異步電機串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

1、3異步電動機的串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計摘要審級調(diào)速是通過繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的，它屬于變轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)審級調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子用電阻的方式不同，用級調(diào)速可以將異步電動機的功率 加以回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機械能送回到電動機軸上，因此效率高。它能實現(xiàn)無級平滑調(diào) 速，低速時機械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步審級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能 比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：串級調(diào)速；轉(zhuǎn)差率；整流電流Cascade Induction Motor Speed Control System DesignAbstractCascade speed through the winding indu

2、ction motor rotor circuit and the introduction of additional electric potential generated. It belongs to the slip changes to achieve the cascade speed control. String with the rotor resistancein different ways, cascadeinduction motor speed can be the power to be (back power into mechanical energy, o

3、r to send back to motor shaft), so efficient. It can realize a smooth stepless speed control, low speed when the mechanical properties is relatively hard. In particular, low-synchronous cascade thyristor speed control system, technical difficulty of small, relatively perfect performance, thereby gai

4、ning a wide range of applications.Keywords: Cascade speed;Slip;Rectifier current目錄1概述1.1.1交流電動機調(diào)速的發(fā)展概況 1.2申級調(diào)速原理和基本類型2.2.1 用級調(diào)速的原理2.2.2 申級調(diào)速的基本類型 4.3申級調(diào)速系統(tǒng)主回路主要設(shè)計的參數(shù)計算與選擇 63.1 異步電動機容量的選擇 6.3.2 轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計算與元件選擇 .6.3.2.1 最大轉(zhuǎn)差率.6.3.2.2 轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓 .7.3.2.3 最大直流整流電流 8.3.3 整流二極管的選擇 .8.3.3.1 整流二極管電壓的選擇 8.

5、3.3.2 整流二極管電流的選擇 8.4逆變器的參數(shù)計算與元件選擇 9.4.1 逆變變壓器的參數(shù)計算 9.4.1.1 逆變壓器二次側(cè)線電壓： 9.4.1.2 逆變變壓器二次側(cè)線電流： 9.4.1.3 逆變變壓器一次側(cè)線電流： 9.4.2 晶閘管的參數(shù)計算1.04.2.1 晶閘管額定電壓的選擇 104.2.2 晶閘管額定電流的選擇 105平波電抗器電感量的計算 1.15.1 保證電流連續(xù)所需要的電感量 1.15.2 限制電流脈動的電感量 1.25.3 平波電抗器的電感量 1.26啟動方式的選擇136.1 利用用調(diào)裝置直接啟動方式 136.2 并聯(lián)附加起動設(shè)備的切換起動方式 1.36.3 串聯(lián)起動

6、電阻器起動方式 1.47繼電器控制電路設(shè)計 158申級調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機中的應(yīng)用 178.1 提升機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方式 178.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的選擇 1.78.3 橋式電路的選擇1.78.4 觸發(fā)電路的選擇18結(jié)論.19.致謝20.參考文獻(xiàn)21.附錄22.171概述1.1交流電動機調(diào)速的發(fā)展概況縱觀電力傳動的發(fā)展過程，交直流兩種傳動方式共存于各個生產(chǎn)領(lǐng)域之中。在電力 電子技術(shù)發(fā)展之前，直流電動機幾乎占壟斷地位。對于直流電動機只要改變電動機的電 壓或者勵磁電流就可以實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速，且電動機的轉(zhuǎn)矩容易控制，具有良好的 動態(tài)性能。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，它們相互競爭、相互促進。交流電動機

7、，特別是鼠籠式異步電動機與直流電動機相比具有一些突出的優(yōu)點：制 造成本低；重量輕；慣性??；可靠性和運行效率高；維修工作量小；能在惡劣的甚至在 有易燃易爆性氣體的環(huán)境中安全運行。這些與現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)要求的可靠性、可用性、可 維修性相一致。正是由于交流電動機的這種優(yōu)勢，使它在電力拖動系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍比 直流電動機廣泛得多，約占整個電力拖動總?cè)萘康?0%以上；但同時交流電動機本身是 一個非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，其可控性較差。而隨著電力電子技術(shù)和自動控制技 術(shù)的迅速發(fā)展以及各種高性能的電力電子器件產(chǎn)品的出現(xiàn)，為交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。特別是70年代初出現(xiàn)的矢量變換控制技術(shù)以及在矢量變換基礎(chǔ)

8、上相繼出 現(xiàn)的磁通反饋矢量控制、轉(zhuǎn)差型矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等實用系統(tǒng)，大大推進了交流 傳運控制技術(shù)的發(fā)展。這些新型的交流傳動控制技術(shù)與高性能的變頻器相結(jié)合，就有可 能使利用交流電動機構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)在性能上與高精度的直流伺服系統(tǒng)相匹配。特別是在一些大容量、高轉(zhuǎn)速或特殊環(huán)境下應(yīng)用的場合，交流調(diào)速系統(tǒng)已顯示出無比的優(yōu) 越性，電氣傳動交流化的時代隨之而來。2串級調(diào)速原理和基本類型2.1 用級調(diào)速的原理假定異步電動機的外加電源電壓 Ui及負(fù)載轉(zhuǎn)矩Ml都不變.則電動機在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流近似保持不變。若在轉(zhuǎn)子回路中引入一個頻率與轉(zhuǎn)子電勢相同，而相位相同或相 反的附電勢Ef ,則轉(zhuǎn)子電流為sE20 ?

9、Efr R22 （SX20）2常常數(shù)（式 2-1 ）式中：R2：轉(zhuǎn)子回路電阻；SX20：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗E20：轉(zhuǎn)子開路相電勢電動機在正常運行時，轉(zhuǎn)差率 s很小，故R2 sKo。忽略sX20有（式 2-2 ）sE2o Ef x 常數(shù)上式中，E20為取決于電動機的一個常數(shù)，所以，改變附加電勢 Ef可以改變轉(zhuǎn)差 率s,從而實現(xiàn)調(diào)速。設(shè)當(dāng)Ef = 0時電動機運行于額定轉(zhuǎn)速，即 n = nN, s = sN，由（式22 ）可見，當(dāng) 附加電動勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相反時（Ef前取負(fù)號），改變Ef的大小，可在額定轉(zhuǎn)速 以下調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為低同步審級調(diào)速，且附加電勢與轉(zhuǎn)子相電勢相位相同時（Ef

10、前取正號），改變Ef的大小，可在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，這種調(diào)度方式稱為超同步審級 調(diào)速（即s 0） o審級調(diào)速四種基本狀態(tài)方式下能量傳遞方式如圖2所示，圖中不計電動機內(nèi)部各種損耗，即認(rèn)定定子輸入功率P即為轉(zhuǎn)子輸出功率(1-_i-J N(a)低于同步速電動狀態(tài)(0S1) (b)高于同步速電動狀態(tài)(Sv0)(c)高于同步速發(fā)電制動狀態(tài) (s0) (d)低于同步速發(fā)電制動狀態(tài)(0S P本設(shè)計采用的是哈爾濱九洲電氣股份有限公司生產(chǎn)的內(nèi)反饋用級調(diào)速電機及其控 制裝置技術(shù)手冊提供的有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計而成。該電機定額為連續(xù)定額S1,基本防護等級為IP23,基本冷卻為ICO1,基本結(jié)構(gòu)和 安裝方式為舊M3。表1電機參數(shù)

11、控制電機型號JRNT1512-4額定功率1050KW額定電流121.5A轉(zhuǎn)子電壓/電流1045V/ 627A最高/最低轉(zhuǎn)速1484 / 690 r/min效率88.5%功率因數(shù)0.83控制裝置型號JC4-800A/800V3.2 轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計算與元件選擇3.2.1 最大轉(zhuǎn)差率n1 - n min1S max =. 1 - _n1D（式 3-1）式中：n1 ：電動機的同步轉(zhuǎn)速，近似等于電動機的額定轉(zhuǎn)速。nmin ：用級調(diào)速系統(tǒng)的最低工作轉(zhuǎn)速D :調(diào)速范圍nranminn1n max(式 3-2)轉(zhuǎn)差率 s = (1500-1484) /1500 = 0.01取大轉(zhuǎn)差率Smax二(1484

12、690) / 1484 = 0.535D 二nmax/nmin = 1484/690 = 2.153.2.2 轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓(式 3-3)U max =3KcvE20(11)D式中：E20：轉(zhuǎn)子開路相電勢Kuv :整流電壓計算系數(shù)，見表2則 Udmax = 1.35*1045*(1-1/ 2.15) =755V表2變流器主電量計算系數(shù)符號kitkgtkcvkivkilkstklk三相帶中線0.3671.4140.670.5770.4721.3510.866三相橋0.3671.4141.350.8150.8161.0520.5雙三相橋串聯(lián)0.3671.4142.70.8161.5781

13、.0340.260.52雙三相橋并聯(lián)0.1841.4141.350.4080.8891.0310.260.523.2.3 最大直流整流電流（式 3-4）Id max =1.1 M 1 - = 1.1 M I deKIV式中及：電動機的電流過載倍數(shù)，近似等于轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)2I2N :轉(zhuǎn)子線電流額定值Kiv :整流電壓計算系數(shù)，見表2Idr ：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值Idr = I2N / KlV1.1 ：考慮到轉(zhuǎn)子電流畸變等因素的而引如的系數(shù)貝U Idmax = 1.1*2*627/0.813 = 1697A3.3整流二極管的選擇3.3.1 整流二極管電壓的選擇設(shè)每個橋臂上串聯(lián)的整流二極管數(shù)目

14、為N=3,則每個二極管的反向重復(fù)峰值 Ukrm為(2 3) 3KutE20(1 - 1 )U uRM :DKavn(式 3-5)式中：Kut :電壓計算系數(shù)，見表2E20 :轉(zhuǎn)子開路相電勢Kav :均壓系數(shù)，一般取0.9。對于元件不串聯(lián)時取1由上式可見，整流二極管所承受的最高電壓與最低電壓與系統(tǒng)的調(diào)速范圍D有關(guān)，調(diào)速范圍越高，元件承受的電壓越高貝U: Ukrm 1.5*1.35*1045*(1-1/2.15)/ (0.9*3) = 419V3.3.2 整流二極管電流的選擇在大容量審級調(diào)速系統(tǒng)中，需要將幾個整流二極管并聯(lián)使用。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為Np=3則每個整流二極管的電流計算如下：,(1.5 2)

15、 KlTld maxI FKacNp(式 3-6)式中：Kit :電流計算系數(shù)，見表2Idmax :轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流4逆變器的參數(shù)計算與元件選擇4.1 逆變變壓器的參數(shù)計算對于不同的異步電動機轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍、要求有不同的逆變變壓器二次側(cè)電壓與其匹配；同時轉(zhuǎn)子電路與交流電網(wǎng)之間需實行電隔離，因此一般審級調(diào)速 系統(tǒng)中均需配置逆變變壓器。4.1.1 逆變壓器二次側(cè)線電壓:根據(jù)最低轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子最大整流電壓與逆變器最大電壓相等的原則確定:UT2U d maxK UV COS p min（式 4-1）式中：UT2 :逆變變壓器二次側(cè)線電壓 Udmax :轉(zhuǎn)子整流器最大輸出直流電壓KU

16、V :整流電壓計算系數(shù)。見表2。Bmin ：最小逆變角，一般取3004.1.2 逆變變壓器二次側(cè)線電流：I T 2 = K IV I dN式中：IT2 :逆變變壓器二次側(cè)線電流Kiv :整流電流計算系數(shù)。見表2IdN :轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值4.1.3 逆變變壓器一次側(cè)線電流：（式 4-2）IdNIT1 - KIL Kt式中：Iti :逆變變壓器一次側(cè)線電流Kil :變壓器一次側(cè)線電流計算系數(shù)。見表 2Kt :逆變變壓器的變比逆變變壓器等值容量：St = KstK IV U T2I dN式中：Kst ：變壓器等值容量計算系數(shù)，見表 2（式 4-3）（式 4-4）4.2品閘管的參數(shù)計算4.

17、2.1晶閘管額定電壓的選擇在大容量品閘管用級調(diào)速系統(tǒng)中，單個晶閘管的額定電壓不能滿足要求，需要幾個 品閘管串聯(lián)使用。設(shè)每個串聯(lián)橋臂上晶閘管的數(shù)目為 N ,則每個晶閘管反向重復(fù)電壓 由下式確定：U RRM（2 3）KutUt2KavN（式 4-5）式中：KUT :電壓計算系數(shù)，如上表KAV :均壓系數(shù)，其值可取0.80.9。對于元件不需串聯(lián)的情況下取 1UT2 ：逆變變壓器二次側(cè)線電壓4.2.2晶閘管額定電流的選擇設(shè)每個橋臂并聯(lián)元件支路數(shù)為 Np ,則每個晶閘管的額定電流為,(1.5 2) K IT I d maxIfK ac N p式中：Kit :電流計算系數(shù)，見上表Idmax ：轉(zhuǎn)子整流器最

18、大直流整流電流Kac :均流系數(shù)。其值可取0.80.9。對于元件不并聯(lián)的情況下取1（式 4-6）6 1(p=6!2)6(式 5-1)5平波電抗器電感量的計算轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用是：一使用級調(diào)速在最小工作電流下仍能維持電 流的連續(xù)；二 減小電流脈動，把直流回路中的脈動分量在電動機轉(zhuǎn)子中造成的附加損 耗控制在允許的范圍內(nèi)。平波電抗器的電感量計算如下：5.1 保證電流連續(xù)所需要的電感量6 (p=3)圖3不同脈波數(shù)時，臨界電感計算系數(shù)”與超前角的關(guān)系6 1正比與直流電壓中的交流分量的電感計算系數(shù)，從圖 3中查3KUVUT23L1=,1 10 KlLmKlLt；.? Im inUT2 :逆變變壓

19、器二次側(cè)線電壓Kuv :系數(shù)，見上表Idmin ：直流回路最小工作電流（A）Lm :異步電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的每相電感量Lt :逆變變壓器折算到二次側(cè)的每相電感量5.2 限制電流脈動的電感量KU VU TL2 =Kp2U-K L M-K Ll mH ）dIde式中：Kp :限制電流脈動的電感系數(shù)（ms）,其值從下表中查：允許的電流脈動率，一般可取10%左右表3電感量計算系數(shù)KP短路電壓白分值的 感抗分量ei=0ez=6%ex=12%ex=18%三相帶中線1.931.831.731.63三相橋0.450.40.360.32雙二相橋串聯(lián)或并 聯(lián)0.110.0860.0660.0485.3 平波電抗器

20、的電感量（式 5-3）（式 5-2）L = maxL1, L26啟動方式的選擇繞線式異步電動機的啟動方式主要有三種：一 利用用調(diào)裝置直接啟動方式；二 并 聯(lián)附加啟動設(shè)備的切換啟動方式；三 串聯(lián)啟動電阻啟動方式。(a)利用用調(diào)裝置直接啟動方式 串聯(lián)啟動電阻啟動方式(b)并聯(lián)附加啟動設(shè)備的切換啟動方式(d)圖(c)方案的改造圖4串級調(diào)速各種啟動方式6.1 利用用調(diào)裝置直接啟動方式如圖(a)所示，它不用任何附加起動設(shè)備，而是由審級調(diào)速裝置控制直接起動電動機。 這種調(diào)速方式適用于審級調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍很大. 幾乎要求能從零開始調(diào)速或者生產(chǎn) 機械對起(制)動的加(減)速度有一定要求的場合。對于調(diào)速范圍較

21、小的系統(tǒng)，若選用直接起動方式，是不行的。另外，對于一個按實 際調(diào)速范圍設(shè)計的調(diào)速范圍較小的審級調(diào)速系統(tǒng)，若采用直接起動，則在主回路中會造 成較大的沖擊電流，且往往超過允許限度。因此，對于調(diào)速范圍較小且對起(制)動加(減) 速度無特殊要求的審級調(diào)速系統(tǒng)，宜采用以下兩種起動方式。6.2 并聯(lián)附加起動設(shè)備的切換起動方式如圖(b)所示，電動機先用接觸器KMi接入附加起動電阻器(或頻敏變阻器)起動加速 (此時KM 2是斷開的)，當(dāng)加速到審級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計的調(diào)速范圍最低速 nmin時，接通KM 2 , 這時逆變控制角B應(yīng)為最小值 即in,即對應(yīng)于最高逆變電壓 Upmax然后斷開KM 1 ,逐 漸增大就電動機

22、繼續(xù)加速，直到所需要的轉(zhuǎn)速.這種起動方式雖然增加了一套附加起動設(shè)備，但轉(zhuǎn)于回路主要設(shè)備的耐壓和容量只 需按調(diào)運范圍的要求來選擇，從設(shè)備的總投資上來看是經(jīng)濟合理的。這種方式還有一優(yōu) 點，即一旦用級調(diào)連裝置發(fā)生意外故障，異步電動機可以脫離用調(diào)狀態(tài)，而用附加起動 設(shè)備正常起動到高速運行。6.3 串聯(lián)起動電阻器起動方式如圖所示，在起動過程中把限流的起動電阻逐漸短接，這種接線方式雖然逆變變壓器的二次側(cè)電壓只得按調(diào)速范圍的大小來選擇.但是轉(zhuǎn)子電路主要設(shè)備元件選用的耐壓等級仍需按從零開始調(diào)速的條件來設(shè)計，為克服這一缺點可采用圖d的接線方式。起動時先將KM3接通，當(dāng)電動機加速到用調(diào)裝置設(shè)計的調(diào)速范圍員低速時，

23、斷開 KM3, 用調(diào)裝置自動投入運行。217繼電器控制電路設(shè)計繼電器控制電路設(shè)計是否合理，關(guān)系到用調(diào)裝置能否按正確的順序起動、切換、運 行、停車，還關(guān)系到裝置的安全及元件的使用壽命。在設(shè)計中要注意以下幾點：1 .必須有嚴(yán)格的起動和切換順序。由于用調(diào)裝置中硅元件的耐壓等級是按照調(diào)速 范圍最低轉(zhuǎn)速時所承受的電壓來選擇的，故繼電操作電路必須保證電動機轉(zhuǎn)速在達(dá)到規(guī) 定的最低轉(zhuǎn)速以上時才允許切換至用調(diào)運行狀態(tài)。起動順序是：給控制回路送電，接通 逆變器主電源轉(zhuǎn)子接入頻敏變阻器，接通定子電源，電動機開始起動，電動機加速至規(guī) 定轉(zhuǎn)速時切換至用調(diào)運行，此后立即切斷頻敏變阻器。2 .必須有正確的停車順序。一般繞線

24、式異步電動機空載勵磁電流較大，為電動機 額定電流的25%左右，這意味著電動機有較大的磁場能量。因此在電動機分閘時不允許 轉(zhuǎn)子開路.否則轉(zhuǎn)子側(cè)將產(chǎn)生嚴(yán)重過電壓，甚至擊穿電動機絕緣。停車時也不允許切除 所有電源，應(yīng)保證逆變器比整流器遲脫離電網(wǎng)。停車順序為：使用調(diào)裝置脫離電動機轉(zhuǎn) 子同時接入頻敏變阻器，切斷電動機定子電源，切斷逆變器電源，切斷控制回路電源。3 .用戶通常要求用調(diào)裝置能選擇 用調(diào)運行”及異步高速運行”兩種工作方式，并能 相互切換，在切換過程中必須注意，逆變器應(yīng)比整流器早接入電網(wǎng)，在整流器合閘的情 況下，不得斷開逆變器電源，否則易造成逆變器顛覆。在切換過程中還應(yīng)避免轉(zhuǎn)子開路。 用調(diào)裝置發(fā)

25、生故障時應(yīng)將轉(zhuǎn)子電路短接，整流器和逆變器電路斷開。在圖5中，只畫出常用電源合閘控制及備用電源合閘控制電路。常用電源合閘控制 繼電器的線圈K1A與備用電源合閘控制繼電器的常閉觸點K2D用接在一起，這樣當(dāng)P1.1出現(xiàn)高電平、P1.3出現(xiàn)低電平時，繼電器線圈 K1A通電，其常開觸點K1C閉合, 常閉觸點K1D斷開，接通交流220V的常用電源閘刀控制線路，同時斷開備用電源合閘 控制繼電器線圈K2A的電源，兩個繼電器接成互鎖的形式，以保證任何時刻只有一路 電源被合閘接通，確保供電系統(tǒng)安全運行。圖6橋式電路8串級調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機中的應(yīng)用8.1 提升機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方式礦井提升機要求起制動過度過程平穩(wěn)、

26、運行穩(wěn)定、轉(zhuǎn)矩大，而且有一定的調(diào)速范圍，至于頻繁起制動，在省事節(jié)電方面要求起制動時間短、耗能低、效率高.根據(jù)異步電動機的調(diào)速類型和各種提調(diào)速的優(yōu)缺點，以及提升機對電氣傳動系統(tǒng)的要求，選用繞線式 異步電動機可控硅用級系統(tǒng)的調(diào)速方案比較合適.系統(tǒng)中使用靜止的可控硅里邊裝置實 現(xiàn)礦井提升機下降超同步調(diào)速，上升低同步調(diào)速，用倒拉反接制動實現(xiàn)停車.8.2 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的選擇開環(huán)控制.若想進一步提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度并獲得較好的動態(tài)性能 ，必須采用反饋 控制.較好的反饋控制方法是才同具有電流和速度反饋的雙閉環(huán)控制方法.可從以下兩方面考慮：礦井提升機起、制動頻繁，必須縮短起、制動時間以提高工作效率.提升機要求

27、運行穩(wěn)定、動態(tài)性能、快速性好 ，單閉環(huán)控制調(diào)速遠(yuǎn)不及雙閉環(huán)控制 調(diào)速系統(tǒng)好.本文介紹提升機可控硅審級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計選用雙閉環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)，能滿足礦井提升機對調(diào)速性能的要求.8.3 橋式電路的選擇根據(jù)三相交流電的頻率每一周期變化為上半周 2相，下半周1相的規(guī)律，三相橋式 整流是將交流電每一個變化周期內(nèi)的上半周 2只二極管（正向）導(dǎo)通，下半周1只二極管 （正向）導(dǎo)通來獲得一個頻率周期內(nèi)上、下波形都能導(dǎo)通的全波 （6只二極管）整流輸出直 流電的。8.4 觸發(fā)電路的選擇單相通用型可控硅觸發(fā)板是通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角來實現(xiàn)電氣設(shè)備的電壓電流功率調(diào)整的一種移相型的電力控制器，其核心部件采用國外生產(chǎn)的高性能、

28、高可靠性的軍品級可控硅觸發(fā)專用集成電路。輸出觸發(fā)脈沖具有極高的對稱性及穩(wěn)定性，且不隨環(huán)境溫度變化，使用中不需要對脈沖對稱度及限位進行調(diào)整?，F(xiàn)場調(diào)試一般不需要示波器即可完成。它（GBC2M-1系列與zkd6三相全數(shù)控系列）可廣泛的應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域的電壓電流調(diào)節(jié)，適用于電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載、變壓器一次側(cè)及各種整流裝置等。圖7觸發(fā)電路29結(jié)論本課題主要對異步電機用級調(diào)速系統(tǒng)進行設(shè)計.本文依據(jù)異步電動機對電力拖動系 統(tǒng)的要求，采用審級調(diào)速來控制其拖動電動機實現(xiàn)無級調(diào)速，滿足異步電機對電力拖動 系統(tǒng)調(diào)速系能和節(jié)能的要求。系統(tǒng)介紹了用級調(diào)速的方式，特點以及其應(yīng)用。所做的工作主要包括以下幾個方面： 首先介

29、紹了交流電機的發(fā)展概況，隨后介紹了審級調(diào)速的原理和類型，用級調(diào)速系統(tǒng)主 回路設(shè)計的參數(shù)計算與選擇，逆變器的參數(shù)計算，繼電器控制電路的設(shè)計，還簡單設(shè)計 了審級調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機中的應(yīng)用等。審級調(diào)速是通過繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的，它屬于變轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)審級調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子用電阻的方式不同，用級調(diào)速可以將異步電動機的功率 加以回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機械能送回到電動機軸上，因此效率高。它能實現(xiàn)無級平滑調(diào) 速，低速時機械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步審級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能 比較完善，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院的三年學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束

30、。 回首既往，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢 的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受 益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的本文是在張懷宇老師的精心指導(dǎo)下完成的。在此，向她表示衷心的感謝。論文的寫 作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長的支持鼓勵， 是我堅持完成論文的動力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師張懷宇老師。從論文的選 題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題 到標(biāo)點，她都費盡心血。沒有張懷宇老師的辛勤栽培、孜孜教誨

31、，就沒有我論文的順利 完成。感謝我身邊的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我 的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助，正是因為有了他們，我所做的一切才更有意 義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤。懇 請閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，多予指正，不勝感激！參考文獻(xiàn)1馬志源.電力拖動控制系統(tǒng).科學(xué)出版社，20042許大中,賀益康.電機控制（第二版）.浙江大學(xué)出版社,20063陳伯時，陳敏遜.交流調(diào)速系統(tǒng)（第2版）-電氣自動化新技術(shù)叢書.機械工業(yè)出版社，20054王軍.自動化專業(yè)實驗（高等院校自動控

32、制類專業(yè)實驗教材）.國防工業(yè)出版社，20075張海山.晶閘管串級調(diào)速技術(shù)問答.石油工業(yè)出版社，19936王平彬.21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材電機調(diào)速及節(jié)能技術(shù).中國電力出版社，20087姜泓，趙洪恕.電力拖動交流調(diào)速系統(tǒng)（第二版）.華中科技大學(xué)出版社，19968王君艷.交流調(diào)速/高等學(xué)校教材高等教育出版社，2003附錄品閘管的參數(shù)選擇在選擇可控硅器件參數(shù)的時候應(yīng)根據(jù)不同的場合，線路和負(fù)載的狀態(tài)而對一些特定的參數(shù)多給予選擇的考慮，方可使設(shè)備運行更良好，更可靠和壽命更長。 根據(jù)可控硅的靜態(tài)特性，本文對可控硅器件參數(shù)的選擇提出如下幾點討論。電力電子晶閘管亦即過去國內(nèi)稱為可控硅，國外簡稱為SCR元件，是硅

33、整流裝置中最主要的器件，它的參數(shù)選擇是否合理直接影響著設(shè)備運動性能。合理地選用可控硅 可提高運行的可靠性和使用壽命，保證生產(chǎn)和降低設(shè)備檢修成本費用。本文就樂山冶金 機械軋輾廠使用較多的磁選和電機車設(shè)備選用晶閘管有關(guān)電參數(shù)作出論述。在一般情況下，裝置生產(chǎn)廠圖紙?zhí)峁┑目煽毓璧膮?shù)最主要兩項：即額定電流（A）和額定電壓（V）,使用部門提出的器件參數(shù)要求也只是這兩項，在變頻裝置上的快速或中頻可控硅多一個換向關(guān)斷時間（tg）參數(shù)，在一般情況下也是可以的。但是從提高設(shè) 備運行性能和使用壽命的角度出發(fā)，我們在選用可控硅器件時可根據(jù)設(shè)備的特點對可控 硅的某一些參數(shù)也作一些挑選。根據(jù)可控硅的靜態(tài)特性，對可控硅器

34、件參數(shù)的選擇提出 如下幾點討論。1選擇正反向電壓可控硅在門極無信號，控制電流Ig為0時，在陽（A） 陰（K）極之間加（J2） 處于反向偏置，所以，器件呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，稱為正向阻斷狀態(tài)，若增大 UAK而達(dá)到一 定值VBO,可控硅由阻斷突然轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，這個 VBO值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是 非正常導(dǎo)通，會減短器件的壽命。所以必須選擇足夠正向重復(fù)阻斷峰值電壓（VDRM）。在陽一一陰極之間加上反向電壓時， 器件的第一和第三PN結(jié)（J1和J3）處于反向偏置， 呈阻斷狀態(tài)。當(dāng)加大反向電壓達(dá)到一定值 VRB時可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通 狀態(tài)，此時是反向擊穿，器件會被損壞。而且VBO和VRB值隨電壓的重

35、復(fù)施加而變小。 在感性負(fù)載的情況下，如磁選設(shè)備的整流裝置。在關(guān)斷的時候會產(chǎn)生很高的電壓（=-Ldi/dt）,如果電路上未有良好的吸收回路，此電壓將會損壞可控硅器件。因此，器件 也必須有足夠的反向耐壓VRRM?？煽毓柙谧兞髌鳎ㄈ珉姍C車）中工作時，必須能夠以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受一定的過 電壓而不影響其工作，所以正反向峰值電壓參數(shù)VDRM、VRRM應(yīng)保證在正常使用電 壓峰值的2-3倍以上，考慮到一些可能會出現(xiàn)的浪涌電壓因素， 在選擇代用參數(shù)的時候 只能向高一檔的參數(shù)選取。2選擇額定工作電流參數(shù)可控硅的額定電流是在一定條件的最大通態(tài)平均電流IT,即在環(huán)境溫度為+40C和規(guī)定冷卻條件，器件在阻性負(fù)載的單相工頻正弦半波，導(dǎo)通角不少于170c的電路中，當(dāng)穩(wěn)定的額定結(jié)溫時所允許的最大通態(tài)平均電流。而一般變流器工作時，各臂的可控硅 有不均流因素?？煽毓柙诙鄶?shù)的情況也不可能在170c導(dǎo)通角上工作，通常是少于這一角度。這樣就必須選用可控硅的額定電流稍大一些，一般應(yīng)為其正常電流平均值的 1.5-2.0 倍。3選擇門極（控制級）參數(shù)可控硅門極施加控制信號使它由阻斷變成導(dǎo)通需經(jīng)歷一段時間，這段時問稱開通時問tgt