直流电动机调压调速可控整流电源设计文档格式.docx

1、2.3 系统工作原理其工作原理详细分析如下：在间，U相电压最高，共阴极组的VT1管被触发导通，电流由U相经VT1流向负载，又经VT6流入V相，整流变压器U、V两相工作，所以三相全控桥输出电压Ud为： Ud=Ud1-Ud2=Uu-Uv=Uuv经过60进入区间,U相电压仍然最高,VT1继续导通,W相电压最低,在VT2管承受的2交点时刻被解发导通,VT2管的导通使VT6承受uwv的反压关断。这区间负载电流仍然从电源U相流出经VT1、负载、VT2回到电源W相，于是这区间三相全控桥整流输出电压Ud为：Ud=Uu-Uw=Uuw 经过60，进入区间，这时V相电压最高，在VT3管的3交点处被触发导通。VT1由

2、于VT3和导通而承受Uuv的反压而关断，W相的VT2继续导通。负载电流从V相流W相，于是这区间三相全控输出电压Ud为：Ud=Uv-Uw=Uvw 其他区间，依此类推，电路中6只晶闸管导通的顺序及输出电压很容易得出。由上述可知，三相全控桥输出电压Ud是由三相电压6个线电压Uuv、Uuw、uvw、Uvu、Uwu和Uwv的轮流输出组成的。各线电压正半波的交点16分别为VT1VT6的=0点。因此分析三相全控整流电路不同Ud波形时，只要用线电压波形图直接分析画波形即可。2.4 对触发脉冲的要求 三相全控桥整流电路在任何时刻都必须有两只晶闸管同时导通，而且其中一只是在共阴极组，另外一只在共阳极组。为了保证电

3、路能起动工作，或在电流断续后再次导通工作，必须对两组中应导通的两只晶闸管同时加触发脉冲，为此可采用以下两种触发方式： （1）采用单脉冲触发：如使每一个触发脉冲的宽度大于60而小于120，这样在相隔60要触发换相时，当后一个触发脉冲出现时刻，前一个脉冲还未消失，因此均能同时触发该导通的两只晶闸管（2）采用双窄脉冲触发：如触发电路送出的是窄的矩形脉冲，在送出某一晶闸管的同时向前一相晶闸管补发一个脉冲，因此均能同时触发该导通的两只晶闸管。 第3章 主电路元件选择3.1 晶闸管的选型 该电路为大电感负载，电流波形可看作连续且平直的。Ud=150V时，不计控制角余量按=0计算：由U2得 U2= =64.

4、1V 取80V=（23） =（23）*U2 =（23）*120V =392588 V取Ute为700V 当Id=100A时，流过每个晶闸管的电流有效值为：= =50A=29A 晶闸管额定电流 = =18.5A 取Kf=1.73,考虑2倍裕量：取50A,当Id=5A时=5A=2.85A = 1.8A 考虑2倍裕量：取5A 按要求表明应取=0来选择晶闸管。即=5A所以晶闸管型号为KP501第4章 整流变压器额定参数计算在很多情况下晶闸管整流装置所要求的交流供电电压与电网往往不能一致，同时又为了减少电网与整流装置的相互干扰，使整流主电路与电网隔离，为此需要配置整流变压器。整流变压器根据主电路的型式、

5、负载额定电压和额定电流，算出整流变压器二次相电压U2、一次与二次额定电流以及容量。由于整流变压器二次与一次电流都不是正弦波，因而存在着一定的谐波电流，引起漏抗增大，外特性变软以及损耗增大，所以在设计或选用整流变压器时，应考虑这些因素。4.1 二次相电压U2 平时我们在计算U2是在理想条件下进行的，但实际上许多影响是不可忽略的。如电网电压波动、管子本身的压降以及整流变压器等效内阻造成的压降等。所以设计时U2应按下式计算：U2= 式中:负载的额定电压； 整流元件的正向导通压降，一般取1V； 电流回路所经过的整流元件（VT及VD）的个数（如桥式，半波电路）； A理想情况下=0时U与U2的比值，查表可

6、知； 电网电压波动系数，一般取0.9； 最少移相角，在自动控制系统中总希望U2值留有调节余量，对于可逆直流调速系统取3035，不可逆直流调速系统取1015； C线路接线方式系数，查表三相桥式C取0.5V； Udl-变压器阻抗电压比，100KV以及取Udl=0.05，100KV以上取Udl=0.050.1； I2/I2n二次侧允许的最大电流与额定电流之比。对于一般三相桥式可控整流电路供电的直流调速系统，U2计算也可以采用以下经验公式：不可逆调速系统： U2=（0.530.58）Udn可逆调速系统： U2=（0.580.64）Udn式中U2整流变压器二次相电压有效值； Udn直流电动机额定电压。对

7、于一般的中小容量整流调压装置，其U2值也可以用以下公式估算：U2=（1.151.2）所以根据以知的参数及查表得：U2=82.48V4.2 一次与二次额定电流及容量计算 如果不计变压器的励磁电流，根据变压器磁动势平衡原理可得一次和二次电流关系式为：K= 式中N1,N2变压器一次和二次绕组的匝数； K变压器的匝数比。 由于整流变压器流过的电流通常都是非正弦波，所以其电流、容量计算与线路型式有关。三相桥式可控整流电路计算如下：大电感负载时变压器二次电流的有效值为2=0.816 = 0.816*50A=40.5A由一次侧和二次侧电压得： 故=23.86A变压器二次侧容量为变压器的安全性能-主要有变压器

8、的阻燃性能和绝缘性能阻燃性能有所选原材料决定绝缘性能：e型变压器的绝缘是由骨架的结构决定的 c型变压器的绝缘石油组间绝缘层的结构决定的 e型变压器：工字形骨架的绝缘一般计算方法： VAB -结构容量 p2 -输出功率 u1 -初级电压 u2 -次级电压升压式 VAB=p2（1-u1/u2）将压比 VAB=p2（1-u2/u1）第五章 触发电路的设计 晶闸管最重要的特性是可控的正向导通特性.当晶闸管的阳极加上正向电压后,还必须在门极与阴极之间加上一个具有一定功率的正向触发电压才能打通, 这一正向触发电压的导通是由触发电路提供的,根据具体情况这个电压可以是交流、直流或脉冲电压。由于晶闸管被触发导通

9、以后，门极的触发电压即失去控制作用，所以为了减少门极的触发功率，常常用脉冲触发。触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不能太大，以防止损坏其控制极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。为了保证晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下要求：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。 由闸管的门极伏安特性曲线可知，同一型号的晶闸管的门极伏安特性的分散性很大，所以规定晶闸管元件的门极阻值在某高阻和低阻之间，才可能

10、算是合格的产品。晶闸管器件出厂时，所标注的门极触发电流Igt、门极触发电压U是指该型号的所有合格器件都能被触发导通的最小门极电流、电压值，所以在接近坐标原点处以gtUgt为界划除OABCO区域，在此区域内为不可靠触发区。在器件门极极限电流Igfm、门极极限电压和门极极限功率曲线的包围下，面积ABCDEFG 为可触发区，所用的合格的晶闸管器件的触发电压与触发电流都应在这个区域内，在使用时，触发电路提供的门极的触发电压与触发电流都应处于这个区域内。再有，温度对晶闸管的门极影响很大，即使是同一个器件，温度不同时，器件的触发电流与电压也不同。一般可以这样估算，在100高温时，触发电流、电压值比室温时低

11、23倍，所以为了使敬闸管在任何工作条件下都能可靠的触发，触发电路送出的触发电流、电压值都必须大于晶闸管器件的门极规定的触发电流、触发电压值，并且要留有足够的余量。如触发信号为脉冲时，在触发功率不超过规定值的情况下，触发电压、电流的幅值在短时间内可以大大超过额定值。触发脉冲应一定的宽度且脉冲前沿应尽可能陡。由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是晶闸管的导通需要一定的时间。只有当晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到晶闸管的掣住电流以上时，晶闸管才能导通，所以触发信号应有足够的宽度才能保证被触发的晶闸管可靠的导通，对于电感性负载，脉冲的宽度要宽些，一般为0.51MS，相当于50HZ、18度电度角。为了

12、可靠地、快速地触发大功率晶闸管，常常在触发脉冲的前沿叠加上一个触发脉冲。 触发脉冲的相位应能在规定范围内移动。例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，要求触发脉冲的移项范围是0度180度，带大电感负载时，要求移项范围是0度90度；三相半波可控整流电路电阻性负载时，要求移项范围是0度90度。触发脉冲与主电路电源必须同步。为了使晶闸管在每一个周期都以相同的控制角被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应该相同，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。触发电路同时受控于电压uc与同步电压us控。第六章 保护电路的设计 在电力电子器件电路中，除了电力电子器件参数要选择合适，驱

13、动电路设计良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护，du/dt保护和di/dt保护也是必不可少的。6.1 过电压的产生及过电压保护 电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。（1）外因过电压：主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，包括：（2）操作过电压：由分闸，合闸等开关操作引起的过电压，电网侧的操作过电压会由供电变压器电磁感应耦合，或由变压器绕组之间的存在的分布电容静电感应耦合过来。（3）雷击过电压：由雷击引起的过电压。（4）内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程。（5）换相过电压：由于晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相结束后不能恢复阻断能力时，因而有较大的反向电流通过，使残存的载流子恢复，而当其恢复了阻断能力时，反向电流急剧减小，这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极这间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生过电压。（6）关断过电压：全控型器件在较高频率下工作，当器件关断时，因正向电流的迅速降低而线路电感在器件两端感应出的过电压。6.2 过电流保护 电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。过电流分载和短路两种情况。一般电力电子均同时采用几