1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電力電子變流技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文09屆自動(dòng)化專業(yè)111班級(jí)題目三相橋式全控整流電路有環(huán)流可逆直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)姓名學(xué)號(hào) 090611125指導(dǎo)教師蘇艷萍二O二年六月七日設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目 ：三相橋式全控整流電路有環(huán)流可逆直流電力拖動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)條件 ：(1) 電網(wǎng)： 380V，50Hz(2) 直流電動(dòng)機(jī)額定功率22Kw、額定電壓400V、額定電流60.9A、額定 轉(zhuǎn)速 3600r/min。( 3) 變壓器漏感： 0.5mH設(shè)計(jì)任務(wù) ：( 1) 電源變壓器參數(shù)的計(jì)算。( 2) 晶閘管的選型。( 3 ) 平波電抗器的計(jì)算。( 4) 控制角移相范圍的計(jì)算。( 5 ) 最小逆變角的計(jì)算。(

2、6) 主電路圖的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 ：(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算晶閘管可能流過(guò)的最大有效電流，選擇晶閘管的額定 電流。(2) 分析晶閘管可能承受到的最大正向、反向電壓，選擇晶閘管的額定電 壓。( 3) 計(jì)算電源變壓器變比，容量。(4) 計(jì)算平波電抗器的電感值，保證電流連續(xù)。( 5 ) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，計(jì)算幻想重疊角，最小逆變角，最小控制角。取得控制 角移相范圍。( 6) 畫出完整的主電路圖。、電路圖:U么V dW AEc：二、控制原理： 什么是有環(huán)流控制有環(huán)流控制即在運(yùn)行過(guò)程中，兩個(gè)工作組之間有環(huán)流，之所以有環(huán)流，根本原 因在于a =B有環(huán)流控制方式上，又由于同時(shí)出發(fā)兩個(gè)工作組，雖然平均電壓相 等，但

3、瞬時(shí)值并不相等，又由于另個(gè)工作組中晶閘管是順向串聯(lián)，所以在運(yùn)行過(guò)程 中有環(huán)流產(chǎn)生，若不加阻止，由于回路中電阻很小，將產(chǎn)生很大電流，因此加上四 個(gè)平波電抗器。電機(jī)四象限運(yùn)行原理兩個(gè)工作組在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)一組處于整流狀態(tài)時(shí)，電源電壓大于負(fù)載兩端電 壓，此時(shí)二組雖然處于待逆變狀態(tài)，但負(fù)載電壓小于電源電壓，不符合逆變條件， 此時(shí)電機(jī)處于正傳電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)突然增大控制角時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性作用不能立即減速，回路中有大電 感，電流大小不能突變，故負(fù)載電壓大于電源電壓，滿足逆變條件，此時(shí)一組處于 待整流狀態(tài)，二組處于逆變狀態(tài)，電機(jī)完成由第一象限到第二象限的轉(zhuǎn)變。逐漸增大控制角，當(dāng)a =B大于90度時(shí)，一組處于

4、待逆變狀態(tài)，二組處于整流 狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)電動(dòng)，完成由第二象限到第三象限的轉(zhuǎn)變。同理，再快速增大控制角，負(fù)載電壓大于電源電壓，一組逆變二組待整流，電 機(jī)進(jìn)入第四象限運(yùn)行狀態(tài)。以上過(guò)程即電機(jī)四象限運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)轉(zhuǎn)速控制方法此電路采用電壓調(diào)速方法，即通過(guò)控制觸發(fā)角來(lái)控制電機(jī)的兩端電壓的大小及 工作組工作狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正傳電動(dòng)、正傳回饋制動(dòng)以及反向電動(dòng)及反向回饋制 動(dòng)。而電壓調(diào)速一般是往下調(diào)壓，故設(shè)計(jì)電路時(shí)要保證電路所提供最大值大于額定 電壓，所以在以下討論中都以此判斷條件來(lái)討論選取合適的變壓器二次側(cè)電壓值。三、最小逆變角計(jì)算采用a =B有環(huán)流控制法，考慮到余量問(wèn)題，安全裕量角取=10，晶閘管關(guān)

5、閉15所折合的電角度取 =5，則有又：minminVUdUdocosmxB2.34U21 2VU.Udo6*2*50*0.5*103I d0.15Id0.3人2.34U2cos 1 (12.34U2取 2 倍，則1d 2I 121.8A按要求，丨60.9A,可過(guò)載1.5到2倍,所以，Ud 1.5Id 18.27V、設(shè) U2300Vcos1(1)18.570min2.34*3001515 18.5733.5723.4* U 2 cos min此時(shí)：Ud雖然滿足要求，但是余量過(guò)大,、設(shè)U2Ud 556.64 400不經(jīng)濟(jì)并且對(duì)變壓器的要求也提高，故不合理220Vcos 1(10) 21.7202.

6、34*22015 21.7236.72min 15此時(shí)Ud 23.4* U2 cos min Ud 394.38 400由于對(duì)電機(jī)調(diào)速是通過(guò)調(diào)壓來(lái)調(diào)速，當(dāng)控制角最小時(shí)負(fù)載電壓最大，若此時(shí)電壓就 小于負(fù)載額定值，則就不能達(dá)到 2倍過(guò)載電流狀態(tài)下運(yùn)行，故數(shù)值偏小，又小的不 多，電壓值只需增加一點(diǎn)兒應(yīng)該可以滿足要求、設(shè)U2230Vcos 1(12)21方15 21.7236.2315min此時(shí)：Ud 23.4*U2COS min Ud 415.87 400余量只大約16v，故滿足要求綜上、，取 控制角移相范圍為37 四、晶閘管選型min90min36.23 37U2230V當(dāng)一組處于整流狀態(tài)時(shí)，另一

7、組處于待逆變狀態(tài)，并且兩組工作狀態(tài)可以互 換，而大電感負(fù)載整流和逆變晶閘管所承受的最大正反壓都為線電壓，由以上計(jì)算可知，U2230V，Id 1218A，考慮安全裕量問(wèn)題則有Udt . 6 *U2 *(23)=1126.71690.14 V由于有大電感存在，平均值與有效值相等，流過(guò)晶閘管電流的電流為其值的分之一，故有：Idt 121.8*(1.5 2) . 3 105.5140.6取Udt=1600Aidt 200A 故型號(hào)為 KP200-16A五、平波電抗器計(jì)算L 0.6931 d min其中，Idmin I d *(5% 10%)3.056.10所以u(píng)2L 0.693-26.18 52.34

8、mh1 d min取 L=55mh六、變壓器計(jì)算有以上計(jì)算可知，電機(jī)最大輸入功率為P 3U2* Id 3*230*121.884.042kw取SN 100kw額定線電壓SnUn 380230 額定線電流咕二152 250頻 率50HZ相 數(shù)3相設(shè)計(jì)參數(shù)表最小逆變角37090晶閘管KP200-16A平波電抗器L=55mh變壓器額定線電壓額定線電流頻率相數(shù)3n/U2n 380230I1JI2N 15225050HZ3相七、設(shè)計(jì)總結(jié)此設(shè)計(jì)主要目的為練習(xí)并掌握電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制原理與方法，并根據(jù)已知要 求，設(shè)計(jì)出合理的參數(shù)，然后選取合適的器件。經(jīng)過(guò)實(shí)際動(dòng)手計(jì)算，對(duì)很多以前自 認(rèn)為了解的知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，糾正的過(guò)去的一些錯(cuò)誤理解，經(jīng)過(guò)查閱數(shù)本這方面 資料，真正明白什么是有環(huán)流控制，懂得了怎么在實(shí)際工作中運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，完成 初步的理論設(shè)計(jì)。雖然在實(shí)際情況下，有環(huán)流控制并不常用，因?yàn)椴⒉豢赡茏龅絘 時(shí)刻完全等于B, 一旦出現(xiàn)偏差，環(huán)流將會(huì)增大很多，這不僅對(duì)平波電抗器要求增 加，并且對(duì)實(shí)際電路非常不利，但是只有在真正明白了不好的方面才能更好的取改 進(jìn)電路與控制方法，因此對(duì)a =B有環(huán)流控制方法的設(shè)計(jì)能更好的讓自己明白電路 中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀況，也因此對(duì)電動(dòng)機(jī)的