雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)一、變流變壓器容量的計(jì)算和選擇在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供 電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致； 此外，為了盡量 減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相 互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項(xiàng)用 的變壓器的一次側(cè)繞組采用聯(lián)接，二次側(cè)繞組 采用Y聯(lián)接。s為整流變壓器的總?cè)萘?，s為變壓器一次側(cè)的容 量，Ui為一次側(cè)電壓，Il為一次側(cè)電流，S2為變 壓器二次側(cè)的容量，U 2為二次側(cè)電壓，I2為二次 側(cè)的電流，叫、m2為相數(shù)，以下就是各量的推導(dǎo) 和計(jì)算過(guò)程。為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線(xiàn)形式 和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè) 的電壓U2只能在一個(gè)較小

2、的范圍內(nèi)變化，為此必 須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓U 2。影響U 2值的因素有：(1) U2值的大小首先要保證滿(mǎn)足負(fù)載所需求 的最大電流值的Idmax。(2)晶閘管并非是理想的可控開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo) 通時(shí)有一定的管壓降，用Vt表示。(3)變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降。(4)平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降。(5)電樞電阻的壓降。綜合以上因素得到的U2精確表達(dá)式為:U N 1 (DP)1 d max工Uk Id nUTd max100 Id式中1 d maxI dNad0.067591 (drp)-d maxU ABC Id3dnUT355.76Vd max100

3、Id1 2Id0.816Ki2IK i2I N 123 .3792 A2(S1m2u2I2133.25KVAc、1 ,11、S2) (m1u111 m2u212)變流變壓器的計(jì)算系數(shù)整流電路單相雙半波單相半控橋單相全控橋三相半波三相半控橋三相全控橋帶平衡電抗器的雙反星形A Udo"0.90.90.91.172.342.341.17B Ud /Ud0cos1 coscoscos1 coscoscos22C0.7070.7070.7070.8660.50.50.5Ki2 I2/Id0.707110.5780.8160.8160.289綜上：選擇變壓器二次側(cè)輸出電壓為：360VSCB10-

4、 140KVAZ 380V/ 360VS的意思表示此變壓器為三相變壓器，如果S換成D則表示此變壓器為單C的意思表示此變壓器的繞組為樹(shù)脂澆注成形固體。B的意思是箔式繞組，如果是R則表示為纏繞式繞組，如果是L則表示為鋁繞組，如果是Z則表示為有載調(diào)壓（銅不標(biāo)）。10的意示是設(shè)計(jì)序號(hào)，也叫技術(shù)序號(hào)。140KVAM表示此臺(tái)變壓器的額定容量（140千伏安）。380V的意思是一次額定電壓，360V意思是二次額定電壓。二、整流元件晶閘管的選型正確選擇晶閘管能夠使晶閘管裝置在保證 可靠運(yùn)行的前提下降低成本。選擇晶閘管元件主 要是選擇它的額定電壓Utm和額定電流IT（AV）首先確定晶閘管額定電壓Utm,晶閘管額定

5、電 壓必須大于元件在電路中實(shí)際承受的最大電壓 Urm,考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過(guò)電壓等因 素，還要放寬23倍的安全系數(shù)，則計(jì)算公式:U TM(2 3)U rm對(duì)于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按1至6的順序?qū)?，在阻感?fù)載中晶閘管 承受的最大電壓：Urm 疽 2 2.45U2故計(jì)算的晶閘管額定電壓為1764 V 2646 V取 2000V。再確定晶閘管額定電流It(av),額定電流有效值 大于流過(guò)元件實(shí)際電流的最大有效值。一般取按 此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.52倍。Id maxIn 2.1 72 151.2AIvt1/3Idmax 87.295A由此可求出晶閘管的額定電流，其公式為：I

6、T(AV) (1.5 2)又 83.40 111.20A1.57可以取額定電流為100A。本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為 KP100A/2000V額定電壓：VDRM 2000V額定電流:IT(AV) 100A門(mén)極觸發(fā)電壓：VGT 3.5 V門(mén)極觸發(fā)電流：IGT 300 mA三、直流側(cè)電抗器設(shè)計(jì)直流側(cè)電抗器的選擇直流側(cè)電抗器的主要作用為限制直流電流 脈動(dòng)；輕載或空載時(shí)維持電流連續(xù)；在有環(huán)流可 逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升 率。（一）限制輸出電流脈動(dòng)的電感量Lm （單位為mH , Udm/U2 103 U2式中Sifdm2 fd SiId-電流脈動(dòng)系數(shù)，取10%輸出電流的基波頻率，單位為Hz

7、 ,于三相全控橋fd 300Hz。SiI dM /IdId "Ki2Udm/U2 103 Ug 3.465mH2 fdSiId 2 fdU2SiI2（二）輸出電流保持連續(xù)的臨界電感量L （單位為mHLl KLU2/Idmin式中，in - 為要求連續(xù)的最小負(fù)載電流平均值，單位為A,本設(shè)計(jì)中5 5%In；Kl -為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋KL 0.693 o即Ll KLU2/Idmin 69.3mH取 70mH四、主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì)電力半導(dǎo)體元件雖有許多突出的優(yōu)點(diǎn)， 但承 受過(guò)電流和過(guò)電壓的性能都比一般電氣設(shè)備脆 弱的多，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓都會(huì)使元件損 壞，從而導(dǎo)致變流裝置的故障。因此

8、除了在選擇元件的容量外，還必須有完善的保護(hù)裝置(一)過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)電壓保護(hù)可分為交流側(cè)和直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)，前常采用的保護(hù)措施有阻容吸收裝置、 硒 堆吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。這里采用金 屬氧化物壓敏電阻的過(guò)電壓保護(hù)。1. 交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)阻容吸收裝置接在變壓器二次側(cè)(1) 單相電路電阻電容串聯(lián)后并聯(lián)在繞組兩端，其參數(shù)估算可以用下列公式CKeSbU 2NUc 1.5U2PrR(U2Xe電阻R的額定功率應(yīng)選擇計(jì)算值Pr的2倍式中，Ke為系數(shù)，單相200V-A以下的電路Ke取 700,單相200V A以下的電路Ke取400; sb為整 流變壓器容量；UN為晶閘管的額定電壓；Rf為等 效負(fù)載電阻

9、；Rf為:14"； f為電源頻率；U2 向M人匚工HziKL I n為變壓器二次側(cè)電壓；Xe為容抗,Xe 42 fC電容器應(yīng)采用紙質(zhì)金屬膜電容器O(2) 單相電路常見(jiàn)的阻容吸收裝置有；兩種接法,即三角形八SbC KeUN電阻值計(jì)和星形聯(lián)接, 其參數(shù)Ke為系數(shù)，見(jiàn)下表；電容器采用應(yīng)采用紙質(zhì)金屬膜電容器, 算同單相。不同聯(lián)接時(shí)的Ke值變壓器的聯(lián)接電容器三角形電容器星形聯(lián)型式聯(lián)接Ke值接Ke值Y/Y,初級(jí)中點(diǎn) 不接地150450Y/A初級(jí)中占3009001 / Lx) l/J1 八'、不接地所有其他接法9002700二次側(cè)過(guò)電壓保護(hù):Ke=270094.5ufC1c 2fCUC 1

10、0 6 16.96 A cc2 一一Pr (3 4)Ic R 8.629 11.505W電容取100uf)電阻取10 / 10WO晶閘管電壓保護(hù)：C (2.5 5) 10 3ItnVc(1.1 1.5)VtnLR (1 3) ; CPr fCV2m 10 6Vtn為晶閘管的額定電壓Lk為變壓器的漏抗C (2.5 5) 10 31TN 0.25 0.5ufVc (1.1 1.5)Vtn 2200 3000VR (1 3)" 62.45 187.35C CPR fCV2m 10 69.7W電容取0.3uf ,電阻取100 / 10W。(二)過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)電流保護(hù)措施有下面幾種，可以根據(jù)

11、需要 選擇其中一種或數(shù)種。(1)在交流進(jìn)線(xiàn)中串接電抗器或采用漏抗 較大的變壓器，這些措施可以限制短路短路電 流。(2)在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)裝置，利用過(guò)電壓信號(hào)去控制觸發(fā)器，使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進(jìn)行封鎖(3)交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過(guò)電流繼電 器或直流側(cè)接入過(guò)電流繼電器，可以在發(fā)生過(guò)電 流時(shí)動(dòng)作，斷開(kāi)主電路。(4)對(duì)于大容量和中等容量的設(shè)備以及經(jīng) 常逆變的情況，可以用直流快速開(kāi)關(guān)進(jìn)行過(guò)載或 短路保護(hù)。直流開(kāi)關(guān)的應(yīng)根據(jù)下列條件選擇： 快速開(kāi)關(guān)的額定電流112d額定整流電流1 N O快速開(kāi)關(guān)的額定電壓UK")額定整流電壓UNO快速開(kāi)關(guān)的分?jǐn)嗄芰fd2d直流側(cè)外部短 路時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流平均電

12、流平均值Id20。快速開(kāi)關(guān) 的動(dòng)作電流Ig2d按電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載電流整定1g 2d KI N式中，K為電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載倍數(shù)，一般不大于2.7； In為直流電動(dòng)機(jī)的額定電流。(5)快速熔斷器它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè) 與元件直接串聯(lián)。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：快熔的額定電壓應(yīng)大于線(xiàn)路正常工作 電壓的有效值。熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶體的額定 電流。溶體的額定電流Ikn可按下式計(jì)算1.57 ITa 1 KN 1T1、一次側(cè)過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)1.57 ITa I KN ItJ3U 線(xiàn) I 線(xiàn) 140KVAI 線(xiàn) 212.7A取 I KN 220A熔斷器的額定電壓可選400V,額定電流選220A2、晶閘

13、管過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)1.57 ITa IKN ITIT 100A取 I KN 120A（三）壓敏電阻的設(shè)計(jì)550V型壓敏電U1mA 1.1UN 1.1 490 539V因此，壓敏電阻額定電壓取阻。五、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)本章主要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)。通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電路的功 能。先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，然后設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 在設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)候要注意設(shè)計(jì)完要校驗(yàn)。 在設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)候，校核轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)量，如果不滿(mǎn) 足設(shè)計(jì)要求時(shí)候，重新按照ASRM飽和的情況設(shè) 計(jì)超調(diào)量。電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1 .確定時(shí)間常數(shù)(1)整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) Ts。三相橋式電路的平均失控時(shí)間Ts

14、=0.0017s(2)電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi。三相橋式電路 的每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms,為了基本濾平波頭，應(yīng)有(12) Toi=3.3ms ,因此取Toi=2ms=0.002s。(3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和TiO按小時(shí)間常 數(shù)近似處理，取 Ti=Ts+Toi=0.0037s。(4)電磁時(shí)間常數(shù)Ti的確定。由前述已求出 電樞回路總電感。Li KiUz/Idmin 69.3mH 一一一，一 3則電磁時(shí)間常數(shù) Li工692 0.066SR 1.052 .選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求i 5%,并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜 差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán) 控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型調(diào)節(jié)器

15、， 其傳遞函數(shù)為WACR (s)Ki( is 1)iS式中 Ki-電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能:口0.06617.84T i 0.0037參照典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3 .計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù):iTi 0.03S電流開(kāi)環(huán)增益：要求5% 時(shí)，取 KiTi 0.5,因此0.50.51KI135.1sTi 0.0037 s于是,ACR勺比例系數(shù)為- Ki iR 135.1 0.03 1.05K iKS56 0.0661.151式中電流反饋系數(shù)10V /10IN0.

16、0662.1 72-晶閘管專(zhuān)制放大系數(shù)K56O4 .校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：ci Ki135.1s 1(1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件113Ts 3 0.0017s1196.1sci滿(mǎn)足近似條件o(2)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件3 TmTi0.37 0.0311s 1 28.47s 1 ci ci滿(mǎn)足近似條件o(3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件111111s 1180.8s 1 ci3 *TsToi3 v 0.0017 0.002滿(mǎn)足近似條件o5 .計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 由圖6.1 ,按所用運(yùn)算放大器取R0 40K ,各電阻 和電容值為Ri KiR0 1.151 40K4

17、6.04K , 取 46KCi 0.03 30.65 10 6F 0.65uF , 取 0.65uFRi46 103?Coi著 舞 0.17 106F0.17u取 0.2uF按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為i 4.3% 5%,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。Ui 224-，一 丁一Rq工 &22工_._f1I 01含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1.確定時(shí)間常數(shù)(1)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1/Kio由前述已知,KiTi0.5)則12Ti 2 0.0037s 0.0074s Ki(2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) 八 根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電 機(jī)紋波情況)取Ton=0.01S.(3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)Tn。按小時(shí)

18、間常數(shù)近似 處理，取.1T TnTon 0.0074s 0.01s 0.0174sKi2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)式為Wasr(S)Kn( nS 1)3.計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，先取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為n=hTn=5 0.0174s=0.087s則轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益h 1622Kn 2-2 22 s396.4s2h2T n22 52 0.01742可得ASR勺比例系數(shù)為Knh 1 CeTm6 0.066 0.305 0.3736 512h RTn 2 5 0.0067 1.05 0.0174Un In RaC enN490 7

19、2 0.46 0.305V min/ r1500轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。1010V/nN0.0067V min/r15004.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速截止頻率為Kncn11KN n 396.4 0.087s1 34.5s(1)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為1 KI1135.1 13 T i 3 0.0037s63.7scn滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件(2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為1 KI3 Ton1 135.1s1 38.7S1 cn3 1 0.01滿(mǎn)足近似條件O5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容根據(jù)圖6.2所示）取R0 40k）則RnKnR0 36.51 40 1460.4K,取 1500KCn 0.087 30.058 10 6F

20、0.058uF ,取 0.06uFRn1500 103,Con4Ton4 0.011 10 6F1uF）取 1uFRo40 103圖5.2含濾波環(huán)節(jié)6.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng)h=5時(shí)，典型 型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能376%,不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際上,由于附表6.3是按線(xiàn)性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍 給定時(shí)，ASF和，不符合線(xiàn)性系統(tǒng)的前提，應(yīng) 該按ASRM飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。計(jì)算超 調(diào)量。設(shè)理想空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)Z 0,已知 In 72A,2.1)nNT n 0.0174s o1500r/min , R 1.05 , C 當(dāng)h 5時(shí))由查得)0.305V min/ r)Tm 0.37S)Cmax/

21、C81.2%而調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降C maxnbn八4Cb n*式中 電機(jī)中總電阻R R2 C max (CbnN T na R 0.461.05 1.51；調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降nN-N-R 72 1.51356.5r/min Ce0.305)n*為基準(zhǔn)值,對(duì)應(yīng)為額定轉(zhuǎn)速nN 1500r / min o根據(jù)式(6-24)計(jì)算得356.5 0.0174 n 2 81.2% 2.1 3.81% 10%15000.37滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。六、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)晶閘管的觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的 門(mén)極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在學(xué)要的時(shí)刻由阻斷 轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往

22、往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn) 行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán) 節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā) 電路應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：(1)觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于60?；虿捎孟喔?0°的雙窄脈沖。(2)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶(hù)外寒 冷場(chǎng)合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā) 電流35倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般 需達(dá)12A/ us。(3)所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過(guò)晶閘管門(mén) 極的電壓、電流和功率定額，且在門(mén)極的伏安特 性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。(4)應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性 及與主電路的電氣隔離。在本設(shè)計(jì)中最主要的是第1、2條。理想的 觸發(fā)脈沖

23、電流波形如圖5.1 。12 t3t4圖5.1理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1t2 -一脈沖前沿上升時(shí)間(1s)t1 t3強(qiáng)脈沖寬度IM 強(qiáng)脈沖幅值(3Igt5Igt)t1 t4 一脈沖寬度I -脈沖平頂幅值(1.5Igt2Igt)常用的晶閘管觸發(fā)電路如圖5.2。它由V1、V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓器 TM及附屬 電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。當(dāng) Vi、V 導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘管的門(mén)極和陰極 之間輸出出發(fā)脈沖。VD和R是為了 V V2由導(dǎo) 通變?yōu)橹苯貢r(shí)脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存的能量 而設(shè)的。為了獲得觸發(fā)脈沖波形中的強(qiáng)脈沖部 123分，還需適當(dāng)附加其它的電路環(huán)節(jié)。, V1AR24

24、-圖5.2觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路類(lèi)型很多，有分立式、集成 式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對(duì)來(lái)說(shuō) 電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機(jī)上來(lái) 實(shí)現(xiàn)，需要通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)不采用。由 于集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功 耗低，調(diào)試方便，所以本設(shè)計(jì)采用的是集成觸發(fā) 器，選擇目前國(guó)內(nèi)常用的 KJ、KC系例，本設(shè)計(jì) 采用KJ004集成塊和KJ041集成塊。對(duì)于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔 60。本設(shè)計(jì)采用三相 同步絕對(duì)式觸發(fā)方式。根據(jù)單相同步信號(hào)的上升 沿和下降沿，形成兩個(gè)同步點(diǎn)，分別發(fā)出兩個(gè)相 位互差180°的觸發(fā)脈沖。然后由分屬三相的此 種電路組

25、成脈沖形成單元輸出6路脈沖，再經(jīng)補(bǔ) 脈沖形成及分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出6路脈沖。本設(shè)計(jì)課題是三相全三相全控橋整流電 路中有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)順序依次為：VT1 VT2 VT3-VTKVT5-VT6,晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào) 輪流導(dǎo)通，6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 60°,可 以選用3個(gè)KJ004集成塊和一個(gè)KJ041集成塊， 即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖 放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸 發(fā)電路如圖5.3 o至VT6（至VT5至VT4至VT3 .1至VT2至VT1（1510腳為6路雙脈沖輸出）.卜不丁,（13腳為6路單脈沖輸入）圖5.3 三相全控橋整流電路的集成觸

26、發(fā)電 路脈沖變壓器的設(shè)計(jì)本方案的雙脈沖電路是采用性能價(jià)格比優(yōu)越 的、每個(gè)觸發(fā)單元的一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)相隔 60°的脈沖的電路。如圖5.4中兩個(gè)晶閘管構(gòu)成 一個(gè)“或”門(mén)。當(dāng) V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，Uc5約為 -15V,使截止，沒(méi)有脈沖輸出，但只要中有 V5、 V6中一個(gè)截止就使得變?yōu)檎妷海沟肰7、V8導(dǎo)通就有脈沖輸出。所以只要用適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)控制的V5或V6截止（前后間隔60° ）,就可 以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖了。其中 VD4和R17 的作用，主要是防止雙窄脈沖信號(hào)相互干擾。此 觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)的接線(xiàn)方式為：以VT 1器件的觸發(fā) 單元而言，圖5.4電路中的丫端應(yīng)該接VT2器 件觸

27、發(fā)單元的X端，因?yàn)閂T2器件的第一個(gè)脈 沖比VT1器件的第一個(gè)脈沖滯后60。所以當(dāng) VT2觸發(fā)單元的V4由截止變導(dǎo)通時(shí)，本身輸出 一個(gè)脈沖，同時(shí)使 VT1器件觸發(fā)單元V6的管截 止，給VT1器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。同理，VT1器件 觸發(fā)單元的X端應(yīng)接VT6器件觸發(fā)單元的丫端。 依次類(lèi)推，可以確定六個(gè)器件相應(yīng)觸發(fā)單元電路 的雙脈沖環(huán)節(jié)間的相互接線(xiàn)。+15V vs2SRiD-1RP2一 R3V1II1cTsVD1VD2Rr+GQ 田QR4-C2V2220V36VVD11VD14C7R11I JR12Rl5+ C6RvVD15C5R13QJvd7 bC3 HFVD4R1孤50VD6V7R17R80 icv

28、dio0zrzvd5TPVDRl6+15V VD8R18V8ust一一 upo O 6 O接封鎖信,XY -15VTF uco-15V圖5.4同步型號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路圖5.4中脈沖變壓器TP主要用于完成觸發(fā) 脈沖信號(hào)的電流放大，解決觸發(fā)電路與晶閘管控 制極電路之間的阻抗匹配，并實(shí)現(xiàn)弱電回路(觸 發(fā)回路)和強(qiáng)電回路(晶閘管主電路)之間的電 隔離。如圖可以得出TP脈沖變壓器的一次側(cè)電壓 U 強(qiáng)觸發(fā)電壓50V弱觸發(fā)電壓15V。取變壓器的變 比K=5,脈沖寬度0 6。，脈沖變壓器的磁鐵材料 選擇DR320。查閱資料可得鐵心材料的飽和磁密BsBrU 20U 201.45B/T ,飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Hs 19

29、00Am2,剩磁磁密0.02 B T設(shè)計(jì)計(jì)算步驟為：U 20U 20(1)確定變壓器的二次側(cè)的強(qiáng)電壓Ua 50 10VK 5確定變壓器的二次側(cè)的強(qiáng)電壓5 5 ivK 5(2)確定空載勵(lì)磁電流i0I0 (0.2 0.3) I2； K (0.2 0.3)06 5 0.024A 0.036A式中，I2為一般取晶閘管最大觸發(fā)電流的兩倍I2 2IGT 2 300 10 3 0.6A o(3)計(jì)算脈沖磁導(dǎo)率，選定鐵心材料。(& B)Hs (1.45 0.02),1900 7.5式中，B的單位為T(mén),仃 A/m,由此得出的單位為4)確定鐵心體積V無(wú) 偏 移U1 I050 0.0033 0.3V 1 0

30、 2 0.0242(Bs Br)(1.45 0.02)式中，為脈沖電壓寬度， 關(guān)系為410 H . m1Wb/m2 1A?H/m2,H 的單位H/m o與電角度間的換算0.01 o 0.0100 60180°18000.0033器件要求變壓器SCB10- 140KV/Y 380V/ 360V晶閘管KP100A/2000V電抗器70mH一次側(cè)電流保 護(hù)（熔斷器）額定電壓400V,額定電流 220A二次側(cè)電壓保 護(hù)（阻容）電容取100uf ,電阻取10 / 10W晶閘管電壓保 護(hù)（阻容）電容取0.3uf ,電阻取100 / 10W晶閘管過(guò)電流Ikn 120A（熔斷器）壓敏電阻額定電壓550V電流調(diào)節(jié)器Ki 1.151ACRt匕例系數(shù)電流調(diào)節(jié)器RiR 46.04K電流調(diào)節(jié)器CiCi 0.65uF電流調(diào)節(jié)器CoiCoi0.