三相桥式全控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统.pdf

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1、.航空工业管理学院电力电子变流技术课程设计说明书 09级电气工程及其自动化专业 0906073班级题目三相桥式全控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统姓名学号 090607指导教师宋辉职称讲师二 一二年六月十 日.设计条件：（1）电网：380V，50Hz（2）直流电动机额定功率 22Kw、额定电压 400V、额定电流 60.9A、额定转速 3600r/min。（3）变压器漏感：0.5mH设计任务：（1）电源变压器参数的计算。（2）晶闸管的选型。（3）平波电抗器的计算。（4）控制角移相围的计算。（5）最小逆变角的计算。（6）主电路图的设计设计要求：（1）根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流

2、，选择晶闸管的额定电流。（2）分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。（3）计算电源变压器变比，容量。（4）计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。（5）根据设计条件，计算幻想重叠角，最小逆变角，最小控制角。取得控制角移相围。（6）画出完整的主电路图。.一、电源变压器参数的计算1、三相桥式全控整流电路的整流输出电压Ud 2.34U2cosmXB61000.510-3IdId 0.15Id由变压器漏抗引起的换相压降Ud22换相重叠角应满足cos1-IdXB2U2sinm1-Id1000.510-32U2sin61-0.12U2逆变时允许采用的最小角应等于min，为晶闸管的关

3、断时间tq折合的电角度，晶闸管的关断时间tq，大的可达200 300s，折算到电角度约为4o 5o，这里取5o；为安全裕量角，它是十分重要的，当变流器工作在逆变状态时，由于种种原因，会影响逆变角，如不考虑裕量，势必有可能破坏min的关系，导致逆变失败。在三相桥式逆变电路中，触发器输出的六个脉.冲，它们的相位角间隔不可能完全相等，有的比中心线偏前，有的偏后，这种脉冲的不对称程度一般可达5o，偏后的那些脉冲就可能进入min，故应设一裕量角。根 据 一 般 中 小 型 可 逆 直 流 拖 动 的 运 行 经 验，值 约 取10o。故min 5o10o15o。在应用晶闸管变流器的可逆直流拖动系统中，由

4、于限制逆变角不得小于min，为此整流控制角也必须不得小于min，一般取minmin,这里minmin。最大负载平均电流Id应当在电动机额定电流的 1.5 倍2 倍之间选择，这里取Id1.8IN1.860.9A 110A当U2 300V时，arccos(1-那么0.11102 300)23o，则min15o 23o 38o，Ud 2.34U2cosmin-Ud(2.343000.79-0.15110)V 538V 400V，此时的Ud比直流电动机额定电压 400V 大很多，故应调整裕量，重新计算。当U2 250V时，arccos(1-0.11102 200)25.5o，则min15o 25.5o

5、 40.5o，那么Ud 2.34U2cosmin-Ud（2.342500.76-0.15110）V 428.1V 400V，此时的Ud比直流电动机额定电压 400V 不是很多，但是应继续调整裕量，重新计算。当U2 240V时，arccos(1-0.11102 240)26o，则min 41o，那 么Ud 2.34U2cosmin-Ud(2.342400.75-0.15110)V 405V 400V，此时的Ud比 400V 略大，符合要求。2、二次侧最大有效电流I22Id32110A 90A3.3、容量的计算：S 3U2I2 324090V A 64800V A,考虑到变压器的实际情况所以选择容

6、量为 63KVA 的变压器。4、变比的计算：n U13801.6:1U2240二、晶闸管的选型二、晶闸管的选型 1、晶闸管的额定电压，通常把可能承受的最大正向峰值电压和最大反向峰值电压中较小的值作为额定电压；选用时，额定电压应为正常工作峰值电压的23倍，作为允许的操作过电压裕量。故UN（2 3）6240V 1175.75V1763.28V 2、晶闸管的额定电流是按平均值标定的。故IT(AV)0.368Id 0.368110A 40.5A故选择晶闸管的型号选择为 IR12.2/1300V三、平波电抗器的计算三、平波电抗器的计算三相桥式全控整流电动机负载系统，当负载电流为最小临界值时，为保证电流连

7、续，电枢回路中应有的电感量 L（mH）为L 0.693U2，其中包括整流变Id min压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。Id min一般取电动机额定电流的5%10%，这里取 8%，即L 0.693240mH 34.14mH。0.0860.9UD*103220*103计算电枢回路电感量 LD=KD 8*2mH2p*nIN4*3600*60.9式中，取电机的极数为 4 极，对于无补偿电机取 KD=8.平波电抗器的电感为 Lma=L-(LD+2LB)=31.14，这里取 Lma=32mH.取环流为额定电流的 10%，计算回路的均衡电感，则.Lj=0.693*U2 0.693*240/(0.1

8、*60.9)42.6mHId min环流不流经负载，所以从上式结果扣除变压器两相绕组的电感就是串加的均衡电感，即 Ljs=Lj-2LB=42.6-2*0.5=41.642（mH）四、控制角移相围以及最小逆变角的计算四、控制角移相围以及最小逆变角的计算系统由整流状态转换到逆变状态时，保证调节总可使变流器输出的最大逆变电压和电枢电动势的最大值相平衡，避免发生过电流。min、min的确定，既要满足变流器工作的可靠性，又要考虑变流装置的经济性，如果把min、min定得过大，就不能充分利用整流变压器的容量，同时也减小了变流器的电压调节围。1、三相桥式全控整流电路电感性负载的最大移相围是90o，且min，

9、故控制角的移相围为41o 90o 2、设计逆变电路时，必须保证min，因此常在触发电路中附加一保护环节，保证控制脉冲不进入min区域。由前面知min 41o五、可逆系统中的环流五、可逆系统中的环流采用两组晶闸管反并联或交叉连接是可逆系统中比较典型的线路，它解决了电动机频繁正反转和再生制动中电能的回馈通道，但接踵而来的是影响系统安全工作并决定可逆系统性质的一个重要问题环流问题。所谓环流，是指不流经电动机或其他负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，如图 1-1 所示。TFTRM Id.Ih图 1-1在=配合控制的工作制的条件下，两组整流装置瞬时输出电压之差是脉动的脚边电压，因而产生脉动的环流

10、。环流的存在具有两重性。其一，环流会显著地加重晶闸管和变压器的负担，增加功率损耗，过大大的环流会导致晶闸管损坏，危及系统安全工作，因此必须予以抑制。其二，只要控制得好，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，即使在电动机空载或者轻载时也可使晶闸管装置工作在电流连续区，避免了电流断续引起的非线性现象对系统静、动态性能的影响；再者；在可逆系统中存在少量环流，可以保证无间断反向，加快反向时的过渡过程。在实际系统中要充分利用环流的的有利方面而避免它的不利方面。六、主电路图的设计六、主电路图的设计.在反并联连接中，两组整流电路共用一个交流电源，结构简单、切换速率快、控制灵活等优点，成为可逆调速系统的主要形式。.参考资料：电力电子应用叶斌主编清华大学电力电子变流技术黄俊王兆安 编机械工业设计总结：对于这次设计，是自己在图书馆找的资料，特别是关于环流方面的。还有在网上找的一些器件参数，让我明白并不是每个元件的参数都是随意的。感在这次设计中给予我帮助的老师和朋友，让我顺利完成这次设计任务。同时让我对protel 和 word 等软件更加熟悉，学会了用 word 软件手绘图，虽然有些青涩。相信自己在以后的工作和学习中会越做越好！.