1、蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書I摘 要目前，在鉆井行業(yè)中，電磁剎車得到了廣泛的應(yīng)用，這是由于它是一種無摩擦、使用簡便、維護(hù)工作量小,低速仍有較大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的裝置。電磁剎車是一種無摩擦的石油鉆機(jī)用輔助剎車,它利用電磁感應(yīng)原理, 將直流電通入電磁剎車的定子線圈, 產(chǎn)生恒定磁場, 在絞車下放重物時(shí),電磁剎車的轉(zhuǎn)子切割定子磁場的磁力線,從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢、電渦流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這時(shí)司鉆人員可用司鉆開關(guān)調(diào)節(jié)電磁剎車勵(lì)磁電流的大小,從而靈活地控制剎車的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、控制下鉆的速度快慢, 不用主剎車而完成整個(gè)下鉆作業(yè)，是石油鉆機(jī)理想的輔助剎車。然而, 電磁剎車的制動(dòng)力矩與定子勵(lì)磁電流有關(guān),如果失去勵(lì)磁電流,電磁剎車的制動(dòng)轉(zhuǎn)

2、矩將為零, 這在下鉆作業(yè)中是不允許的。所以與剎車配套的勵(lì)磁電源,對使用剎車時(shí)的安全作業(yè)起著十分重要的作用，缺少可靠電源保證的電磁剎車極易導(dǎo)致事故。針對目前電磁剎車的缺陷，為減少元件數(shù)量，精簡電路，我采用了集成脈沖發(fā)生控制器TCA785代替了以往的分立元件電路，而且增加了斷水保護(hù)、過流保護(hù)等環(huán)節(jié)，使設(shè)計(jì)的電源更加可靠且經(jīng)濟(jì)。關(guān)鍵詞：電磁剎車 電源 整流電路 觸發(fā)電路蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書IIAbstractAt present, in the well drilling trade, the electromagnetic brake is widely used, this is beca

3、use it is that one kind has not rubs, uses simply and conveniently and safeguarding the work load to be little, still have heavy to apply the brake device of torque at a low speed. It is that a kind of petroleum rig not rubbed is used and braked auxiliarily to brake electromagnetically, it utilizes

4、the electromagnetic induction principle, enter the direct current openly on the electromagnetic stator coil that braked, the invariable magnetic field emerges, when the hoist transfers the heavy object, the electromagnetic rotor that brakes cuts the magnetic force line of the magnetic field of the s

5、tator, thus produce reaction electric potential , electric vortex and apply the brake torque, driller personnel can regulate with driller switch electromagnetic to brake size , excitation of electric current at this moment, speed of speed that thus the one that control and brake in a flexible way ap

6、plies the brake the torque , control run the drilling tool into the well, neednt brake but is it run the drilling tool into the well homework is petroleum rig ideal auxiliary brake entirely to finish mainly. However, the ones that braked electromagnetically made motive force square and related to st

7、ator excitation electric current, if lose excitation electric current, the torque will be zero that the ones that brake electromagnetically apply the brake, this will not be allowed in running the drilling tool into the well the homework. So and the excitation power braking together, play a very imp

8、ortant role to the security homework while using the brake, it is extremely apt to cause the accident that the electromagnetism lacking reliable power and guaranteeing brakes. To the electromagnetic defect that brakes at present, and in order to reduce the number of elements and simplify the circuit

9、, I have adopted integrated pulse happened controller TCA785 to replace the past discrete component circuit, and we add the protecting circuit of no water and higher electric current protecting etc.We make power further more reliable and economy.Key words: electric eddy brake driving supply (power s

10、upply) Rectification-circuit trigger circuit蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書III目 錄第一章 設(shè)計(jì)背景及概述.1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求.22.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) .22.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) .2第三章 設(shè)計(jì)方案確定.33.1 主電路方案 .33.2 觸發(fā)電路 .33.3 系統(tǒng)原理 .4第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算.54.1 主電路理論分析及設(shè)計(jì) .54.1.1 整流電路.54.1.2 主回路元器件選擇.114.1.3 主電路的保護(hù)及元件選擇.154.2 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì).214.2.1 TCA785 芯片說明 .234.2.2 TCA7

11、85 的工作原理及結(jié)構(gòu) .244.2.3.其主要技術(shù)指標(biāo)如下.264.2.4 使用 TCA785 實(shí)現(xiàn)相控整流 .264.2.5 同步變壓器.284.2.6 TCA785 的電路連接說明 .304.2.7 元器件選擇.314.3 控制單元設(shè)計(jì) .314.3.1 給定積分器 .324.3.2電流調(diào)節(jié)器.394.3.3觸發(fā)裝置輸入及保護(hù)單元.434.3.4 其它輔助單元.45總 結(jié).50參考文獻(xiàn).52英文資料翻譯.54致 謝.77附 錄 元件明細(xì)表.78蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1第一章 設(shè)計(jì)背景及概述電磁渦流剎車電源是石油鉆機(jī)中電力剎車的配套裝置，它與渦流剎車主體配套使用，在鉆井作業(yè)中，通過司鉆

12、開關(guān)調(diào)節(jié)給定的大小，實(shí)現(xiàn)剎車功能，利用電磁感應(yīng)原理，將直流電通入電磁剎車的定子線圈，（阻值約 4 歐姆左右），產(chǎn)生磁場，在絞車下放重物時(shí)，電磁剎車的轉(zhuǎn)子切割定子磁場的磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢、電渦流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。無論國產(chǎn)或進(jìn)口的電磁剎車，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，均可近似為一臺(tái)電樞回路短路的直流電機(jī)，勵(lì)磁電流在定子線圈中產(chǎn)生恒定磁場，轉(zhuǎn)子在外力拖動(dòng)是產(chǎn)生感應(yīng)電勢和渦流，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢和渦流，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其大小為 T=KmPn 式中，T 為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；P 為定子磁極對數(shù)；Km 為電磁剎車的結(jié)構(gòu)系數(shù)；I 為2I電磁剎車的勵(lì)磁電流；n 為電磁剎車轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。從公式可看出，T 正比于，若2II=0，則 T=0

13、，電磁剎車就失去了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，司鉆人員下鉆時(shí)控制游車的下放速度，就是控制電磁剎車的勵(lì)磁電流。目前國產(chǎn)電磁剎車的配套電源多為 SCR 元件的半控整流橋方式，而進(jìn)口電磁剎車（如美國）則采用直流 PWM 方式，但二者最終都是依靠控制勵(lì)磁電流大小來調(diào)節(jié)剎車轉(zhuǎn)矩的。目前各油田電磁剎車,在現(xiàn)場使用中普遍存在著一些問題,留有較多的不安全因素。a a) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能不全,缺少必要的安全報(bào)警措施。如交流失電、電源缺相SCR 觸發(fā)器脈沖丟失或SCR元件損壞的故障報(bào)警,使得司鉆人員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)電磁剎車的故障,給鉆井作業(yè)帶來不安全隱患,如在下鉆時(shí)電磁剎車失電,司鉆人員往往措手不及,易造成游車下砸事。b b) 老產(chǎn)品的可

14、靠性設(shè)計(jì)較差,沒有考慮“冗余” 設(shè)計(jì),一旦勵(lì)磁電源出現(xiàn)故障,電磁剎車必須停用,電源維修不及時(shí),嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。c c) 產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)落后,老產(chǎn)品整個(gè)裝置均是由分立元器件組成,電子元器件數(shù)量多、焊點(diǎn)多、功能單元多,由于野外鉆井現(xiàn)場的工作環(huán)境惡劣,導(dǎo)致電氣元件易損壞,系統(tǒng)故障率高。且因電子元器件數(shù)量多、線路復(fù)雜,造成現(xiàn)場維修技術(shù)難度高、時(shí)間長,且備品備件供應(yīng)較難。針對目前電磁剎車電源的缺點(diǎn),根據(jù)國內(nèi)各油田鉆井工作的實(shí)際情況,經(jīng)過對電磁剎車做的系統(tǒng)的可靠性分析,在此基礎(chǔ)上開發(fā)研制了新一代的電磁剎車電源。根據(jù)電子產(chǎn)品的失效概率模型和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為元器件數(shù)量多、電子元件的應(yīng)力裕量小、缺少“冗余”

15、設(shè)計(jì)是老產(chǎn)品故障率高的主要原因。鑒于野外作業(yè)的工作環(huán)境差,井隊(duì)搬遷的運(yùn)輸條件惡劣,過大的振動(dòng)和各種機(jī)械的應(yīng)力常導(dǎo)致電子線蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2路引線折斷、焊點(diǎn)脫落、電子元件提前老化失效。因此,采取了一系列技術(shù)措施,以提高新型電磁剎車電源的系統(tǒng)可靠性。a) 減少構(gòu)成系統(tǒng)的功能單元數(shù)量，以減少故障率。老產(chǎn)品采用分立電子元件制作電子脈沖觸發(fā)板，我們采用 TCA785 集成觸發(fā)電路觸發(fā)晶閘管，這樣減少了元件數(shù)量。b) 提高主回路元件的裕度，降低主要元件的工作應(yīng)力。降額使用的電路故障率大大下降，平均無故障工作時(shí)間增長。c) 為滿足現(xiàn)場工作的需要，增加了故障報(bào)警，如過電流報(bào)警。主電路利用可控硅元件組

16、成的三相全控橋整流電路將三相 50Hz 的交流電變?yōu)閱蜗嘀绷麟姡刂撇糠忠阅M電路為核心，實(shí)現(xiàn)移相觸發(fā)、過流以及冷卻水?dāng)嗨缺Ｗo(hù)。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求較高，由我一人獨(dú)立完成，任務(wù)繁重，所以必須擺正態(tài)度，做好畢業(yè)前的最后一次設(shè)計(jì)。2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)1、熟悉題目要求，通過查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，初步擬定設(shè)計(jì)方案；2、對所選方案論證與確定、并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；3、用 1 號圖紙繪出詳細(xì)的主回路電路圖和控制電路圖；4、對主電路電氣裝置及電器元件的選型要有簡單的計(jì)算書；5、以模擬電路為核心設(shè)計(jì)控制電路；6、對主電路及控制電路要有詳細(xì)的硬件清單；7、高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；8、翻譯一

17、篇關(guān)于自己所學(xué)專業(yè)或涉及有關(guān)的英文資料2.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)1、設(shè)計(jì)出輸出隨給定變化連續(xù)可調(diào)的直流電源系統(tǒng)；2、利用模擬電路設(shè)計(jì)控制電路，實(shí)現(xiàn)輸出電流連續(xù)可調(diào)、限壓、過流、斷水等保護(hù)；3、輸入電壓 3AC 380V 50Hz，輸出電流 085A 可調(diào)。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書3第三章 設(shè)計(jì)方案確定電磁剎車的電源設(shè)計(jì)有很多方法，首先我們設(shè)計(jì)的電源，其可靠性、合理性和先進(jìn)性應(yīng)得到充分肯定，其次，我們要從經(jīng)濟(jì)性角度，設(shè)計(jì)出既符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求有符合經(jīng)濟(jì)性的電源。另外，我們設(shè)計(jì)的電源，要求不是很高，對一些元器件的參數(shù)就不是很苛求，所以在考慮一些元器件的選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。3.1

18、 主電路方案主電路有兩種方案。其一：采用可控硅元件組成的三相全控橋整流電路，將三相50Hz 電源變?yōu)閱蜗嘀绷麟?；其二：利用三相不控橋做整流，IGBT 斬波電路實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。雖然第二種方案較第一種電路而言控制電路簡單，但 IGBT 昂貴且控制要用專用電路，整體價(jià)格更貴，可控硅耐壓相對較高，經(jīng)濟(jì)且可靠，故用可控硅即可。整流電路既可用三相半控橋電路，亦可用三相全控橋電路，本設(shè)計(jì)采用后者。3.2 觸發(fā)電路控制觸發(fā)單元可選用雙窄脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)。雙窄脈沖觸發(fā)電路可以減小觸發(fā)裝置的輸出功率，減小脈沖變壓器的鐵芯體積；用寬脈沖觸發(fā)，雖然脈沖數(shù)減少了一半但為了不使脈沖變壓器飽和，其鐵芯體積要做的大些，又使裝置變復(fù)

19、雜；故在本次設(shè)計(jì)中選用雙窄脈沖觸發(fā)。全控橋式整流主要通過改變晶閘管觸發(fā)相位的方法來調(diào)節(jié)母線電壓的高低，此時(shí)需要檢測三相交流電壓的相位以實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)。這通常采用專門的移相控制芯片實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中采用 TCA785 芯片成功地實(shí)現(xiàn)了三相全控橋整流的移相控制。TCA785 是德國西門子公司的產(chǎn)品，它具有溫度范圍寬，對過零點(diǎn)的識(shí)別更加可靠，輸出脈沖的整齊度更好，移相范圍更寬等優(yōu)點(diǎn)。其 5 腳為外接同步信號端，用于檢測交流電壓過零點(diǎn)。10 腳為片內(nèi)產(chǎn)生的同步鋸齒電壓，通過與 11 腳的控制電壓相比較，在 14 腳和 15 腳可輸出同步的脈沖信號。因此，改變 11 腳的控制電壓，就可實(shí)現(xiàn)移相控制。對于同

20、步問題采用三相同步變壓器從電源進(jìn)線端引入三路同步信號，通過同步變壓器輸出接入三片 TCA785 的 5 腳，就能控制 6 只進(jìn)晶閘管，然后通過引腳復(fù)用即可實(shí)現(xiàn)雙窄脈沖方式驅(qū)動(dòng)?？刂齐娐罚菏怯媚M電路來完成的，給定是通過司鉆開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)手柄，改變給定值的大小，實(shí)現(xiàn)移相控制。過流保護(hù)，采用硬件實(shí)現(xiàn)，若有過流信號產(chǎn)生就會(huì)使過流繼電器得電，從而控制主電路斷電。電磁剎車的冷卻主要分為風(fēng)冷式與水冷蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4式。風(fēng)冷式電磁渦流剎車在下鉆時(shí)，電能轉(zhuǎn)換的巨大熱能不是用水來冷卻，而是用強(qiáng)迫通風(fēng)進(jìn)行冷卻，所以它不受水冷卻時(shí)水質(zhì)水源及低溫的影響和限制，同時(shí)提高了適應(yīng)性，避免了水冷卻是經(jīng)常發(fā)生

21、因水垢而引起的堵塞、銹蝕、設(shè)備凍裂、凍壞等不良后果，從而解除了鉆井工人在冬季鉆井時(shí)設(shè)備凍裂而誤工誤時(shí)的后顧之憂。但風(fēng)冷式電磁渦流剎車體積大，冷卻系統(tǒng)較水冷式笨重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)的限制，它不適合在風(fēng)沙大、地表溫度高的地方使用，因?yàn)閾Q氣孔很容易使風(fēng)沙進(jìn)入剎車間隙內(nèi)，從而導(dǎo)致剎車堵塞和卡死，若地表溫度較高，引起換氣困難，將加重線圈負(fù)擔(dān)。水冷式電磁渦流剎車，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、冷卻速度快、在水質(zhì)好的情況下使用壽命長；其缺點(diǎn)是，水質(zhì)不好，容易結(jié)垢、銹蝕。本設(shè)計(jì)中，我們主要針對水冷式電磁剎車。所以應(yīng)用斷水保護(hù)，斷水保護(hù)亦采用硬件實(shí)現(xiàn)，仍然用繼電器實(shí)現(xiàn)。3.3 系統(tǒng)原理我們用可控硅三相整流電路可得

22、到直流，而三相整流電路中的晶閘管的導(dǎo)通是由司鉆給定電壓到控制回路，又由控制回路控制導(dǎo)通角來決定晶閘管何時(shí)導(dǎo)通，繼而控制整流橋輸出電壓的大小，司鉆控制板就是用作司鉆電壓給定的控制臺(tái)，保護(hù)電路包括過流保護(hù)，斷水保護(hù)電路等。司鉆開關(guān)三相電源220-380v三相 380v可控 整流 AC/DC 保護(hù)電路司鉆控制板電磁剎車勵(lì)磁繞組單元控制及保護(hù)三相電源進(jìn)線保護(hù)及控制報(bào)警圖 3-1 系統(tǒng)原理圖蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 主電路理論分析及設(shè)計(jì)主電路圖如下所示，圖中 VT1VT6 是晶閘管，R1R6 是晶閘管并聯(lián)阻容保護(hù)的電阻器，C1C6 是電容器。主回路采用三相可控硅整流

23、電路，帶阻感負(fù)載。控制回路要求控制脈沖觸發(fā)單元的移相范圍為 15 度120 度。R9R8R7C9C8C745TA1TA2TA3NI3I1I2413111412Q1L332X1L2L11L13L12L11KM1RV1T1FU1FU3FU2RV2RV33V4C4R4R6C6543V6X2534C2V2R22415V12C1R1R3C3415V32VPV1R74C5125V5R5AX2PA1RS11圖 4-1 主電路圖下面講述住電路具體設(shè)計(jì)。4.1.1 整流電路目前在各種整流電路中，應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路，其原理圖如下蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6T1L1L2L3UdRVT2VT6VT4

24、VT5VT3VT1圖 4-2 三相全控橋原理圖一、晶閘管介紹及整流電路中晶閘管接法介紹晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件，與大功率二極管外形相似,只是多了一個(gè)控制極。它由 PNPN 四層半導(dǎo)體構(gòu)成,中間形成三個(gè) PN 結(jié)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可把它看成是由 PNP 和 NPN 兩個(gè)三極管組合而成，每一個(gè)三極管的基極與另一個(gè)三極管的集電極相連，在電路回路上形成正反饋，只要在控制極上加上適當(dāng)?shù)恼螂妷海чl管迅速觸發(fā)導(dǎo)通。 當(dāng)在晶閘管的陽極加上正電壓，陰極加負(fù)電壓，控制極不加電壓，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)在控制極上加觸發(fā)信號后，晶閘管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)；導(dǎo)通后，控制極便失去控制作用，晶閘管的輸出特性與二極管相似。

25、 當(dāng)在晶閘管的陽極、陰極加上相反的電壓，無論怎樣加觸發(fā)信號，晶閘管仍處于截止?fàn)顟B(tài)。整流變壓器采用三角-星型接法，二次側(cè)接成星形，一次側(cè)接三角形。這樣可以避免三次諧波流入電網(wǎng)，因?yàn)槿沃C波的影響最大，流入電網(wǎng)會(huì)造成整流不穩(wěn)定。習(xí)慣將其中陰極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管（VT1、VT3、VT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從 1 至 6 的順序?qū)?，為此將晶閘管的順序編號為：共陰極組中與a、b、c 三相電源相接的 3 個(gè)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(gè)晶閘管分別為 VT

26、4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1VT2VT3VT4VT5VT6。二、整流電路帶阻感負(fù)載的工作情況由于題目要求整流電路帶阻感負(fù)載工作，所以以下只講述整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書7可控硅帶阻感負(fù)載時(shí)的輸入輸出情況：當(dāng)時(shí)，波形連續(xù)，電路工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。60adU當(dāng)如下圖所示，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相，有圖中變壓器二0a=時(shí)，次繞組相電壓與線電壓波形的對應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可從線dU電壓波形分析。圖 4-3 時(shí)的波形圖0a=時(shí)，從

27、相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn) n 為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電1du壓為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓是兩條包絡(luò)2du12ddduuu=-線的差值，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。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的是最大（正的最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的是最小（負(fù)的最多）的相電壓，輸出整流電壓波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。12ddduuu=-蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8從觸發(fā)角時(shí)的情況可以總結(jié)出三相橋全控整流電路的一些特點(diǎn)如下：0a=時(shí)，1)每個(gè)時(shí)

28、刻均需 2 個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)載供電的回路，其中 1 個(gè)晶閘管是共陰極組的，1 個(gè)是共陽極組的，且不能為同 1 相的晶閘管。2)對觸發(fā)脈沖的要求：6 各晶閘管的脈沖按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6的順序，相位依次差；共陰極組 VT1、VT3、VT5 的脈沖依次差，共60a120陽極組 VT4、VT6、VT2 也依次差；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即 VT1 與120VT4，VT3 與 VT6，VT5 與 VT2，脈沖相差。1803)整流輸出電壓一周期脈動(dòng) 6 次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為 6 脈12ddduuu=-波整流電路。4)在整流電路合閘啟動(dòng)過程中或電流斷續(xù)時(shí)，為確保電

29、路的正常工作，必須保證同時(shí)導(dǎo)通的 2 各晶閘管均有觸發(fā)脈沖。為此，可采用兩種方法：一種是使脈沖寬度大于（一般取 80 100 ），稱為寬脈沖觸發(fā)。另一種方法是，在觸發(fā)60a60a60a某個(gè)晶閘管的同時(shí)，給序號緊前的一個(gè)晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。即用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿相差，脈寬一般為 20 30 ，稱為雙脈沖觸發(fā)。60a60a60a雙脈沖電路較復(fù)雜，但要求的觸發(fā)電路輸出功率小。寬脈沖觸發(fā)電路雖可少輸出一半脈沖，但為了不使脈沖變壓器飽和，須將鐵心體積做的較大，繞組匝數(shù)較多，導(dǎo)致漏感增大，脈沖前沿不夠陡，對于晶閘管串聯(lián)使用不利。隨可用去磁繞組改善這種情況，但又使觸發(fā)電路復(fù)雜化。因此，常用的

30、是雙脈沖觸發(fā)。5)晶閘管承受的電壓波形如上圖所示。圖中僅給出 VT1 的電壓波形。0a=時(shí)，將此波形與三相半波中的 VT1 電壓波形比較可見，兩者是相同的， 晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也與三相半波時(shí)一樣。晶閘管時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)60a波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而阻感負(fù)載時(shí)，由于電感 L 的作用，波形會(huì)出現(xiàn)12ddduuu=-12ddduuu=-負(fù)的部分。這里給出=30 、=60 和=90 時(shí)的整流電路帶阻感負(fù)載時(shí)電壓波形圖如60a60a60a60a60a60a下所示。60 時(shí)，整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同，因?yàn)樵趦煞N負(fù)載情況下，負(fù)60a60a載電流均連續(xù)。這

31、時(shí)有：2322313 66sin()cos3dUUtdtUpapawwapp+= 22.34cosUa=當(dāng)=0 時(shí)，最大，為。60a60adU022.34ddUUU=60 時(shí)，=60 的波形如圖所示，當(dāng)過零時(shí)，由于電感的存在，阻止60a60a60a60a2u蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書9電流下降，因而 VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管 VT2的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，由 VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向 VT1施加反壓使其關(guān)斷。這種情況下波形中出現(xiàn)負(fù)的部分，若增大波形中負(fù)的部分將增多。du60adu圖 4-4 =30 時(shí)電壓波形60a60a 圖上給出了=30 時(shí)的波形，從角開始把一個(gè)周期等分為 6

32、 段，每段為60a60a1tw60 。與的情況相比，一周期中波形仍由 6 段線電壓構(gòu)成。每一段導(dǎo)通60a0a=時(shí)，du晶閘管的編號等仍符合從 VT1VT6 的順序?qū)ㄒ?guī)律，區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了 30 ，組成的每一段線電壓因此推遲了 30 ，平均值降低，晶60adu60adu閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10圖 4-5 =60 時(shí)的電壓波形60a60a=60 時(shí)的全控整流電路電壓波形如上圖所示，與=30 時(shí)晶閘管的導(dǎo)通又60a60a60a60a推遲了 30 。60a60 時(shí)，整流電壓平均值為60a60a 2336sin()dUUtdtppawwp+=

33、22.341cos()3Upa=+ 輸出電流平均值為 Id =Ud / R。這里，我們二次側(cè)采用星型連接，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流為正負(fù)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11半周各寬 120 、前后沿相差 180 的矩形波，其有效值為60a60a2221222()0.8162333ddddIIIIIppp=+ -=圖 4-6 =90 時(shí)的電壓波形60a60a =90 時(shí)，當(dāng)電感 L 足夠大時(shí)，中正負(fù)面積基本相等，平均值近似為零。60a60adudu但由于工程上往往不會(huì)用足夠大的電感值，所以理論上三相全控橋帶阻感負(fù)載的移相范圍為 0 90 ，但是由于電感不是足夠大所以經(jīng)過調(diào)制可以使其移相范圍滿60

34、a60a足 15 120 的要求。60a60a4.1.2 主回路元器件選擇一、晶閘管的選擇設(shè)，則輸出電流波形為一水平直線，即=/R LRwdIdU在 0310V 可調(diào)，在 085A 可調(diào)，則流過 SCR 的電流有效值為：dUdI蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書122231()2TdaIIdtpwp=22332dIpp-= =56.132A()56.132(1.5 2)271.51.571.57TT AVIIA=SCR 所承受的反向電壓為：2236250612.3RMlUUV=取裕值為 2。則所選 SCR 的額定電壓為：1200V 額定電流為：120A 所以可控硅選擇為 3CT150。其中 3 表示元

35、件有三個(gè)極；C 表示型硅原始材料；T 表示可控硅元件。二、變壓器的選擇由于整流變壓器的二次繞組電流與流過晶閘管的電流相同，所以變壓器二次側(cè)電流為：=56.132A 2ITI則變壓器的次級容量為：=250/56.132=8.09kvA2S2U2I3故選變壓器為 10kvA功率因數(shù)2222 2310cos0.92336.9PUISU Ia=此處取當(dāng)輸出為 310V 時(shí)對應(yīng)的=336.9V2U310cos23三、移相范圍由四散熱器的選擇 晶閘管是一種熱限制器件，當(dāng)電流通過晶閘管時(shí)，要發(fā)生一定的功率耗散而在體內(nèi)產(chǎn)生熱量，該熱量使得器件內(nèi)溫度上升。其間體內(nèi)各部分溫度有一定的分布，PN 結(jié)處溫度最高，又與

36、晶閘管有三個(gè) PN 結(jié)。一般為了分析問題方便，則假設(shè)內(nèi)部存在一個(gè)“等效結(jié)”，以等效結(jié)溫度為器件內(nèi)最高溫度,結(jié)溫就是指這個(gè)溫度。晶閘管的多個(gè)重要特性均是結(jié)溫的函數(shù)。當(dāng)結(jié)溫高于某個(gè)溫度以后，其特性就要變差，甚至于喪失，特別是阻斷特性，溫度升高，正反向漏電流要增大，超過某溫度，阻斷電壓就要下降，甚至導(dǎo)通。因而，為使器件能正常工作，必須保證其結(jié)溫不超過規(guī)定的最高工作結(jié)溫，對于晶閘管，這個(gè)溫度值國際通用 125 C，國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也采用了這個(gè)數(shù)值，也就60a是說晶閘管在任何工作條件下，要能保證其正常工作，必須使其工作結(jié)溫不2310arccosarccos66.8442.342.34336.9duua=蘭州

37、理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書13超過這個(gè)值。這就是晶閘管的熱限制。一般散熱器是個(gè)比器件外殼表面積和體積要大的金屬體，與期間緊密安裝器件內(nèi)產(chǎn)生的熱量先傳遞到管殼，再由管殼傳遞到與之緊密接觸的散熱器上。散熱器一般都用熱的良導(dǎo)體做成，則熱量迅速傳遞到其面積很大的外表面上，再通過對流、傳導(dǎo)、輻射等形式散逸到環(huán)境介質(zhì)（空氣、水或其他介質(zhì)）中去。散熱器的選擇為 JHD 06-0239 25030083五、軸流風(fēng)機(jī)2000-2200 轉(zhuǎn)分,AC 220V 50H線速度：6m/s 體積：22022025 11011025 15W/17W 六、直流穩(wěn)壓電源控制電路中的運(yùn)放需要用直流穩(wěn)壓提供工作電壓，所以用集成穩(wěn)壓電源

38、來提供所需工作電壓。集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應(yīng)用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關(guān)式穩(wěn)壓器三大類78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，采

39、用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠。78xx系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：1腳為輸入端，3腳為接地端，2腳為輸出端，（見下圖）使用十分方便。 W78XX213圖 4-7 78xx 系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下圖所示，為三端穩(wěn)壓器的基本接法。這是一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC 采用集成穩(wěn)壓器蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書147805，C1、C2 分別為輸入端和輸出端濾波電容，電容 C1 用以抵消因輸入線長所產(chǎn)生的電感效應(yīng)井消除自激振蕩；C2 是為了改進(jìn)穩(wěn)壓電路的暫態(tài)響應(yīng)，即瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。C1，C2 的取值一般為 0.1F 至幾個(gè)微法，兩

40、電容應(yīng)直接與引腳根部相連。當(dāng)輸出電壓較大時(shí)，7805 應(yīng)配上散熱板。3C2U2U112C1 W7805圖 4-879xx系列集成壓器是常用的固定負(fù)輸出電壓的三端集成穩(wěn)壓器，除輸入電壓和輸出電壓均為負(fù)值外，其他參數(shù)和特點(diǎn)與78xx系列集成穩(wěn)壓器相同。79xx系列集成穩(wěn)壓的三個(gè)引腳為：1腳為接地端，3腳為輸入端，2腳為輸出端。312 W79XX圖 4-979xx系列集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路也很簡單。下圖所示為輸出-5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路，IC采用集成穩(wěn)壓器7905，輸出電流較大時(shí)應(yīng)配上散熱板。 W7905C121U1U2C23圖 4-10蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書15同時(shí)運(yùn)用 78xx 和 79x

41、x 穩(wěn)壓器，可以組成正、負(fù)對稱輸出的穩(wěn)壓電路。下圖所示為5V 穩(wěn)壓電源電路，IC1 采用固定正輸出集成穩(wěn)壓器 7805，IC2采用固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器 7905，VD1、VD2 為保護(hù)二極管，用以防止正或負(fù)輸入電壓有一路未接入時(shí)損壞集成穩(wěn)壓器。231U2C4C3 W7905.3C2U2U112C1 W7805圖 4-11這里我們用直流24V電源，以及供給運(yùn)放的工作電壓正負(fù)15V電壓。7同步變壓器的選擇：根據(jù)整流變壓器的連接組別，合理配合使用同步變壓器。本次試驗(yàn)中使用的兩種組別，整流變壓器為：/Y-11,則同步變壓器選擇：Y/Y-12。整流變壓器為：Y/Y-12，同步變壓器選擇為：/Y-1。 同

42、步變壓器選擇的原理由下節(jié)觸發(fā)單元中所介紹。4.1.3 主電路的保護(hù)及元件選擇與其它電子電器元件相比，晶閘管過載能力很差，也就是說它超過其額定電壓、電流的能力很差。晶閘管的額定電壓（即生產(chǎn)廠出廠所標(biāo)的耐壓）為擊穿電壓 80。在使用中，施加其上的電壓哪怕是極短的時(shí)間接近或達(dá)到擊穿電壓，元件就要損壞。根據(jù)機(jī)械工業(yè)部和電子工業(yè)部頒布的標(biāo)準(zhǔn)，過電流能力由浪涌電流決定，如 3CT5A 晶閘管的浪涌電流為 90A。這個(gè)數(shù)值但起來似乎很大，但是不要忘記一個(gè)重要的前提：他只允許在 0.01s 的時(shí)間之內(nèi)，如時(shí)間增加，允許過電流將大大減小，5s 內(nèi)為 10A,5min 內(nèi)為 6A。然而在使用過程中會(huì)有各種因素使元

43、件過載，如： 電源電壓瞬態(tài)變化，晶閘管本身的開關(guān)作用，雷擊閃電等都會(huì)出現(xiàn)過電壓。 負(fù)載變化以至短路，如直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)床切削量過大，機(jī)械設(shè)備上卡住以蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書16及負(fù)載完全短路會(huì)出現(xiàn)很大的電流。 控制及觸發(fā)電路或主電路失誤，如你便電路逆變失敗會(huì)出現(xiàn)過電流。 在由多個(gè)晶閘管組成的電路中，如某一元件損壞會(huì)導(dǎo)致其余元件過載而損壞。這樣就要對晶閘管采取措施，加以保護(hù)。一、一、過流保護(hù)通常在設(shè)計(jì)晶閘管電路中采用快速熔斷器、快速過流繼電器和電子開關(guān)做過流保護(hù)，采用快速熔斷器是常用的簡單方法?？焖偃蹟嗥鞯慕臃ㄈ缦聢D所示：熔斷器 RD圖 4-12選擇快速熔斷器的原則是：a.熔斷器的額定電壓應(yīng)大于

44、電路上正常工作電壓。b.熔斷器的額定電流應(yīng)略大于晶閘管的額定電流。不過，熔斷器的電流是有效值，而晶閘管的額定電流是平均值，兩者要進(jìn)行換算，對正弦波來說。1.57II=(平均)（有效）熔斷器的選擇：根據(jù)晶閘管得有效電流值及選擇原則可知： 其中為熔斷器的額定值；為晶閘管的額定值。1.57II=(平均)（有效）I(平均)I（有效）則=1.57120=188.4200AI(平均)因?yàn)槿蹟嗥鞯念~定電壓應(yīng)大于電路上的正常工作電壓，所以應(yīng)選 RSL3 系列的熔斷器額定電壓取 750V，額定電流取 200A 其中 R 表示熔斷器；S 表快速；L 表為螺旋型。二、二、過壓保護(hù)a.與晶閘管并聯(lián)的阻容吸收回路在晶閘

45、管陰陽極之間經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生過電壓，例如，在某些存在電感電路中，當(dāng)晶閘管由導(dǎo)通到截止時(shí)，特別是加反向電壓使其迅速截止時(shí)，電流變化很大，即di/dt 數(shù)值很大，因而在電感 L 上的感應(yīng)電動(dòng)勢 Ldi/dt 將會(huì)很大，其值可達(dá)工作電蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書17壓降值的幾倍。這個(gè)由關(guān)斷產(chǎn)生的過電壓，如不擬制就會(huì)使晶閘管擊穿。所以通常在晶閘管的陰陽極之間并聯(lián)一阻容吸收回路，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?，所以它能吸收晶閘管兩端瞬時(shí)的過電壓。電阻 R 的作用是：當(dāng)晶閘管再次導(dǎo)通時(shí)，C 通過 R 和晶閘管放電，起到限制放電電流的作用。另外，R 還可以擬制回路可能出現(xiàn)的振蕩。R 和 C 的數(shù)值可由下表選出：晶閘管容

46、量（A）5102050100200C()fm0.050.10.150.20.250.5R()W10010080402010換相過壓吸收器的選擇：C1C6：根據(jù)上表可看出，可選 0.5fmR1R6：可選 20，功率大于 12W。Wb.接在二次側(cè)的阻容保護(hù)電路利用電容器吸收過電壓，實(shí)際上就是把過電壓的電磁能量變成靜電能量存儲(chǔ)在電容器中，而電阻是防止電容與電感產(chǎn)生諧振。如下圖所示中，電阻、電容串接成三角形，再接到變壓器次級上。這種R、C 吸收電路，電容器 C 的值與變壓器的容量成正比，而與變壓器次級的相電壓成反比，一般取幾微法，R 值與 C 成反比，一般取幾十歐姆。圖 4-13下圖為電阻、電容串聯(lián)，

47、然后結(jié)成星型，再接到變壓器次級上。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書18圖 4-14阻容保護(hù)三角形聯(lián)接時(shí)，電容器的電容量小但耐壓要求高；阻容保護(hù)星型聯(lián)接時(shí)，電容器的電容量要大，但耐壓要求低、電阻值也?。煌ǔＴ龃驝能降低作用到晶閘管上的電壓：和，但過大的 C值不僅增大體積，而且使 R的功耗增diLdtdvdt大，并使晶閘管導(dǎo)通時(shí)的上升。增大電阻 R有利于抑制振蕩，但過大的 R不僅didt使抑制振蕩的作用不大，反而降低了的效果，并使 R的功率增大，所以一般diLdt希望R小一些（約5100）。二次側(cè)阻容保護(hù)參數(shù)計(jì)算：如上節(jié)圖所示，變壓器二次繞組為 Y 接法和阻容保護(hù)電路為 D 連接。對此，可首先按聯(lián)接的阻

48、容保護(hù)計(jì)算公式(1)和式(2)計(jì)算出 Y 接時(shí)的 RY和 CY。C () （）2026%/()iS UFmfmR （） （）2202 3/%/ %kUSUiW 式中 S 變壓器每相平均計(jì)算容量，VA； U2變壓器二次側(cè)相電壓有效值，V； I0%變壓器勵(lì)磁電流百分值，101000kVA 的變壓器取 4%10%； U k%變壓器的短路電壓百分值，101000kVA 的變壓器為 5%10%。本設(shè)計(jì)中，U2 = 250/V ， I2 = IT， 取 I0%為 8%，U k%為 8%。f 取32工頻 50Hz。 =56.132A2231()2TdaIIdtpwp=22332dIpp-= 56.132A2

49、I = 視在功率為：S= U2I2 =250/56.1320.92=7453.8VA3 代入上式 =6.98722502.537453.8RW =0.1726 8%7453.82503Cfm 這里取 R 為 10，C 取 1Wfm為降低電阻的溫度，電阻功率應(yīng)選電阻上可消耗功率值的2倍左右。電阻R的蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書19功率近似計(jì)算為：22222122(2 3)(2) ()(1 2)(2)()RfCR CVPfK CRK CVpp11V14腳和15腳分別為正負(fù)半周對應(yīng)的脈沖輸出端4腳和2腳分別為14腳和15腳的反相脈沖輸出端，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活選用.所產(chǎn)生的脈沖寬度分別由12腳和13腳

50、外接的電容值決定，3腳和7腳為邏輯脈沖輸出端，每個(gè)電源周期翻轉(zhuǎn)兩次.6腳為脈沖封鎖端，由6腳電平控制.當(dāng)=“1”時(shí)，解除封鎖。當(dāng)=“0”時(shí)，封鎖有效，6V6V它是為系統(tǒng)過流、過壓或進(jìn)行其它控制而設(shè)立的控制端.TCA785的各腳波形見圖2所示。 圖4-18 TCA785原理圖蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書26圖 4-19 TCA785波形圖4.2.3.其主要技術(shù)指標(biāo)如下a直流工作電源：918V；b同步電壓 ：2V(峰值應(yīng)小于直流工作電源)；c移相范圍：0 180 ；60a60ad輸出電流不大于450mA；e脈沖均衡度為1.5 ；60af脈沖前沿小于1s；g鋸齒波形幅度（VS-2）V；h最高工作頻率：

51、10500Hz；i. 工作溫度范圍：軍品 -55+125 工業(yè)品 -25+85 民品 0+70；j. 輸出脈沖高、低電平幅值分別為VS和0.3V；k. 同步電壓隨限流電阻不同可為任意值；l. 最高工作頻率：10500Hz；4.2.4 使用 TCA785 實(shí)現(xiàn)相控整流單相電路只需一支TCA785集成觸發(fā)器三相電路則用三支TCA 785組成三相觸發(fā)電路。通過輸人電阻將三支TCA785的11號輸入控制端接在一起，以保證各相脈蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書27沖移相的一致性，輸出電壓對稱。實(shí)現(xiàn)三相橋式相控整流的一般方法是利用三相同步變壓器從電源進(jìn)線端引入三路同步信號，這樣，將同步信號整形后分別輸?shù)饺琓C

52、A785（編號為A、B、C）的5腳，就能控制6只晶閘管，然后通過引腳復(fù)用即可實(shí)現(xiàn)雙窄脈沖方式驅(qū)動(dòng)。雙窄脈沖方式由于驅(qū)動(dòng)脈寬窄，因而可以有效地減小驅(qū)動(dòng)用脈沖變壓器的體積，防止磁芯飽和。該方法的主電路及同步變壓器如圖3 所示，三片TCA785 芯片的引腳與所控制的晶閘管的對應(yīng)關(guān)系如表1 所列。晶閘管通過一個(gè) / Y 型同步變壓器為TCA785 提供同步信號，當(dāng)進(jìn)線相序（如圖2 所示）為正序A、B、C 時(shí)，同步變壓器的三個(gè)輸出端所對應(yīng)的中性點(diǎn)的實(shí)際電壓向量為AC、BA、CB，將AC 接至TCA785（A），BA 接至TCA785（B），CB 接至TCA785（C），即可實(shí)現(xiàn)正序輸入時(shí)晶閘管的同步驅(qū)動(dòng)

53、?，F(xiàn)以T5 T1 換流為例進(jìn)行分析：T5 至T1 管自然換流點(diǎn)滯后于A 相由負(fù)到正過零點(diǎn)30度，即TCA785（A）的15 腳輸出至少應(yīng)該滯后于該過零點(diǎn)30度，而電壓AC 由負(fù)到正過零點(diǎn)正好滯后于A 相30度，因而用AC 作為TCA785（A）的同步信號就可以實(shí)現(xiàn)最大范圍的移相控制。其它晶閘管的分析與此類似，即用相應(yīng)的線電壓代替相電壓作為同步信號。圖4 所示是一個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。從A 相的自然換流點(diǎn)開始，上、下橋臂晶閘管驅(qū)動(dòng)順序分別為：1133551 和6224466。圖 4-20 相控整流部分電路圖上所示電路圖的同步信號輸入是由整流變壓器二次側(cè)給出，“*”為其同名端。下圖為接入同步信號后，整

54、流橋正常工作時(shí)的時(shí)序圖。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書28圖 4-21 正序輸入時(shí)整流橋正常工作時(shí)序圖 三片TCA785 引腳及其對應(yīng)的晶閘管TCA785引腳晶閘管晶閘管785（A）15腳T1T6785（C）14腳T2T1785（B）15腳T3T2785（A）14腳T4T3785（C）15腳T5T4785（B）14腳T6T5蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書294.2.5 同步變壓器 a)a)變壓器基礎(chǔ)知識(shí)： 把繞組的出線端分成首短或?yàn)槎?，并?biāo)上字母的這種標(biāo)志方法有兩種標(biāo)法：一種辦法是把變壓器原、副繞組的同極性端標(biāo)為首端，如下圖(a)和(d)所示；另一種辦法是原、副繞組不同極性端標(biāo)為首端，如下圖的(b)和

55、(c)。但是，不論采用哪種標(biāo)法，在研究就兩個(gè)繞組感應(yīng)電勢的相位問題時(shí)，規(guī)定采用尾端指向首端的電壓為正。圖 4-22b)b)同步變壓器的用途：TCA785需要檢測三相交流電壓的相位以實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，同步變壓器就是用于檢測交流電壓過零點(diǎn)。具體工作原理前節(jié)已敘述過。c)同步變壓器的連接組別選擇：在下圖的接法里，是把原、副邊同極性端作為首端?，F(xiàn)在我們要研究一臺(tái)變壓器，由于原副邊有不同的連接方法，他們原副邊對應(yīng)的線電勢之間有什么樣的相位關(guān)系。解決這個(gè)問題還得回到研究變壓器原、副邊相電勢的相對相位關(guān)系上，同一相原、副邊的兩個(gè)繞組，首端是同極性端，它們的電勢應(yīng)相同，否則相位應(yīng)相反。在如圖下的標(biāo)法中，EA，EB

56、，EC分別應(yīng)和Ea,Eb,Ec同相位。用鐘表法表示，例如：把高壓邊線電勢用EAB作為分針指向鐘面上的12；低壓邊的線電勢，這是必須用對應(yīng)的線電勢作為時(shí)針，看Eab在鐘面上的指向是什么。這種情況，Eab也是指向12，因此，我們把這種接法叫做Y/Y-0連接組。這里還有其他連接組別，如果高壓側(cè)的三相標(biāo)號A、B、C保持不變，把低壓側(cè)蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書30的三相標(biāo)號a、b、c順序改標(biāo)為c、a、b，則低壓側(cè)的各線電壓向量將分別轉(zhuǎn)過120，相當(dāng)于短針轉(zhuǎn)過4個(gè)鐘頭；若改標(biāo)為b、c、a，則相當(dāng)于短針轉(zhuǎn)過8個(gè)鐘點(diǎn)。因60a而對Y-Y連接而言，可得0、4、8、6、10、2等六個(gè)偶數(shù)組號，對Y-D連接而言，可

57、得11、3、7、5、9、1等六個(gè)奇數(shù)組號；總共可得12個(gè)組號。圖 4-23同步變壓器的連接組別為Y-Y/10（如下圖），因?yàn)檎髯儔浩鳛?Y11連接時(shí)，變壓器輸出電壓滯后于進(jìn)線電壓30 ，輸出分別為A、B、C相。而同步60a變壓器輸出的電壓應(yīng)滯后整流變壓器輸出電壓30 ，輸出實(shí)際電壓向量為60aAC、BA、CB現(xiàn)以下T5-T1換流為例進(jìn)行分析，T5至T1管自然換流點(diǎn)滯后于AC電壓相由負(fù)到正過零點(diǎn)30 ，即TCA785的15 腳輸出至少應(yīng)該滯后于該過零點(diǎn)30 。而60a60a電壓A由負(fù)到正過零點(diǎn)正好滯后于AC電壓相30 。因而用A作為TCA785的同步60a信號就可以實(shí)現(xiàn)最大范圍的移相控制。同步

58、變壓器所出電壓A、B、C分別接至TCA785（A）、TCA785（B）、TCA785（C）。T1T2T0T3T1F2L11F3F4L12L13同步變壓器接法圖 4-24同步變壓器的輸入電壓由整流變壓器二次側(cè)提供，經(jīng)過合適的變比，輸出給TCA785的5腳。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書314.2.6 TCA785 的電路連接說明TCA785的電路連接圖如下圖所示B10R73R72Rp21VD24C26VD23C24R70+15VRp20R71C25C23C22+15V1216113659TCA785111415圖 4-25從同步變壓器過來的信號都是正弦信號，由于TCA785時(shí)利用檢測過零點(diǎn)的原理來實(shí)

59、現(xiàn)同步的，因此，如果正弦波的幅值過小，那么，就不能提供清晰的過零點(diǎn)，同時(shí)，電磁干擾也可能導(dǎo)致過零點(diǎn)檢測錯(cuò)誤，但是，正弦波的幅值過大又會(huì)超過芯片的同步電壓輸入范圍，所以應(yīng)當(dāng)將同步信號正形成方波，具體接法如上所示，電路主要是通過電阻實(shí)現(xiàn)限流分壓的，并利用D1、D2反并限幅（管壓降為V左右）連接在地和管腳5上將一正弦波變?yōu)榉讲?。本電源中，同步變壓器的變比?.3：1，副邊電壓為75V，副邊電壓之所以選得較高，是因?yàn)檎也ǚ翟礁撸^零點(diǎn)處的斜率越大，二極管導(dǎo)通越迅速，輸出越接近理想方波。但濾波電容C26不可過大，否則會(huì)引起同步信號相位的偏移。5腳接滑動(dòng)變阻是為了將同步變壓器輸出的電壓調(diào)整為合適使用的

60、電壓。9腳滑動(dòng)變阻可以調(diào)整10腳輸出三角波的幅值。6腳接+15V電壓表明封鎖腳已經(jīng)不起作用了，不能封鎖該芯片。其他管腳全部不用，全部開路。同步變壓器輸出的同步信號從B口進(jìn)入TCA785，14和15腳輸出觸發(fā)脈沖。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書324.2.7 元器件選擇 根據(jù)芯片要求和工程經(jīng)驗(yàn)，器件選擇如下： 電容器： C22選電容值為0.1F,額定電壓為63V, 型號為CT4; C23選電容值為100F, 額定電壓為50V, 型號為CD; C24選電容值為1000pF, 額定電壓為25V, 型號為CC4; C25選電容值為0.047F, 額定電壓為63V, 型號為CT4; CD 表鋁電解電容器；C