud波形連續(xù)，電路的工作情況十分相似，各個晶閘管的通斷情況，輸出整流電壓Ud波形，晶閘管承受的電壓波形等都是一樣的。而當a>60°時，帶阻感負載時的工作情況就和帶電阻負載時有不同之處了。帶阻感負載時，由于有電感L的作用，Ud波形會出現負的部分。若電感L的值足夠大的話，Ud中正負面積能夠認為基本相等，這樣的話平均值就近似為零了。而電阻負載時，ud波形不會出現負的部分。因此我們可知帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為0°～90°。從上圖我們能夠看到，如果電感值等于90°時，Ud中正負面積能夠認為基本相等，這樣的話平均值就近似為零了。而整流輸出電壓是不能為負的，因此帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的a角最大值為90°。其實三相橋式全控整流電路帶負載不同，波形的區(qū)別不是很大，主要的區(qū)別在負載的電流波形上，因為如果是阻感負載的話，電感有平波的作用，在電感為無限大時，我們能夠看做輸出電流波形為一條直線?？墒请姼胁豢赡軣o限大，而且直流電動機的電感也不是很大，因此還是會有紋波，而且如果出現電流斷續(xù)的情況的話，那么電動機的機械特性將會很軟，因此為了克服這個缺點，我們一般會給主電路中直流輸出側，直流電動機串聯了一個平波電抗器。平波電抗器的作用是用來減少電流的脈動和延長晶閘管的導通時間。只要電感為足夠大時就能使電流連續(xù)了，就不會出現時電動機機械特性很軟的情況了。這樣也能夠近似的將負載電流特性看為一條水平的直線。1.1.3：三相橋式全控整流電路定量分析(1)當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載a≤60時）的平均值為：

公式（2.1）(2)晶閘管額定電流、額定電壓的選擇

①晶閘管承受最大正向電壓為，為變壓器二次線電壓峰值，即

公式（2.2）②晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即

公式（2.3）③輸出