数控机床可控直流电源设计机械制造数控机床_机械制造-数控机床.pdf

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1、1/24 一.数控车床可控直流电源设计 二.设计目 本课程设计任务是培养学生综合运用电力电子学、模拟电子技术和电机学所学知识分析、解决工程或科研实际问题能力。其目是巩固学生所学知识同时，提高学生专业素质，这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用。在规定时间内通过分析任务书、查阅收集资料，充分发挥主动性及创造性，在老师指导下联系实际、掌握正确方法，理清思路，独立完成课程设计，撰写设计说明书，其格式和字数应符合规定。根据要求设计出实际可行电路，并计算电路中所用元器件参数，确定其规格型号；课程设计说明书要求整洁、完备、内容正确、概念清楚、文字通畅，并绘制出相应电路图，符合规范。三.设计任务及要求

2、数控车床可控直流电源设计 A 原始数据：P=7.5kW，Ued=220V，Ied=41.3A，n=1000r/min，Ra=0.652/24，LM=7mH，=1.5。B 设计内容及要求：a)设计整流电路主电路。b)设计变压器参数：U1，I1，U2，I2。要求考虑最小控制角min、电网电压波动、晶闸管管压降和变压器漏抗等因素计算变压器二次相电压值，附主要计算步骤。c)整流元件参数计算及选择：依据参数计算，正确选择器件型号，并附主要参数。d)触发电路设计及主要参数计算，同步电压选择。e)设计保护电路：正确选择电压、过流保护电路，简要说明选择依据；计算保护元件参数并选择保护元件型号。f)电抗器参数设

3、计 四.具体计算和选择过程 一.主电路选择 根据实验要求原始数据，直流电机功率 P=7.5kW10KW，根据下表，从变压器利用率、直流侧脉动情况、元件利用率、直流磁化、波形畸变及各整流电路应用场合分析，选择单相学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电

4、路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四3/24 全控桥式整流电路作为本数控机床可控直流电源设计主电路。二.整流变压器设计及计算 相关参数见下表 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚

5、文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四4/24 相关参数表 变压器二次侧电压有效值2U计算 在不考虑最小控制角，电网电压波动，晶闸管管压降和变压器漏感等因素理想情况时，直流端输出电压dU为：22212 2U2sin()()cos0.9cosdUt dtUU 所以 20.9cosdUU 然而，由于整流器负载回路

6、电感足够大，所以变压器内阻及晶闸管通态压降可忽略不计。在计算整流变压器参数时，还应考虑以下因素：学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择

7、设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四5/24 1）最小触发延迟角min。在直流输出电压保持恒定装置中，应能自动调节补偿。一般可逆系统min取3050，不可逆系统min取1015。2）电网电压波动。根据规定，电网电压允许波动范围-10%+5%，考虑在电网电压最低时，仍能保证最大整流输出电压要求，通常电压波动系数 b=0.91.05。3）漏抗产生换相压降Ux。4)晶闸管或整流二极管正向导通压降n u。5)二次相电压除受上述因素影响外，对电枢电压反馈调速系统整流变压器及对转速反馈调速系统整流变压器有不同计算公式，考虑到本设计要求及所给

8、参数，对上述两种情况进行简便计算，即 2(11.2)NUVUUbK 式中 2U-变压器二次相电压(V);NU-电动机额定电压(V)，近似为 0.9edNUU245;b-电 网 电 压 波 动 系 数，一 般 取学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电

9、路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四6/24 b=0.901.05;UVK整流电压计算系数;综上可知，2U=24511 0.9272。整流变压器二次相电流计算 1)二次相电流2I计算 2IVdNIK I=141.3=41.3 式中 IVK-二次相电流计算系数;dNI-整流器额定直流电流(A)，因串联有电感dNI=edI=41.3。NI-电动机额定电流(A)；edI-整流器额定直流电流(A)。2)一次相电流1I计算 K

10、=2UU=220272=0.811 1ILNK IIK=41.3 式中 ILK-二次相电流计算系数;学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压

11、选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四7/24 K-变压器电压比 U-市网电压 220(V)。考虑到变压器自身励磁电流时，1I应乘以 1.05 左右系数。1I=41.31.05=43.4。1U 2U 1I 2I k 220V 272V 43.4A 41.3A 1 变压器容量计算 一次容量 110ILddNUVKSmUIK=22041.3=9086 二次容量 220IVddNUVKSmUIK=22041.3=9086 平均总容量 121()2SSS=9086 式中 12,m m-变压器一二次侧相数。ILK-一次相电流计算系数；0

12、dU-整流器空载电压；学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择

13、保护元件型号电抗器参数设计四8/24 IVK-二次相电流计算系数；UVK-整流电压计算系数。.晶闸管选择 (1)额定电压TnU选择 额定电压TnU选择应考虑下列因素。1)分析电路运行时晶闸管可能承受最大电压值。2)考虑到实际情况，系统应留有足够裕量。通常可考虑 23倍安全裕量。可按下列值计算，即(23)TnTMUU=22.52U=962 式中TMU-晶闸管可能承受电压最大值(V)。当整流器输入电压和整流器连接方式确定后，整流器输入电压和晶闸管可能承受最大电压有固定关系，常采用查计算系数表方法来选择计算，即 2(23)TnUTUK U22.5 1.41U=962 式中 UTK-晶闸管电压计算系数

14、;2U-整流变压器二次相电压(V)。(2)额定电流()TIAV选择 晶闸管是一种过载能力较小元件，选择额定电流时，学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参

15、数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四9/24 应留有足够裕量，通常考虑选择1.52倍安全裕量。1)通用计算式，即 ()(1.52)1.57TTIIAV 式中 TI-流过晶闸管最大电流有效值(A)。2)实际计算中，常常是负载平均电压已知，整流器连接方式已经确定，即流经晶闸管最大电流有效值和负载平均电流有固定关系。这样通过查对应系数可使计算过程简化。当整流电路电抗足够大且整流电流连续时，可用下述经验公式近似估算晶闸管额定通态平均电流TI（AV）。max(1.52)TITdIK I（AV）=20.45edI=37.2

16、 式中 ITK-晶闸管电流计算系数;maxdI-整流器输出最大平均电流(A)，因负载侧串联平波电抗器，电流近似恒定，故maxdedII。故晶闸管选用 KP系列KP50A晶闸管，其主要参数为 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元

17、件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四10/24 额定电流NI 50A 额定电压NU 100-2400V 触发电流TMI 150mA 四.触发电路设计(1).触发电路选择：TCA785是德国西门子(Siemens)公司于 1988 年前后开发第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是取代 TCA780及TCA780D 更新换代产品，其引脚排列及 TCA780、TCA780D 和国产 KJ785 完全相同，因此可以互换。目前，它在国内变流行业中

18、已广泛应用。及原有 KJ系列或 KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点识别更加可靠，输出脉冲齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲宽度可人为自由调节，所以适用范围较广。.触发电路芯片介绍：学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参

19、整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四11/24 TCA785是双列直插式 16 引脚大规模集成电路。它引脚排列如图 1 所示。图 1 TCA785引脚排列 各引脚名称、功能及用法如下：引脚 16(VS)：电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供工作电源正端。引脚 1(OS)：接地端。应用中及直流电源 VS、同步电压VSYNC 及移相控制信号 V11地端相连接。引脚 4(Q1)和 2(Q2)：输出脉冲 1 及 2 非端。该两端可

20、输出宽度变化脉冲信号，其相位互差 180，两路脉冲宽度均受非脉冲宽度控制端引脚 13(L)控制。它们高电平最高幅值为电源电压 VS，允许最大负载电流为 10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路自身结构允许其开路。学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流

21、电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四12/24 引脚 14(Q1)和 15(Q2)：输出脉冲 1 和 2 端。该两端也可输出宽度变化脉冲，相位同样互差 180，脉冲宽度受它们脉宽控制端引脚 12(C12)控制。两路脉冲输出高电平最高幅值为 5VS。引脚 13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平范围为-0.5V5VS，当该端接地时，Q1、Q2 为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压 VS时，Q1、Q2为最

22、窄脉冲输出。引脚 12(C12)：输出 Q1、Q2脉宽控制端。应用中，通过一电容接地，电容 C12电容量范围为 1504700pF，当 C12在 1501000pF 范围内变化时，Q1、Q2输出脉冲宽度亦在变化，该两端输出窄脉冲最窄宽度为 100s，而输出宽脉冲最宽宽度为 2000s。引脚 11(V11)：输出脉冲 Q1、Q2或 Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，通过输入电阻接用户控制电路输出，当 TCA785工作于 50Hz，且自身工作电源电压 Vs为 15V时，则该电阻典型值为 15k，移相控制电压 V11 有效范围为0.2V2V，当其在此范围内连续变化时，输出脉冲 Q1、Q2及

23、Q1，Q2相位便在整个移相范围内变化，其触发脉冲出现学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明

24、选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四13/24 时刻为：trr=(V11R9 C10)/(VREFK)式中 R9、C10、VREF 分别为连接到 TCA785引脚 9 电阻、引脚 10 电容及引脚 8 输出基准电压；K常数。为降低干扰，应用中引脚 11 通过 0.1F 电容接地，通过2.2F 电容接正电源。引脚 10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10实用范围为 500pF1F。该电容最小充电电流为 10A。最大充电电流为 1mA，它大小受连接于引脚 9 电阻 R9控制，C11两端锯齿波最高峰值为 VS-2V，其典型后沿下降时间为 80s。引脚 9(R9)：锯齿波电阻

25、连接端。该端电阻 R9决定着C10 充电电流，其充电电流可按下式计算：I10=VREFK/R9连接于引脚 9 电阻亦决定了引脚 10 锯齿波电压幅度高低，锯齿波幅值为：V10=VREFK/(R9C10)，电阻 R9 应用范围为 3300K。引脚 8(VREF)：TCA785自身输出高稳定基准电压端。负载能力为驱动 10 块 CMOS 集成电路，随着 TCA785应用工作电源电压 VS 及其输出脉冲频率不同，VREF变化范围为学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性

26、及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四14/24 2.8 3.4V，当 TCA785应用工作电源电压为 15V，输出脉冲频率为 50Hz时，VREF 典型值为 3.1V，如用户电路中不需要应用 VREF，

27、则该端可以开路。引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为 VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它频率为输出脉冲 Q2及 Q1或 Q1及 Q2两倍，是 Q1及 Q2或 Q1及 Q2或信号，QV为宽脉冲信号，它宽度为移相控制角+180，它及 Q1、Q2或 Q1、Q2同步，频率及 Q1、Q2或 Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户控制电路作为同步信号或其它用途信号，不用时可开路。引脚 6(I)：脉冲信号禁止端。该端作用是封锁 Q1、Q2及 Q1、Q2输出脉冲，该端通常通过阻值 10K电阻接地或接正电源，允许施加电压范围

28、为-0.5VVS，当该端通过电阻接地，且该端电压低于 2.5V 时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁。而该端通过电阻接正电源，且该端电压高于4V 时，则封锁功能不起作用。该端允许低电平最大灌电流为 0.2mA，高电平最大拉电流为 0.8mA。学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数

29、据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四15/24 引脚 5(VSYNC)：同步电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联限幅二极管，该端吸取电流为 20200A，随着该端及同步电源之间所接电阻阻值不同，同步电压可以取不同值，当所接电阻为 200k时，同步电压可直接取AC220V。（2）基本设计特点 TCA785基本设计特点有：能可靠地对同步交流电源过零点进行识别，因而可方便地用作过零触发

30、而构成零点开关；它具有宽应用范围，可用来触发普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管控制脉冲，故可用于由这些电力电子器件组成单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路变流系统；它输入、输出及 CMOS 及 TTL电平兼容，具有较宽应用电压范围和较大负载驱动能力，每路可直接输出250mA驱动电流；其电路结构决定了自身锯齿波电压范围较宽，对环境温度适应性较强，可应用于较宽环境温度范围(-25+85C)和工作电源电压范围(-0.5+18V)。（3）极限参数 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这

31、对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四16/24 电源电压：+818V或49V；移相电压范围：0.2VVS-2V

32、;输出脉冲最大宽度：180；最高工作频率：10500Hz；高电平脉冲负载电流：400mA；低电平允许最大灌电流：250mA；输出脉冲高、低电平幅值分别为 VS和 0.3V；同步电压随限流电阻不同可为任意值；最高工作频率：10500Hz；工作温度范围：军品-55+125，工业品-25+85，民品 0+70。(4)TCA785锯齿波移相触发电路 由于 TCA785自身优良性能，决定了它可以方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管，单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式电力电子设备中触发晶闸管或晶体管，进而实现用户需要整流、调压、交直流调速、及直流输电等目。西门子 TCA785触发电路，

33、它对零点识别可靠，输出脉冲齐整度好，移相范围宽；同时它输出脉冲宽学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护

34、电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四17/24 度可人为自由调节。西门子 TCA785外围电路如图 2 所示。图 2 TCA785 锯齿波移相触发电路原理图(5)同步电压选择 锯齿波斜率由电位器 RP1 调节，RP2 电位器调节晶闸管触发角。交流电源采用同步变压器提供，同步变压器及整流变压器为同一输入，根据 TCA785能可靠地对同步交流电源过零点进行识别，从而可保证触发脉冲及晶闸管阳极电压保持同步。同步变压器变比选为 K=220/15=44/314。五.保护电路设计及计算 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工

35、科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四18/24 电力电子器件以及主电路保护大致分为两种：过流保护和过压保护。(1)过

36、流保护 1)过流保护电路选择 电力电子电路运行不正常或发生故障时，可能发生过电流，其中采用快速熔断器是一种是一种常用措施，其快速性及有效性都可以满足对电子线路保护要求。快速熔断器保护方式可以分为全保护和短路保护。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护。此方式只适用于小功率装置或器件裕量较大场合。短路保护方式是指只在短路电流较大区域起保护作用。为了安全可靠保护电子线路，故此过流保护电路选择全保护方式。其电路图如下：学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性

37、在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四19/24 VT4VT2VT3VT1 快熔式保护过流电路 (2)过流保护电流参数计算 1)快速熔断器额定电压应大于线路正常工作电压有效值，即 22UTFNKUU=272 2)

38、快速熔断器熔体额定电流（有效值）应大于等于被保护晶闸管额定电流。若熔断器及桥臂晶闸管串连时，熔体额定电流FNI可按学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参

39、数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四20/24 下式计算，即()1.57T AVFNTMIII 式中 ()T AVI-被保护晶闸管额定电流(A)；FNI-快速熔断器熔体额定电流(A);TMI-实际流过晶闸管最大电流有效值(A)。由于晶闸管额定电流在选择时已经考虑了安全裕量为1.52，因此通常按下式选择，即()T AVFNII=41.3。根据以上参数，可选熔断体型号为：09RS 额定电压 额定电流 500 2-63 (3)过压保护 1)压保护电路选择 阻容吸收保护。阻容吸收保护电路通常采用电阻 R和电容 C串联支

40、路，并联在变压器二次侧进行保护，常见接法见下图所示。学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明

41、选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四21/24 交流侧阻容吸收保护 2)压保护电路参数计算 对于单相回路电容 C估算式 226emSCIU0.02F 电容耐压值大于或等于1.5mU，mU为电压峰值。电阻 R估算式 222.3dIemUURSI=18728 式中 S-变压器容量(kVA);2U-变压器二次相电压有效值(V)；学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求

42、整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四22/24 emI-变压器励磁电流百分比，取 0.03。dIU-变压器短路比，取 0.03。所以选择电容、电阻为：0.02F、19k 六.电抗器选择 为了克服整流器输出电流断续以及减少电流脉动和延长晶闸管导通时间，电路中串入了一个平波电抗器 L。为

43、保证电流连续，电感必须要足够大。为保证电流连续所需电感量 L可由下式求出：2min2 2dULI=32min2.87 10dUI0.02 五.总结 不得不说，这次电力电子课程设计使我受益匪浅。通过平常在课堂上学习，我们对这个电路在理论上已经有了非常充分了解，课题看起来貌似也不难。但通过这几天设计，我深深感悟到理论及实际相结合重要性，光具有理论知识是远远不够，只要在亲自动手操作过程中，在不断发现问题再改正问题过程中，我们才能收获知识，得到进步。此次设计过程中，我更进一步地熟悉了单相桥式整流电路原理以及触发电路设计。当然，在这个过程中我也遇到了学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学

44、知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四23/24 困难，通过查阅资料，相互讨论，我准确

45、地找出错误所在并及时纠正了，这也是我最大收获，使自己实践能力有了进一步提高。另外，通过这次课程设计使我懂得了只有理论知识是远远不够，还必须把所学理论知识及实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己实际动手能力和独立思考能力 六参考文献 1 王兆安，刘进军主编.电力电子技术（第 5 版）.北京:机械工业出版社，2009 2 殷刚，王涌泉主编.电力电子技术 北京理工大学出版社，2012.12 3 刘志刚 叶斌 梁晖 电力电子学 清华大学出版社 北京交通大学出版社 2004 4 赵光林 常用电子元器件 识别/检测/选用一读通 电子工业出版社 2007 5 张宪 王春娴 电子元器件选用及检测问答

46、化学工学出版社 2006 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并

47、选择保护元件型号电抗器参数设计四24/24 学知识分析解决工程或科研实际问题能力其目是巩固学生所学知识同时提高学生专业素质这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要作用在规定时间内通过分析任务书查阅收集资料充分发挥主动性及创造性在老师指导下联系实际掌算电路中所用元器件参数确定其规格型号课程设计说书要求整洁完备内容正确概念清楚文字通畅并绘制出相应电路图符合规范三设计任务及要求数控车床可控直流电源设计原始数据设计内容及要求设计整流电路主电路设计变压器参整流元件参数计算及选择依据参数计算正确选择器件型号并附主要参数触发电路设计及主要参数计算同步电压选择设计保护电路正确选择电压过流保护电路简要说明选择依据计算保护元件参数并选择保护元件型号电抗器参数设计四