三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统课程设计_精品文档.docx
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郑州航空工业管理学院
电力电子变流技术
课程设计论文
09届自动化专业一班级
题目三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统
姓名宋顺阔学号090611124
指导教师苏艳萍
二О一二年六月八日
设计题目:
三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统
设计条件:
(1)电网:
380V,50Hz
(2)直流电动机额定功率15Kw、额定电压220V、额定电流79.6A、额定转速3000r/min。
(3)变压器漏感:
0.4mH
设计任务:
(1)电源变压器参数的计算。
(2)晶闸管的选型。
(3)平波电抗器的计算。
(4)控制角移相范围的计算。
(5)最小逆变角的计算。
(6)主电路图的设计
设计要求:
(1)根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流,选择晶闸管的额定电流。
(2)分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压,选择晶闸管的额定电压。
(3)计算电源变压器变比,容量。
(4)计算平波电抗器的电感值,保证电流连续。
(5)根据设计条件,计算幻想重叠角,最小逆变角,最小控制角。
取得控制角移相范围。
(6)画出完整的主电路图。
提示:
(1)最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择,自选。
(2)负载电流可近似认为是一条水平直线,即:
负载电流就是平均电流。
(3)在计算平波电抗器、最小逆变角等参数时,需要用到变压器2次侧电压有效值,因此本题目的重点在于给出合适的电源变压器参数。
(4)关于U2的选择:
首先根据负载要求得到一个大致的数据,适当留出裕量;依据该数据计算最小逆变角;依据最小逆变角给出最小控制角;计算换相压降;依据最小控制角以及换相压降验证是否满足负载要求,如果不满足,调整裕量,重新计算。
总原则:
考虑最小控制角限制以及换相压降影响后,在满足负载要求的前提下,U2裕量尽量小。
(5)平波电抗器的计算见第3章第5节。
注意:
(1)每一步都必须给出具体的计算过程和分析过程。
(2)可用波形图配合说明计算过程。
一.关于U2的计算。
1.根据题意知直流电动机的额定电流为220V,且有环流的存在,则Ud-∆Ud≥220V。
三相半波可控整流电路电感性负载时在控制角为时Ud可有以下波形求得:
又因为负载为直流电动机,故
关于Id的计算负载电流就是平均电流为79.6A。
由于要考虑最大负载平均电流应当取电动机额定电流的1.5~2.0倍。
在本设计中取1.5倍,即Id=79.6*1.5=119.4A取Id为120A。
已知L=0.4mH.又因为是三相半波可控整流电路,因此m=3。
且W=100π。
△Ud=7.2V
所以Ud=1.17U2cosα-∆Ud≥220V
U2≥227.21.17*cosα。
由上式先设定U2一个大致的值,取U2=220V。
2.最小逆变角的确定,由βmin=δ+γ+θˊ知δ为晶闸管的关断时间tp折合的电角度,约4°~5°,在这里取δ=4°;θˊ为安全裕量角,取θˊ=10°;γ是换相重叠角。
求换相重叠角时,可根据下式求得:
cosγ=1-2IdωLB6U2=0.944
则γ=19.23°所以βmin=4+10+19.23=33.23°
一般取αmin≥βmin,则αmin=βmin=33.23°cosα=0.836
3.反过来验证U2的值
Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=208.0V<220V不符合题意,调整U2设定值重新计算。
4.取U2为232V时,按上面的计算过程可得:
Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=224V>220V符合题意,但考虑到总原则:
考虑最小控制角限制以及换相压降影响后,在满足负载要求的前提下,U2裕量尽量小。
5.取U2为231V时,得Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=220.08V>220Vβmin=32.76°符合题意且满足题意要求。
二.控制角移相范围的计算。
因为三相半波的控制角范围是0°~150°
又αmin=βmin=32.76°
故控制角的移相范围是32.76°~150°
三.晶闸管选型。
晶闸管的承受的最大正向URm=2U2=326.7V
晶闸管的承受的最大反向UFm=3×2U2=565.8V,则UTm=565.8V
UTn=2~3UTm=2~3×565.8=1131.7~1697.5V故选1600V。
由于是三相半波电路,所以晶闸管的电流有效值;
IT(AV)=(1.5~2)IT1.57=(1.5~2)Id2×1.57=43.9~58.5A选取60A
故可用晶闸管的型号可选取为KP60-16E。
四.电源变压器的参数计算
变压器的变比:
n=U1U2=380231=1.65变压器的容量:
S=U2×IT=231×0.577×79.6=10609.6V∙A
五.最小逆变角的计算
βmin=δ+γ+θˊ
由上述计算知:
βmin=32.76°。
六.平波电抗器电感参数的计算
在三相半波的情况下根据公式:
其中一般取电动机额定电流的5%~10%取5%则=3.98A
所以=1.46×2313.98=84.7mH
七.完整的主电路图
八.体会心得
参考文献:
黄俊王兆安电力电子变流技术第三版