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1、1一 、 主电路设计：（一）系统主电路主要由触发电路、脉冲隔离、功率开关（晶闸管） 、电源及负载组成。负载选择灯泡或者电阻要根据设备配置情况而定。电路分析:三个晶闸管按共阴极接法连接,这种接法触发电路有公共端，连线方便。 示意图如图 1-1 所示：图 1-1三相桥式全控整流电路示意图（二）整流变压器的选择与计算：在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电压与电压不一致；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔离，故通常均要配用整流变压器。（1）整流变压器的电压 整流变压器的一次侧直接与电网相连，当一次侧绕组 Y 接时，一次侧相电压 等于网相电压;当一次侧接时，一次侧相电压1
2、U等与电网线电压。2U整流变压器的二次侧相电压 与整流电路形式、电动机额定电压 、2 nU晶闸管装置压降、最小控制角 min 及电网电压波动系数 有关，电网电压波动系数，一般为 0.91.1 单相全控桥 A=0.9，B=COS = ，可30。 2按下列近似计算 2 1.020310.53.92znKUU VAB 2式中 为安全系数，一般取为 1.051.10 左右。zK（2）见表 92 知 ， 。根据计算公式，11nIK221nIK整流变压器的电流计算如下： 22195. 95.nIKI A11 30.148.32UI（3）整流变压器的容量计算如下( )12m 222111121310.595
3、.29652.720148.32629652.7326319.382SmUI VASI VASS VA（三）整流元件的计算与选择（1）整流元件的额定电压 knU整流元件的额定电压 与元件实际承受的最大峰值电压 有关，kn mU即 222310.5mUU2332310.5137.3kn m V:31.595.143.25mnII A式中 ， （23）为安全系数，要求可靠性高时取较大值。=1.5（2）整流元件的额定电流 TI整流元件的额定电流 与最大负载电流 有关，即TI mI1.52.020.451.95.128.93T fbmI KI A:式中 为计算系数，见表 93， =0.45；（1.52
4、.0）为安全fbK fbK系数。（四）电抗器的计算与选择查表 94 可知，对于单相全控桥， ， ， ，10dfHz1.2uS12.85K3.18BK为了提高晶闸管装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性，通常需在直流侧串联带有空气隙的铁心电抗器，其主要参数为额定电流和电感量 ，由已知数据，根据计算公式求如下数值。nI kL（1）用于限制输出电流脉动的临界电感 （单位为）mL 3 32 1.230.510 10.123.4%9.5umdinSUL mHfI 式中 为电流脉动系数，取 5%20%。iS为电压脉动系数；u4为输出电流脉动的基波频率，单位为 Hz。df与 与电路形式有关。uSdf（2）用
5、于保证输出电流连续的临界电感 （单位为 mH）1L121min.85310.579.2.6KUL mHI 式中 为要求的最小负载电流平均值，单位为 A；inI为计算系数。1K（1） 直流电动机的漏电感 （单位为 mH）aL3 382010 1012.9221759.5DnaKUL mHpI 式中， 为计算系数，对于一般无补偿绕组电动机， =8-DK DK12；其余参数为电机额定值。（2） 折合到整流变压器二次侧的每相漏电感 （单位为 mH）BL2%3.180.5%0.5210 9.BkBnKUuL mHI式中 为变压器的短路比，一般取为 5%；ku为计算系数。BK（3） 实际应该串入的平波电抗
6、器电感 （单位为 mH）kL1max, 279.212.920.526.9mk aBLLLL mH式中， 表示取最大值。ax（4） 电枢回路总电感 L526.912.920.5279.2kaBLLL mH（五）电阻的计算（1） 电动机电枢电阻 aR2 2112095.1700.42 .nnaUIPR （2） 整流变压器折合到二次侧的每相电阻 BR2 2max2 319.81195%3.419 5.BsRI式中 为变压器的最大效率，一般取为 95%。max（3） 整流变压器漏抗引起的换向重叠压降所对应的电阻 hxR224450.521.04BBhx BXfLR fL（4） 电枢回路总电阻 R20
7、.4.61.0423.415.49khxBaRRR为平波电抗器的电阻， ，所以k NPkW，因此， =0.6020.4.8kakR（六）时间常数的计算（1） 电磁时间常数 1T3179.2100.145.4LT sR6（2） 电机时间常数 mT2095.0.40.3min/6naeUIRC Vr9.59.50.32.865.in/meCVr22 2.5.59147.5aGDGDNm2147.92.51375350.32.865memRT sC（七）保护元件的计算与选择1交流侧阻容过压保护（1） 交流侧过压保护电容（单位为 ）的计算公式是uF02 2%251735.41.790.iSC uFU
8、式中，S为整流变压器的平均计算容量，单位为 VA；为变压器励磁电流百分数，单相变压器励磁电流百分数0%i=5%，电容的交流电压值应大于或等于 1.5Uc，Uc 是阻容两端0i正常工作时的交流电压的有效值。（2）交流侧阻容过压保护电阻的计算公式是 2 20%6.96.9310.538.9172.4kuURSi 为变压器短路比，对于 101000KVA 的变压器， 为%k %kU5%10%，取 5%，电功率 P 可在下列范围内取2 22 21 1231RfKCUfKCR: :7式中：R 和 C 为上述阻容计算值f 和 为电源频率（Hz）和二次侧相电压（V） ， （23）和（12）2U为安全系数；
9、为计算系数，单相1K1K为计算系数，单相 ；对于三相半波阻容 接法，2 20，阻容 Y 接法， ；对于三相桥式，阻容 接法，450，阻容 Y 接法，29K23K当 CR0.5ms 时，所选 值接近于上式之左方所选 值接近于上式之631.79038.90.610.2CRmsRP右方 2 22 3621 3.451.68021.7903.571RPfKCRU W : :2交流侧压敏电阻过压保护（单相电路用一只压敏电阻）（1） 压敏电阻的额定电压 1mAU10.80.9mmAUU:11.43.603.80.80.8mmA V式中，Um 为压敏电阻承受的额定电压峰值，单位为 V；为电网电压升高系数，取
10、 1.051.10；（0.80.9）为安全系数。（2） 压敏电阻的通流容量 yI220505.816yI II A:（3）压敏电阻的残压（限压值） yU81360.81.04yymAUK V式中, 残压比。当 时， ；当 时，y 0yIA1.82.0yK: 3yIKA。压敏电阻的残压 必须小于整流元件的耐压值。3yK3直流侧阻容和压敏电阻过压保护：可参照交流侧的计算方法进行计算。4晶闸管元件过压保护（1） 限制关断过电压的阻容 RC 的经验公式3 32410275.3100.1507TCI uF:， 103R: 20R2 20.450.4539.04372mRUP W式中 C 的单位为 ；R
11、的单位为 ； 的单位为 W。uFRP电容 C 的交流耐压值大于或等于 1.5 倍的元件承受的最大电压 。mU5晶闸管装置的过流保护（1） 直流侧快速熔断器熔体额定电流 1.51.5.83.7kRznII A（2） 交流侧快速熔断器熔体额定电流 21.51.5.83.7kRjII A（3） 晶闸管元件串联快速熔断器9熔体额定电流 1.571.57.318.27kRTI I A（4） 总电源快速熔断器熔体额定电流 1.5.578.518.25kRDII A所有快速熔断器的额定电流均需大于其熔体额定电流；快速熔断器的额定电压均应大于线路正常工作电压的有效值。（5）直流侧过流继电器 动作电流小于或等于
12、 1.2 nI（6）交流侧过流继电器 动作电流小于或等于（ 1.11.2）2I交直流侧过流继电器的额定电流均应大于或等于其动作电流，额定电压应大于或等于正常工作电压。10二、控制电路的设计转速、电流双闭环不可逆直流调速系统，变流装置采用单相全控桥整流电路，已知基本数据如下：直流电动机电机型号 Z2-91-2， ， 17nPKW20nUV， ，95.nIA60/minNnr2259.0aGDkgm变流装置： , 0.5sTs021dsctUK电枢回路总电阻： 2.849R时间常数： 107Ts0.37mTs电流反馈： *100.19/.5.8imidnUVVAIIA转速反馈： *100.17.m
13、in/6/minnomUVVrr设计要求：稳态指标：无静差；动态指标： （按退饱和方式计算）%10;in（一） 电流环的设计电流环的等效静态结构图111确定时间常数（1） 整流装置滞后时间常数 0.5sTs（2） 电流滤波时间常数 0.1oiTs（3） 电流环小时间常数 0.15isoiTTs2选择电流调节器结构根据设计要求 ，因此可按典型型系统设计。取工程参数%10i， 因要求无静差，所以电流调节器选用 PI 型。0.69iKT其传递函数为 1piACRsiKsW3 择电流调节器参数ACR 超前时间常数 10.278iTs电流环开环放大系数要求 时，应取，因此 %i0.69iKT0.690.
14、694615iiKT于是，ACR 的比例系数为 120.278.49461.3ipisRK4.计算调节电阻和电容选择 ACR 输入电阻 ，则 ，02RK01.3927.83ipiRK取 ， 28iRK63.781.2iiCuF滤波电路 近似条件检验630.0.52oiiT电流截止频率为： 14ciiWKs5.校验近似条件（1） 晶闸管整流装置传递函数近似条件 ，现在13cisWT满足近似条件16.730.5s sT（2） 忽略反电动势对电流环影响的条件 ，现在13cimWT满足近似条件11330.90.37.28mT（3） 小时间常数近似处理条件 ，现在13cisoiWT满足近似条件1147.0.5.soiT电流超调量 满足设计要求%i13（二） 转速环的设计转速环的等效动态结构图如下1 确定时间常数（1） 电流环等效时间常数 电流环已按典型型系统设计，则 20.15.3iTs（2） 转速滤波时间常数 0.2onT（3） 转速环小时间常数 0.5ionTs2 选择转速调节器结构转速设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节
