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1、目录 1. 引言 .12. 直流电机参数及设计基本要求 .22.1 直流电机参数.22.2 设计要求 .23. 整流电路的设计.24. 主电路设计及参数计算 .34.1 主电路设计.34.2 参数计算 . 45.保护电路的设计.55.1 过电压保护. 55.2 过电流保护.65.3 关断缓冲保护.76. 触发电路设计.77.整体电路的设计.98.课程设计总结.10参考文献.101基于相控整流的直流电机调速系统的设计引言当今，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展， 整流电路广泛 应用于工业生活中。电力电子器件的发展是电力电子技术发展的基础，也是电力电子技术发展的 动力，电力电子技术的每
2、一次飞跃都是以新器件的出现为契机。电力电子器件的 发展方向主要体现在以下六个方面：大容量化；高频化；易驱动；降低导通压降； 模块化；功率集成化。直流电机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要 调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。晶闸管问世后，生产出成套的晶 闸管蒸馏装置，组成晶闸管-电动机调速系统，和旋转变流机组及离子拖动变流装 置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大的提高，而且在技术 性能上夜显示出较大的优越性。随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛。由于电力电子装 置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能 10%40%
3、，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节。1基于相控整流的直流电机调速系统的设计1.直流电机参数与设计基本要求1.1 直流电机参数1） PN2） U N3） I N4） nN5） l3kW220V17.5 A1500r / min1.21.2 设计要求利用相控整流技术，构成电机直流调速系统，设计该系统的原理图，并计算晶闸管的额定电压和额定电流。 输入交流电源：三相380V10% ， f50Hz直流输出电压：0220V2.整流电路的设计直流电动机由单独的可调整流装置供电，晶闸管相控整流电路有单相，三相， 全控，半空等，调速系统一般采用三相桥式全控整流电路，不宜用三相半波的原 因是
4、其变压器二次电流中含有直流分量。本设计中直流电动机采用三相桥式全控 整流电路作为直流电动机的可调直流电源。通过调节触发延迟角a 的大小老控制 输出电压U d 的大小，从而改变电动机 M 的电源电压。三相桥式全控整流电路如图所示：图 1 三相桥式全控整流电路原理图2基于相控整流的直流电机调速系统的设计三相桥式全控整流电路的特点是：每个时刻均需 2 个晶闸管同时导通，形成向负载供电的贿赂，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。对触发脉冲也有一定的要求，6 个晶闸管的脉冲按VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的顺序，相位依次差 60 ，共阴极组的VT1VT3VT5的
5、脉冲依次差120 ，共阳极组VT4臂脉冲相差180 。VT6VT2 也依次差120 ，同一相的上下两个桥图 2 三相桥式全控整流电路电感性负载时a30 的波形3.主电路设计及参数计算3.1 主电路设计系统主电路采用三相桥式全控整流电路，系统主电路如图 3 所示：3基于相控整流的直流电机调速系统的设计图 3 系统主电路在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流瞬态过电压保护及滤波，晶闸并联 电阻和电容构成关断缓冲，快速熔断器直接与晶闸管串联，对晶闸管起短路过电 流保护作用。综合整流3.2 参数计算1 次级电压U 2 的计算，影响U 2 值的因素有：1） U 2 值的大小首先要保证满足负载所需求的最大直
6、流值U d2） 晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降Ut3） 变压器漏抗的存在会产生换相压降4） 平波电抗器有一定的直流电阻，当电流经过该电阻时就要产生一定的电压降5） 电枢电阻的压降当整流电路采用三相桥式全控整流时，且整流变压器采用 Y 型联结，一般情况下U 2 与U n 有以下关系（根据经验公式）：3U 20.95 1.0 U N0.95 1.0220209220VU 2120.67 127.02V取U 2127V2 次级电流 I 2 及变压器容量的计算I 2K12Id ， K12 为各种接线形式时变压器次级电流有效值和负载电流平均值之比。 K12 取 0.816，且忽略变
7、压器一二次侧之间的能量损耗，故I 20.816 17.514.28 AS1 / 2 S1S2m1U1I1m2U2 I23 127 14.285.44kVA4基于相控整流的直流电机调速系统的设计3.2 晶闸管参数的计算1）晶闸管额定电压UTN通常选取晶闸管的U DRM 和U RRM 中较小的标值作为该器件的额定电压，但是在选用时要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所能承受的峰值电压的2-3 倍。应为采用三相全控桥所以U M6U 2 ，晶闸管的额定电压为：UTN取UTN236U 2900V 。236 127622.17933.25V2）晶闸管额定电流 ITN按电流的有效值来计算电流额定
8、值。 IT AV1.52K fb I max ， K fbKf / 1.57 Kb 由整流电路形式而定，Kf 为波形系数，Kb 为共阴极或共阳极电路的支路数。当a0时，三相全控电路 K fb0.367 ，IT AV1.52K fb I max1.520.36717.5 1.211.56 15.41A ，取 ITN4.1 过电压保护1）直流侧过电压保护15 A4.保护电路的设计当直流侧快速开关断开或桥臂快熔熔断时会产生过电压，用压敏电阻一直过电压或用单相 VTS。我们采用压敏电阻。具体电路如图 4：图 4 直流侧过电压保护2）交流侧过电压保护交流侧过电压保护电路如 5：5基于相控整流的直流电机调
9、速系统的设计图 5 交流侧过电压保护电路在变压器次级并联 RC 电路，以吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转 换为电容器的电场能而存储起来，串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一 部分能量并且抑制 LC 贿赂可能产生的震荡。4.2 过电流保护对于频繁操作的电动机，通常用电磁式过流继电器座短路保护。1） 根据电流种类，选择继电器形式。2） 继电器而定电流大于或等于电动机的而定电流。3） 继电器动作电流的整定值 If d值。1.1 1.3I g ，式中 I g 为电动机起动电流的最大常用的短路过电流保护器件为快速熔断器。选择快熔时应考虑：1） 电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定。2） 电流容值按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定。3） 快熔的 值应小于被保护器件的允许 值4） 为保证熔体在正常过载情况下不熔断，应考虑器时间-电流特性。 此次设计采用快熔作为短路过电流保护装置，如图 6：
