度,=(-E)/R
当a=0度时,最大,=0.9U2=110v所以有=122V
=/R=(110-100)/R=10所以有R=1Ω
==10A==2×=345V
故晶闸管选用KP6400-1-12即可满足要求。
2.3.2变压器变比k=U/=220/122=110/61
=×=122×10=1.22×103.考虑到安全性问题以及损耗,取变压器S=3×104W,
2.3.3平波电抗器的确定
如图2(b)所示,id波形在一个周期内有部分时间为零的情况,称为电流断续。
与此对应,若波形不出现为0的情况,称为电流连续。
当a<δ时,触发脉冲到来时,晶闸管承受负电压,不可能导通。
为了使晶闸管可靠导通,要求触发电路有足够的宽度,保证当我wt=δ时刻晶闸管开始承受正电压时,触发脉冲依然存在。
这样,相当于触发角被推迟为δ,即a=δ.
负载为直流电动机时,如果出现电流断流则电动机的机械特性将很软。
从图2中可以看出,导通角θ越小,则电流波形的低部就越窄。
电流平均值是与电流波形的面积成正比的,因而为了增大电流平均值,必须增大电流峰值,这要求较多地降低反电势。
因此,当电流断续时,随着的增大,转速降落较大,机械特性较软,相当于整流电源的内阻增大。
较大的电流峰值在电动机换向时容易产生火花,其电流波形底部越窄,则其有效值越大,要求电源的容量也大。
图2(a)(b)
为了克服以上缺点,一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器,用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。
有了电感,当小于E甚至值变负时,晶闸管仍然导通。
只要电感量足够大就能使电流连续,晶闸管每次导通180度,这时整流电压的波形和电感负载电流连续时的波形相同,的计算公式也一样。
针对电动机在低速轻载时电流连续的情况,给出和的波形如图3
图3
为保证电流连续所需要的电感值L可由下式求出:
平波电抗器L=2.87×10-3×122/10=0.035H
2.4触发电路设计或选择
本设计选择同步信号为锯齿波的触发电路,如图所示:
如图1是同步信号为锯齿波的触发电路.此电路输出可为单窄脉冲,也可为双窄脉冲,以适用于有两个晶闸管同时导通的电路,例如三相全控桥.本设计采用单窄脉冲,电路可分为三个基本环节:
脉冲的形成与放大,锯齿波的形成和脉冲移相,同步环节.此外,电路中还有强触发和双窄脉冲的形成环节.现重点介绍脉冲形成.,脉冲移相,同步等环节.
2.4.1脉冲形成环节
脉冲形成环节有晶体管V4,V5组成,V7,V8起脉冲放大作用.控制电压uco加在V4基极上,电路的触发脉冲有脉冲变压器TP二次侧输出,其一次绕组接在V8集电极电路中.
当控制电压=0时,V4截止.+E1(+15)电源通过R11供给V5一个足够大的基极电流,使V5饱和导通,所以V5的集电极电压Uc5接近于-E1(-15V).V7,V8处于截止状态,无脉冲输出.另外,电源的+E1(15V)经R9,V5发射结到-E1(-15V),对电容C3充电,充满后电容两端电压接近2E1(30V),极性如图1所示.
当控制电压≈0.7V时,V4导通,A点电位由+E1(15V)迅速降低至1.0V左右,由于电容C3两端电压不能突变,所以V5基极电位迅速降至约-2E1(-30V),由于V5发射结反偏置,V5立即截止.它的集电极电压由-E1(-15V)许素上升到钳位电压+2.1V(VD6,V7,V8三个PN结正向压降之和),于是V7,V8导通,输出触发脉冲.同时,电容C3经电源+E1,R11,VD4,V4放电和反向充电,使V5基极电位又逐渐上升,直到Ub5>-E1(-15V),V5又重新导通.这时uc5又立即降到-E1,使V7,V8截止,输出脉冲终止.可见,脉冲前沿由V4导通时刻确定,V5(或V6)截止持续时间即为脉冲宽度.所以脉冲宽度与凡响充电回路时间常数R11、C13有关.
2.4.2锯齿波的形成和脉冲移相环节
锯齿波电压形成的方案较多,如采用自举式电路,恒流电路等.图1所示为恒流电路方案.由V1,V2,V3和C2等元件组成,其中V1,Vs,RP2和R3为一恒流电路.
当V2接着时,恒流源电流I1c对电容C2充电,所以C2两端电压为
=1/c(∫I1cdt)=I1ct/c
图1同步信号为锯齿波的触发电路
按线性增长,即V3的基极电位按线性增长.调节电位器RP2,即改变C2的恒定充电电流I1c,可见RP2是用来调节锯齿波斜率的.
当V2 导通时,由于R4阻值很小,所以C2迅速放电,使ub3电位迅速降到零伏附近.当V2周期性地导通和关断时,ub3便形成一锯齿波,同样ue3也是一个锯齿波电压,如图1所示.射极跟随器V3的作用是见效控制回路的电流对锯齿波电压ub3的影响.
V4管的基极电位由锯齿波电压,直流控制电压,直流偏移电压up三个电压作用的叠加值所确定,它们分别通过电阻R6,R7和R8与基极相接.
设uh为锯齿波电压ue3单独作用在V4基极b4时的电压,其值为
uh=ue3(R7//R8)/[R6+(R7//R8)]
可见uh仍为一锯齿波,但斜率比ue3底.同理偏移电压up单独作用时b4的电压u′p为
up′=up(R6//R7)/[R8+(R6//R7)]
可见u′p仍为一条与up平行的直线,但绝对值比up小.直流控制电压单独作用时b4的电压′为
′=(R6//R8)/[R7+(R6//R8)]
可见′仍为与平行的一直线,但绝对值比小.
如果=0,up为负值时,b4点的波形有+′确定,如图2所示.当为正值时,b4点的波形由+′+确定.由于V4的存在,上述电压波形与实际波形有出入,当b4点电压等于0.7V后,V4导通.之后ub4一直被钳位在0.7V.所以实际波形如图2所示.图中M点是V4由截止到导通的转折点.由前面分析可知V4经过M点时使电路输出脉冲.因此当up为固定值时,改变便可改变M点的时间坐标,即改变了脉冲产生的时刻,脉冲被移相.可见,加up的目的是为了确定控制电压=0时脉冲的初始相位.当接阻感负载电流连续时,三相全控桥的脉冲初始相位应在α=90度。
如果是可逆系统,需要在整流和逆变状态下工作,这时要求脉冲的移相范围理论上为180度(由于考虑αmin和βmin,实际一般为120度),由于锯齿波波形两端的非线性,因而要求锯齿波的宽度大于180度,例如240度,此时,令=0,调节Up的大小使产生脉冲的M点