電力電子課程設(shè)計

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目：220V/100A220V/100A三相橋式可控整流電路三相橋式可控整流電路院（系）：院（系）： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：起止時間： 本科生課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）： 教研室： 學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目220V100A三相橋式可控整流電路三相橋式可控整流電路課程設(shè)計（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計任務(wù)及功能、要求、技

2、術(shù)參數(shù)實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能為 1 臺額定電壓 220V、功率為 20kW 的直流電動機提供直流可調(diào)電源，以實現(xiàn)直流電動機的調(diào)速。設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)1、方案的經(jīng)濟技術(shù)論證。2、主電路設(shè)計。3、通過計算選擇整流器件的具體型號。4、若采用整流變壓器，確定變壓器變比及容量。5、觸發(fā)電路設(shè)計或選擇。6、繪制相關(guān)電路圖。7、完成 4000 字左右說明書。要求要求1、1、文字在 4000 字左右。2、2、文中的理論分析與計算要正確。3、3、文中的圖表工整、規(guī)范。4、元器件的選擇符合要求。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)1、交流電源：三相380V。2、整流輸出電壓Ud在0220V連續(xù)可調(diào)。3、整流輸出電流最大值100A。4、直流電

3、動機負載。5、根據(jù)實際工作情況，最小控制角取20300左右。進度計劃第 1 天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：主電路設(shè)計；第 5 天：選擇器件；第 6 天：確定變壓器變比及容量；第 7 天：確定平波電抗器；第 8 天：觸發(fā)電路設(shè)計；第 9 天：總結(jié)并撰寫說明書；第 10 天：答辯。指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計（論文）注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算本科生課程設(shè)計（論文）摘 要將交流電變換為直流電（AC-DC）稱為整流?，F(xiàn)在電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、

4、醫(yī)療、國防等人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調(diào)速、發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。本設(shè)計以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)直流電動機的調(diào)速。采用三相橋式可控整流（既三相橋式全控整流） ，從而實現(xiàn)為 1 臺額定電壓 220V、功率為 20kW 的直流電動機提供直流可調(diào)電源。本課程設(shè)計主要涉及以下幾項數(shù)據(jù)的計算：當(dāng) 角在

5、 30、90情況下的電壓 Ud 、U2，電阻 R 。通過計算確定晶閘管的額定電壓 U，電流 I，從而確定所需的晶閘管類型為 KP50A。通過計算確定變壓器變比以及變壓器容量等。確定選取變壓器容量為 2*104W，變比為 2.018 的變壓器。關(guān)關(guān)鍵鍵詞詞：整流電路；變壓器；晶閘管；電動機；濾波器。 本科生課程設(shè)計（論文）目 錄第 1 章 緒論 .11.1 電力電子技術(shù)概況 .11.2 本文研究內(nèi)容 .1第 2 章 三相橋式可控整流電路設(shè)計 .32.1 三相橋式可控整流電路總體設(shè)計方案 .32.2 具體電路設(shè)計 .42.2.1 主電路設(shè)計.42.2.2 控制電路設(shè)計.92.2.32.2.3 保護

6、電路設(shè)計.112.3 元器件型號選擇.132.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真、數(shù)據(jù)分析.15第 3 章 課程設(shè)計總結(jié) .16參考文獻 .17本科生課程設(shè)計（論文）0第 1 章 緒論1.1 電力電子技術(shù)概況電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，包括信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)。通常所說的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)都屬于信息電子技術(shù)。電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)；它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支。變流技術(shù)也稱為電

7、力電子器件的應(yīng)用技術(shù)。1974 年，美國學(xué)者 W.Newell 用倒三角形對電力電子學(xué)進行描述，認為電力電子學(xué)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個學(xué)科交叉而形成的。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。利用這些電路，根據(jù)應(yīng)用對象的不同，組成了各種用途的整機，稱為電力電子裝置。這些裝置常與負載、配套設(shè)備等組成一個系統(tǒng)。整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟?/p>

8、能供給直流用電設(shè)備。它的應(yīng)用十分廣泛，例如直流電動機，電鍍，電解電源，同步發(fā)電機勵磁，通信系統(tǒng)電源等。常分為一下幾類：單相半波可控整流電路、單相橋式全控整流電路、單相全波可控整流電路、單相橋式半控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路等。 1.2 本文研究內(nèi)容本次課程設(shè)計的主要針對方向是三相橋式可控整流電路。將 380V 三相交流電源通過三相橋式可控整流電路為 1 臺額定電壓為 220V，功率為 20KW 的直流電動機提供直流可調(diào)電源，以實現(xiàn)直流電動機的調(diào)速。 設(shè)計任務(wù)包括以下幾點：1.方案的經(jīng)濟技術(shù)論證本科生課程設(shè)計（論文）12.主電路設(shè)計3.通過計算選擇整流器件的具體型號4.

9、若采用整流變壓器，確定變壓器變比及容量5.觸發(fā)電路設(shè)計或選擇6.繪制相關(guān)電路圖 技術(shù)參數(shù)：1.交流電源：三相 380V2.整流輸出電壓 Ud在 0220V 連續(xù)可調(diào)3.整流輸出電流最大值 100A4.直流電動機負載5.根據(jù)實際工作情況，最小控制角取 20300左右本科生課程設(shè)計（論文）2第 2 章 三相橋式可控整流電路設(shè)計2.1 三相橋式可控整流電路總體設(shè)計方案 一方案的選擇當(dāng)整流負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時，應(yīng)采用三相整流電路。三相可控整流電路有三相半波可控整流電路，三相半控橋式整流電路，三相全控橋式整流電路。在三相整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，因為三相

10、整流裝置三相平衡的，輸出的直流電壓和電流脈動小，對電網(wǎng)影響小，同時三相可控整流電路的控制量可以很大，輸出電壓脈動較小，控制滯后時間短。由于三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，為此在應(yīng)用中較少，所以采用三相橋式全控整流電路，可以有效的避免直流磁化作用，三相橋式整流電路整流后的直流波形不但平穩(wěn)，而且電源利用率也較高。在實際應(yīng)用中，特別是小功率場合，較多采用單相可控整流電路。當(dāng)功率超過 4KW 時，考慮到三相負載的平衡，因而采用三相橋式全控整流電路。雖然三相橋式全控整流電路的晶閘管的數(shù)目比三相半波可控整流電路的多，但是三相橋式全控整流電路的輸出電流波形便變得平直，當(dāng)電

11、感足夠大時，負載電流波形可以近似為一條水平線。三相全控橋整流電路的輸出電壓脈動小、脈動頻率高，和三相半波電路相比，在電源電壓相同、控制角一樣時，輸出電壓又提高了一倍。又因為整流變壓器二次繞組電流沒有直流分量，不存在鐵心被直流磁化問題，故繞組和鐵心利用率高，所以被廣泛應(yīng)用在大功率直流電動機可調(diào)速系統(tǒng)，以及對整流的各項指標(biāo)要求較高的整流裝置上。二系統(tǒng)原理方框圖本科生課程設(shè)計（論文）3380V 三相交流電源整流電路觸發(fā)電路 保護電路負載電路圖 2.1 系統(tǒng)原理方框圖整流電路主要由整流主電路，驅(qū)動電路、保護電路。2.2 具體電路設(shè)計2.2.1 主電路設(shè)計一、三相橋式可控整流電路的原理帶電阻負載工作情況

12、： 晶閘管按從 1 至 6 的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與 a、b、c 三相電源相接的 3 個晶閘管分別為 VT1、VT3、VT5， 共陽極組中與 a、b、c 三相電源相接的 3 個晶閘管分別為 VT4、VT6、VT2。編號如圖 2.2 所示本科生課程設(shè)計（論文）4圖 2.2 帶電阻負載時的電路晶閘管觸發(fā)角 =0時的情況：此時，對于共陰極組的 3 個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導(dǎo)通。而對于共陽極組的 3 個晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低的一個導(dǎo)通。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有 1 個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負載上的電壓為某一線電壓。此時電路工作

13、波形圖如圖 2.3。=0o時，各晶閘管均在自然換相點處換相。各自然換相點既是相電壓的交點，同時也是線電壓的交點。 從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點 n 為參考點，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，整流輸出電壓 ud1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導(dǎo)通時，整流輸出電壓 ud2為相電壓在負半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓 ud = ud1ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。將波形中的一個周期等分為 6 段，每段為 60如圖 2.3 所示。6 個晶閘管的導(dǎo)通順序為VT1VT2VT3VT4VT5VT6，相位依次差 60o；共陰極組和陽極組依次差120o；同一相的上

14、下兩個橋臂脈沖相差 180o。整流輸出電壓 ud一周期脈動 6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為 6 脈波整流電路。在整流電路合閘啟動過程中或電流斷續(xù)時，為確保電路的正常工作，需保證同時導(dǎo)通的 2 個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。0o時晶閘管承受的電壓波形如圖 2.3 所示。本科生課程設(shè)計（論文）5iVT1UVTI圖 2.3 帶電阻負載時的波形圖中還給出了晶閘管 VT1 流過電流 iVT 的波形，由此波形可以看出，晶閘管一周期中有 120o處于通態(tài)，240o處于斷態(tài)，由于負載為電阻，故晶閘管處于通態(tài)時的電流波形與相應(yīng)時段的 ud波形相同。當(dāng)觸發(fā)角 改變時，電路的工作情況將發(fā)生變化。當(dāng) =30o時。從

15、t1角開始把一個周期等分為 6 段，每段為 60o與 0o時的情況相比，一周期中 ud波形仍由 6 段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了 30o,組成 ud 的每一段線電壓因此推遲 30o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖 2.3 所示。圖中同時給出了變壓器二次側(cè) a 相電流 ia 的波形，該波形的特點是，在 VT1 處于通態(tài)的 120o期間，ia為正，ia波形的形狀與同時段的 ud波形相同，在 VT4處于通態(tài)的 120o期間，ia波形的形狀也與同時段的 ud波形相同，但為負值。當(dāng) =60o時，電路工作情況仍可參考上圖分析，ud波

16、形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移，ud平均值繼續(xù)降低。60o時 ud出現(xiàn)了為零的點。由以上分析可見，當(dāng) 60o時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形的形狀是一樣的，也連續(xù)。當(dāng) 60o時，如 90o時電阻負載情況下，此時 ud波形每 60o中有 30o為零，這是因為電阻負載時 id 波形與 ud波形一致，一旦 ud降至零，id也降至零，流過晶閘管的電流即降至零，晶閘管關(guān)斷，輸出整流電壓 ud為零，因此 ud 波形不能出現(xiàn)負值。如果繼續(xù)增大至 120o，整流輸出電壓 ud波形將全為零，其平均值也為零，可見帶電阻負載時三相橋式全控整流電路 角的移相范圍是 120o。 帶阻感負載工作情況（

17、電路工作情況與帶電阻負載時十分相似）根據(jù)本次設(shè)本科生課程設(shè)計（論文）6計要求，采用負載為阻感的主電路圖如下：圖 2.4 三相橋式可控整流電路根據(jù)設(shè)計要求，輸出電壓 Ud 在 0220V 連續(xù)可調(diào)。根據(jù)三相橋式全控整流電路計算公式：Ud=2.34U2cos當(dāng) =30時，使電壓 Ud 有最大值 Ud=2.34U2cos30=220V，從而得出U2=109V，可通過變壓器獲得。當(dāng) =90時，使電壓 Ud 有最小值 Ud=2.34U2cos90=0V，從而實現(xiàn)輸出電壓Ud 在 0220V 連續(xù)可調(diào)。整流輸出電流最大值 100A，Idmax=Umax/R=100A，所以 R=220/100=2.2。綜上

18、可得觸發(fā)角 取值為 3090。下圖為三相橋式整流電路帶阻感負載 =30和 90的波形圖。當(dāng) a60，Ud 波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓 Ud 波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。區(qū)別在于由于負載不同，同樣的整流輸出電壓加到負載上，得到的負載電流 id 波形不同，而阻感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條水平線。本科生課程設(shè)計（論文）7圖 2.5 三相橋式全控整流電路阻感負載 30 度的波形當(dāng) a60時阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同，電阻負載時Ud 波形不會出現(xiàn)負的部分，而阻感負

19、載時，由于電感L 的作用， Ud 波形會出現(xiàn)負的部分，若電感L 值足夠大， Ud 中正負面積基本相等， Ud 平均值近似為零。這表明，帶阻感負載時，三相全控橋式整流電路的 角移相的范圍為090ud1= 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc本科生課程設(shè)計（論文）8圖 2.6 三相全控橋式整流電路帶阻感負載 90 度時的波形2.2.2 控制電路設(shè)計控制晶閘管的導(dǎo)通時間需要觸發(fā)脈沖。根據(jù)設(shè)計要求及其分析，選擇模擬集成觸發(fā)電路 KJ004。KJ004 的工作原理：KJ004 器件輸出兩路相差 180 度的移相脈沖，可以方便地構(gòu)成全控橋式

20、觸發(fā)器線路。KJ004 電路具有輸出負載能力大、移相性能好、正負半周脈沖相位均衡性好、移相范圍寬、對同步電壓要求低，有脈沖列調(diào)制輸出端等功能與特點。 = 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT1本科生課程設(shè)計（論文）9圖 2.7KJ004 的電路原理圖如圖 KJ004 的電路原理圖所示，點劃框內(nèi)為 KJ004 的集成電路部分，它與分立元件的同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路類似。V1V4 等組成同步環(huán)節(jié)，同步電壓uS 經(jīng)限流電阻 R20 加到 V1、V2 基極。在 uS 的正半周，V1 導(dǎo)通，電流途徑為(+15VR3VD

21、1V1地)；在 uS 負半周，V2、V3 導(dǎo)通，電流途徑為(+15VR3VD2V3R5R21(15V)。因此，在正、負半周期間。V4 基本上處于截止?fàn)顟B(tài)。只有在同步電壓|uS|0.7V 時，V1V3 截止，V4 從電源十15V 經(jīng) R3、R4 取得基極電流才能導(dǎo)通。電容 C1 接在 V5 的基極和集電極之間，組成電容負反饋的鋸齒波發(fā)生器。在V4 導(dǎo)通時，C1 經(jīng) V4、VD3 迅速放電。當(dāng) V4 截止時，電流經(jīng)(+15VR6C1R22RP1(15V)對 C1 充電，形成線性增長的鋸齒波，鋸齒波的斜率取決于流過 R22、RP1 的充電電流和電容 C1 的大小。根據(jù) V4 導(dǎo)通的情況可知，在同步電

22、壓正、負半周均有相同的鋸齒波產(chǎn)生，并且兩者有固定的相位關(guān)系。V6 及外接元件組成移相環(huán)節(jié)。鋸齒波電壓 uC5（即 4#端電壓） 、偏移電壓Ub、移相控制電壓 UC 分別經(jīng) R24、R23、R26 在 V6 基極上疊加。當(dāng) ube6+0.7V時，V6 導(dǎo)通。設(shè) uC5、Ub 為定值，改變 UC，則改變了 V6 導(dǎo)通的時刻，從而調(diào)節(jié)1112161151413943578R23+15V+15V+15VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V

23、12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1C2ubucous本科生課程設(shè)計（論文）10脈沖的相位。V7 等組成了脈沖形成環(huán)節(jié)。V7 經(jīng)電阻 R25 獲得基極電流而導(dǎo)通，電容 C2 由電源+15V 經(jīng)電阻 R7、VD5、V7 基射結(jié)充電。當(dāng) V6 由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時，C2 所充電壓通過 V6 成為 V7 基極反向偏壓，使 V7 截止。此后 C2 經(jīng) （+15VR25V6地）放電并反向充電，當(dāng)其充電電壓 uc2+1.4V 時，V7 又恢復(fù)導(dǎo)通。這樣，在V7 集電極就得到固定寬度的移相脈

24、沖，其寬度由充電時間常數(shù) R25C2 決定。V8、V12 為脈沖分選環(huán)節(jié)。在同步電壓一個周期內(nèi)，V7 集電極輸出兩個相位差為 180的脈沖。脈沖分選通過同步電壓的正負半周進行。如在 us 正半周 V1導(dǎo)通，V8 截止，V12 導(dǎo)通，V12 把來自 V7 的正脈沖箝位在零電位。同時，V7 正脈沖又通過二極管 VD7，經(jīng) V9V11 放大后輸出脈沖。在同步電壓負半周，情況剛好相反，V8 導(dǎo)通，V12 截止，V7 正脈沖經(jīng) V13V15 放大后輸出負相脈沖。說明：1) KJ004 中穩(wěn)壓管 VS6VS9 可提高 V8、V9、V12、V13 的門限電壓，從而提高了電路的抗干擾能力。二極管 VD1、VD

25、2、VD6VD8 為隔離二極管。2) 采用 KJ004 元件組裝的六脈沖觸發(fā)電路，二極管 VD1VD12 組成六個或門形成六路脈沖，并由三極管 V1V6 進行脈沖功率放大。3) 由于 V8、V12 的脈沖分選作用，使得同步電壓在一周內(nèi)有兩個相位上相差 180的脈沖產(chǎn)生，這樣，要獲得三相全控橋式整流電路脈沖，只需要三個與主電路同相的同步電壓就行了。因此主變壓器接成 D，yn11 及同步變壓器也接成D，yn11 情況下，集成觸發(fā)電路的同步電壓 uSa、uSb、uSc 分別與同步變壓器的uSA、uSB、uSC 相接 RP1RP3 為鋸齒波斜率電位器，RP4RP6 為同步相位。2.2.32.2.3保護

26、電路設(shè)計相對于電機和繼電器，接觸器等控制器而言，電力電子器件承受過電流和過電壓的能力較差，短時間的過電流和過電壓就會把器件損壞。但又不能完全根據(jù)裝置運行時可能出現(xiàn)的暫時過電流和過電壓的數(shù)值來確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過載能力。因此，保護就成為提高電力電子裝置運行可靠性必不可少的重要環(huán)節(jié)。電力電子器件的保護主要指過電壓保護和過電流保護。一、過電壓保護所謂過壓保護，即指流過晶閘管兩端的電壓值超過晶閘管在正常工作時所能承受的最大峰值電壓Um都稱為過電壓，其電路圖如下：本科生課程設(shè)計（論文）11圖 2.8 過電壓保護圖產(chǎn)生過電壓的原因一般由靜電感應(yīng)、雷擊或突然切斷電感回路電流時電磁感應(yīng)所引起

27、。其中，對雷擊產(chǎn)生的過電壓，需在變壓器的初級側(cè)接上避雷器，以保護變壓器本身的安全；而對突然切斷電感回路電流時電磁感應(yīng)所引起的過電壓，一般發(fā)生在交流側(cè)、直流側(cè)和器件上。電力電子裝置中可能發(fā)生的過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因，內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程，包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓。二、過電流保護晶閘管變流裝置運行不正?；蛘甙l(fā)生故障時，可能會發(fā)生過電流，過電流分過載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導(dǎo)途徑中要遭受到一系列熱阻，所以一旦過電流，結(jié)溫上升很快，特別在瞬時短路電流通過時，內(nèi)部熱量來不

28、及傳導(dǎo)，結(jié)溫上升更快，晶閘管承受過載或短路電流的能力主要受結(jié)溫的限制?？捎米鬟^電流保護電路的主要有快速熔斷器，直流快速熔斷器和過電流繼電器等。在此我們采用快速熔斷器措施來進行過電流保護。 采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種過電流保護措施。在選擇快熔時應(yīng)考慮：本科生課程設(shè)計（論文）12（1）電壓等級應(yīng)根據(jù)熔斷后快熔實際承受的電壓來確定。（2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定。快熔一般與電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串接于閥側(cè)交流母線或直流母線中。（3）快熔的值應(yīng)小于被保護器件的允許值。tI2tI2（4）為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其

29、時間電流特性。若晶閘管的額定電流取68A,因為快速熔斷器的熔斷電流大于1.5倍的晶閘管額定電流，所以快速熔斷器的熔斷電流為102A。2.3 元器件型號選擇由于三相橋式可控整流電路帶阻感性負載主電路主要元件是晶閘管和變壓器，所以選取元件時主要考慮晶閘管和變壓器的參數(shù)及其選取原則。一、晶閘管的主要參數(shù)如下：額定電壓 UN在選用晶閘管時，額定電壓應(yīng)為正常工作峰值電壓的 23 倍，以保證電路的工作安全。根據(jù)三相橋式可控整流工作原理，晶閘管所承受的最大反向電壓 Umax 為 6U2=265.9V，可得出 UN。晶閘管的額定電壓 UN =（23）Umax =（23）*265.9=531.8797.7V額定

30、電流 INIVT=Id/，Id=100A，IVT=57.7A3IN =（1.52）IVT/1.57=55.173.5AIVT（AV）=IVT/1.57=36.8A通過以上計算分析，在本次課程設(shè)計中所采用的晶閘管類型為 KP50A二、變壓器的變比及其容量1變壓器的變比：若將變壓器看作是理想變壓器，不計變壓器的勵磁電流，根據(jù)變壓器的磁動勢平衡原理，得 I1N1=I2N2 由此得出變壓器的變比 K= N1/N2 =U1/U2 =220/109=2.0182變壓器的容量 S：本科生課程設(shè)計（論文）13S= U1 * I1 = U2 *I2 = U2 *Id=109 * 100* = 1.88*104

31、W33考慮到安全性以及損耗問題，變壓器應(yīng)選變比為 2.018,容量為 2*104 W3平波電抗器的確定：如圖 2.9 所示，id 波形在一個周期內(nèi)有部分時間為零的情況，稱為電流斷續(xù)。與此對應(yīng)，若 id 波形不出現(xiàn)為 0 的情況，稱為電流連續(xù)。當(dāng) a 時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)電路有足夠的寬度，保證當(dāng) wt= 時刻晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖依然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為 ，即 a=.負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷流則電動機的機械特性將很軟。從圖2.9 看出，導(dǎo)通角 越小，則電流波形的低部就越窄。電流平均值是與電流波形的面積成正

32、比的，因而為了增大電流平均值，必須增大電流峰值，這要求較多地降低反電勢。因此，當(dāng)電流斷續(xù)時，隨著 Id 的增大，轉(zhuǎn)速降落較大，機械特性較軟，相當(dāng)于整流電源的內(nèi)阻增大。較大的電流峰值在電動機換向時容易產(chǎn)生火花，其電流波形底部越窄，則其有效值越大，要求電源的容量也大。圖 2.9 電流波形為了克服以上缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長晶閘管導(dǎo)通的時間。有了電感，當(dāng) u2 小于 E 甚至 u2 值變負時，晶閘管仍然導(dǎo)通。只要電感量足夠大就能使電流連續(xù)，晶閘管每次導(dǎo)通180 度，這時整流電壓 ud 的波形和電感負載電流連續(xù)時的波形相同，ud 的計算公式也一樣。針對

33、電動機在低速輕載時電流連續(xù)的情況，給出 ud 和 id 的波形，如圖 2.10本科生課程設(shè)計（論文）14圖 2.10為保證電流連續(xù)所需要的電感值 L 可由下式求出：Idmin為最小負載電流，一般取電動機額定電流的 510，若取 5，則Idmin = 20K/220*5=4.55A平波電抗器 L=2.87*U2 /Idmin=2.87 * 109/4.55=69H2.4 系統(tǒng)調(diào)試或仿真、數(shù)據(jù)分析 運用 MATLAB 軟件對本三相橋式可控整流電路進行系統(tǒng)仿真實驗。主電路圖如下： 圖 2.11采用阻感負載觸發(fā)角 =30時的波形圖如下：本科生課程設(shè)計（論文）15圖 2.12本科生課程設(shè)計（論文）16第 3 章 課程設(shè)計總結(jié)該課程設(shè)計以一臺額定電壓 220V、功率為 20KW 的直流電動機提供直流可調(diào)電源，以實現(xiàn)直流電機的調(diào)速。通過對三相橋式可控整流電路的工作原理的分析以及根據(jù)設(shè)計要求，確定了以 KJ004 作為模擬集成出發(fā)電路，并