电力电子技术课程设计正文Word文件下载.docx

1、式中：U2整流变压器二次侧相电压 UMN 直流电动机额定电压； U2=（0.901.0）220/ =（114.5127.2）V取U2=120V整流变压器一、二次电压比为： K= U1/U2 =380/120 =3.17K整流变压器变比U1整流变压器一次侧相电压；U2整流变压器二次侧相电压；（3）. 整流变压器一、二次电流I1、I2的计算 I2 =IdN （32） = 0.816 IdN= 0.81654.8=44.7A 式中：IdN整流器额定直流值I1= I2/ K=44.7/3.17=14.1A （4） 整流变压器的容量的计算 ST =（S1+S2）/2= KSTKUV U2IdN （33）

2、 =1.052.3412054.8 =16.16 KVA 取ST =17 KVAST整流变压器视在功率； S1整流变压器一次侧视在功率； S2整流变压器二次侧视在功率； KST视在功率计算因素； KUV整流变压器计算因素； U2整流变压器二次侧相电压；IdN整流器额定直流值； （5）整流变压器的数据 相数：三相； 接线：D,Yn11； 容量：17KVA； 一次侧相电压：380V；二次侧相电压：120V；一次侧相电流：14.1A；二次侧相电流：44.7A；3.2 晶闸管元件的选择（1）. 额定电压的计算UTN =（23）U2 （34） =（23）120=（588882）V取UTN =800V（2

3、）. 额定电流的计算IT（AV）（1.52）KITIdmax （35）KIT晶闸管电流计算因素，采用三相桥式整流电路KIT=0.367Idmax最大整流电流（A）Idmax=电动机最大工作电流，取Idmax =1.5INIT（AV）（1.52）KITIdmax=（1.52）KIT1.5IN=（1.52）0.3671.5=（45.260.3）A 取 IT（AY） =50A 选晶闸管的型号规格为KP50-83.3 平波电抗器的计算（1）. 电动机电枢电感LMa（mH）的计算 LMa=KM UMN103/2PnNIMN （36）UMN 直流电动机额定电压（V）；IMN 直流电动机额定电流（A）；nN

4、电动机额定转速（r/min）；P电动机磁极对数；KM计算系数，一般无补偿电动机KM=812,快速无补偿电动机KM=68，有补偿电动机KM=56；LMa= KM UMN103/2PnNIMN = 8220103/221000 = 8.029 （mH）（2）变压器漏感LT（mH）的计算 LT=KTUdl U2/ IdN （37）KT整流变压器漏感计算系数,三相全控KT=3.9；Udl整流变压器短路电压标么值,取Udl=0.05；U2整流变压器二次侧相电压（A）；IdN整流器额定直流值（A）；LT=KTUdl U2/ IdN =3.90.05120/54.8 =0.427（mH）（3）平波电抗器电感

5、的计算1）保持电流连续所需的电感值Llx（mH）Llx=L1（2 LTLMa）=K1 U2/ Idmin（2 LTLMa） （38）L1电流连续时的临界电感L1=K1 U2/ Idmin； LT整流变压器漏感； LMa电动机电枢电感； Idmin电流连续的最小值； K1临界电感计算系数，三相全控桥K1=0.693；Llx=K1 U2/ Idmin（2 LTLMa） =0.693120/5 （20.4278.029） =7.749（mH）2）限制电流脉动系数所需的电感值Lmd（mH） Lmd= L2（2 LTLMa）=（UdM/ U2）103/2fdU2/Si IdN（2 LTLMa） （ 39

6、）L2满足一定脉动要求的电感值； UdM整流输出电压最低频率的交流电压分量幅值，在三相全控桥整流电路中UdM/ U2=0.46； fd输出最低频率分量的频率值，三相全控桥fd=300； Si给定的允许电流脉动系数，三相整流电路中Si为510；Lmd=（UdM/ U2）U2/Si IdN=（0.46103/2300）120/0.0554.8（20.4277.749） =1.78（mH）所以，选取平波电抗器的电感量为8 mH时，电流连续和脉动要求能同时满足。第四章 保护电路的设计4.1 整流电路的过电压保护（1）引起过压的原因1）操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程

7、引起的过压。2）浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换器的过压。3）电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。4）在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机回馈制动造成直流侧直流电过高产生过压，也称为泵升电压。 过电压保护有操作过电压和浪涌过电压两种。操作过电压是由于变压器合闸，拉闸以及晶闸管本身关断所引起的。浪涌过电压是由于雷击等原因，从电网侵入的偶然过电压。晶闸管元件承受过电压能力较差，发生过电压时，会使元件损坏，因此必须采取有效措施。（2） 交流侧过电压保护1）. 交流侧阻容吸收过电压保护（如图41）图41交流侧阻容吸收过电压保护 RC吸收电路电容Ca（F）的计算

8、Ca=17320/ U2L （41）变压器励磁电流对额定电流标么值，一般为0.020.05； U2L变压器二次侧线电压；Ca=17320/ U2L=173200.05/120=4.17（F）取Ca=4.7F Ca的交流耐压：UCam=1.5Um=1.5120=441（V）Um晶闸管所承受的最大电压；选：金属化纸介质电容CZJ-500-4.7 4.7F， 500V ，3只。RC吸收电路电阻Ra（）的计算 Ra=0.17 U2L/I2 （42）=0.1744.7=15.8 （） 取Ra=16电阻功率PRa=（I2 ）2 Ra （43）=（44.7）216=5.02（W）线绕电阻RX-10-10.

9、10 10 W 3只.2）. 交流侧压敏电阻过电压保护（如图42）图42交流侧压敏电阻过电压保护 压敏电阻额定电压U1mA的 选择 U1mA1.33Um （44）Um压敏电阻承受的额定电压峰值（V）；U1mA1.33U2L1.33120=391（V）压敏电阻通流容量IPm的选择IPm（2050）I2 （45）=（2050）44.7=8942235（A）选用MY31-440/3型压敏电阻；额定电压440V，通流容量3KA，3只，接。（2）直流侧过电压保护直流侧采用压敏电阻过电压保护（如图43）图43直流侧压敏电阻过电压保护压敏电阻额定电压U1mA 的选择U1mA1.33Um =1.331.351

10、20=304.8（V）Um压敏电阻承受的额定电压峰值V；压敏电阻通流容量IPm的选择 IPm（2050）IdN=（2050）54.8=10962740（A）选用MY31-330/3型压敏电阻；额定电压330V，通流容量3KA，1只（3） 晶闸管元件过电压保护（如图44）图44晶闸管元件过电压保护晶闸管过电压保护通常采用RC吸收电路，该电路直接并联在器件阳极和阴极之间，既可吸收瞬态电压尖峰，又可抑制电压上升率du/dt。 1）RC吸收电路电容CS（F）的计算 CS=（24）103IT（AV） （F） （46）103IT（AV）=（24）10350=0.10.2（F） 取CS=0.2F CS的交流

11、耐压：UCSm=1.5Um=1.5120=441（V） Um晶闸管所承受的Um最大电压； 选：金属化纸介质电容CZJ-500-0.2 ， 0.2F， 500V ，6只。 2）RC吸收电路电阻RS的计算 RS=1030（） 取RS=10 电阻功率PRSfCS（UARM/nS）210-6 （47）f电源频率（HZ） UARM臂反向工作峰值电压（V） nS每臂串联器件数 PRSfCS（UARM/nS）210-6 =500.2（U2/1）210-6=50120/1）210-6=0.86（W）线绕电阻RX-10-2. 10 ， 1 W ， 6只。4.2 整流电路的过电流保护（1） 引起过流的原因当电力电

12、子变流器内部某一器件击穿或短路、触发电路或控制电路发生故障、出现过载、直流侧短路、可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低、缺相等，均可引起变流器内元件的电流超过正常工作电流，即出现过流。由于电力电子器件的电流过载能力比一般电气设备差得多，因此，必须对变流器进行适当的过流保护。变流器的过流一般主要分为两类：过载过流和短路过流。（2） 整流电路桥臂串联快速容断器过电流保护（如图45） 图45整流电路桥臂串联快速容断器过电流保护 快速容断器的选择原则：1）快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压有效值。 2）快速熔断器熔体的额定电流IR是指电流有效值，晶闸管额定电流是指通态电流

13、平均值。选用时要求 IR IRN1.57 IT（AV） （47）IR快速容断器容体额定电流IRN快速容断器额定电流 取IR =IT（AV）=50（A）3）熔断器（安装熔体的外壳）的额定电流应大于或等于熔体额定电流值。 故选择RS3-250-50型快速容断器：额定电压250V，额定电流50A。（3）直流侧过电流继电器的选择：过电流继电器的选择原则：过电流继电器动作电流小于或等于1.2IN。第五章 触发电路的选择晶闸管触发电路有单结晶体管触发电路；正弦波触发电路；锯齿波触发电路；集成触发电路。单结晶体管触发电路具有简单、可靠，触发脉冲前沿陡、抗干扰能力强等优点，但输出功率小，不能很好的满足电感性或

14、反电动势负载的需要，移相范围也受到限制。所以只在单相与要求不高的三相晶闸管装置中使用。正弦波同步触发电路它的优点：是整流装置在负载连续时直流输出电压与控制电压成线性关系；能部分补偿电源电压波动对输出电压的影响。缺点是：同步电压直接受电网电压的波动及干扰影响较大，特别是电源电压波形畸变时，控制电压与同步电压波形交点不稳定，导致整个装置工作不稳定；正弦波移相电路理论上分析移相范围可达001800，实际上由于正弦波顶部平坦与控制电压交点不明确而无法工作，实际移相范围最多只能达到001500。为防止各种可能出现的意外情况，电路中必须设置对最小控制角min与最小逆变角min限制。锯齿波同步触发电路，具有

15、双脉冲，强触发的特点，由于同步电压采用锯齿波，不直接受电网电压波动畸变的影响，移相范围宽，克服了正弦波移相的缺点应用广泛。集成触发电路与分立元件相比，提高了电路的可靠性和通用性，具有体积小，成本低，调试方便等优点，得到了越来越广泛的应用。因此，本设计采用KJ01集成触发电路。第六章 结论电力电子技术既是一门技术基础课程，也是实用性很强的一门课程。因此，电力电子装置的应用也是十分重要的。本文在熟悉三相桥式全控整流电路基本原理的基础上。总结了一些主电路参数整定方法，讨论了不同整定方案对系统性能的影响。以及根据参数选择各个电路部分。第七章 心得体会 设计，给人以创作的冲动。但凡涉及设计都是一件良好的

16、事情，因为她能给人以美的幻想，因为她能给人以金般财富，因为她能给人以成就之感，更为现实的是她能给人以成长以及成长所需的营养，而这种营养更是一种福祉，一辈子消受不竭享用不尽。我就是以此心态对待此次电子技术课程设计的，所谓“态度决定一切”，于是偶然又必然地收获了诸多，概而言之，大约以下几点：一、温故而知新。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思

17、维方式，找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路。三、在课程设计中不忘在小处创新，未必是创新技术，但凡创新思维亦可，未必成功，只要实现创新思维培育和锻炼即可。四、在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。参考文献1. 王兆安 黄俊 主编电力电子技术机械工业出版社，2002年出版。2王兆安 张明勋主编电力电子设备设计和应用手册机械工业出版社，200

18、2年出版。3. 王维平,现代电力电子技术及应用.南京：东南大学出版社，1999 4叶斌,电力电子应用技术及装置.北京：铁道出版社，19995.马建国,孟宪元.电子设计自动化技术基础.清华大学出版社,20046.马建国,电子系统设计.北京：高等教育出版社,2004 7.王锁萍,电子设计自动化教程.四川：电子科技大学出版社2002附录附录1 设备元件明细表序号符号设备元件名称型号、规格单位数量备注1TR整流变压器D,YN11. 17KVA, 380V/120V台定制2VT晶闸管KP50-8. 800V,50A只63LD平波电抗器电感量为8 mH4Ca交流侧RC保护电容CZJ-500-4.7 . 4.7F ,500V5Ra交流侧RC保护电阻RX-10-10 . 10 , 10 WRU交流侧压敏电阻MY31-440/3. 440V, 3KV7RUd直流侧压敏电阻MY31-330/3. 330V, 3KV8CS晶闸管RC保护电容CZJ-500-0.2. 0.2F ,500V9RS晶闸管RC保护电阻RX-10-1. 10 , 1 W10FUF快速熔断器RS3-250-50. 250V,50A附录2 直流电动机调压调速可控整流电路原理图主电路接线图