可逆变流装置的设计要点.docVIP

武汉理工大学华夏学院 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 电力电子技术课程设计 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 黄标 10212411322 学 生 专 业 班级 自动化1113 指 导 教 师 姓名 李莉 课程设计起止日期 2014、1、6—2014、1、10 一、课程设计项目名称 可逆变流装置的设计 项目设计目的及技术要求 设计目的 设计可以实现四象限运行的可逆变流装置的主电路及其控制保护电路 技术要求及初始条件 1．直流电动机负载，电动机额定参数为：40KW，440V，104Ａ ，1000ｒ/min，电枢电阻Ra＝0.3Ω，电流过载倍数λ＝1.5， 2.进线交流电源：三相380V 3.性能要求：直流输出电压0-440V，最大输出电流156A，保证电流连续的最小电流为10A，采用三相桥式反并联可逆线路，电机可实现四象限运行。 4. 三相桥式反并联可逆线路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。 5.触发电路设计。触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。 6.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。 7.提供系统电路图纸不少于一张。 三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图 ) 3.1主电路设计 设计要求使用三相桥式反并联可逆线路，来实现电机的四象限运行，其线路通过控制正向组 第一象限对应正向电动状态，此时正向组工作于整流状态，电机作为电动机运行，变流装置输出电压和负载电流方向如图所示。 第二象限对应回馈制动状态，此时反向组工作于逆变状态，电机作为发电机运行，变流装置输出电压和负载电流方向如图所示。 第三象限对应反向电动运行状态，此时反向组工作于整流状态，电机作为电动机运行，变流装置输出电压和负载电流方向如图所示。 第四象限对应接向制动状态，此时正向组工作于逆变状态，电机作为发电机运行，变流装置输出电压和负载电流方向如图3-5所示。 3.2?变压器的额定容量的计算和选择 在理想情况下，三向桥式整流电路变压器二次侧相电压2E与最大整流直流电压Ud max的关系是：Ud max=2.34E2 在可逆系统中由于有最小逆变角限制的问题，因此：Ud max=2.34E2cosβmin 在理想情况下，Ud max等于电动机额定电压UVT，但实际中会受到各种影响，包括： 电网电压波动所造成的影响。电网电压不是在所有情况下都等于标准电压值的,?而是由一定的波动，即大部分时间内是小于或者大于标准电压值的。 晶闸管的管压降UVT。当晶闸管导通时其正向压降不为零，设其为UVT。在本次使用的三相全控桥反并联电路中总的晶闸管管压降为2UVT 整流变压器内阻的影响。变压器电阻也会对Ud max产生影响。 在考虑这几种影响的情况下，Ud max应该等于电动机额定电压UN加上晶闸管的管压降2UVT，另外考虑整流变压器内阻压降及电网电压波动，通常还需要再增加(10%～15%)。取UVT=1V，最小逆变角βmin=30o ，因此：Ud max=1.1（UN+2UVT）=486.2V 所以： 由于带有平波电抗器，所以变压器二次侧的电流波形为正负对称的矩形波，如图所示。可分解成基波与各次谐波。由于没有直流分量，因此它们都可以通过变压器的磁耦合反映到一次绕组中去。因此21ii和的波形基本相同。变压器二次侧电流的有效值为：=84.9A 一次侧和二次容量均为S=3E1I1=3E2I2=61.1KW 二次侧线电压为U2 ==415.7V 为考虑到工作负荷不会过重，并且变压器也容许一定过载，所以选取一台额定功率为61KW，Δ/Y?连接，U1=380V，U2=415V，I1=95A，I2=85A，的变压器 3.3?晶闸管的选择 流过晶闸管的电流的有效值为： 晶闸管的额定电流： 晶闸管承受的最大反向电压为： 晶闸管额定电流为： 选择额定电流为A60，额定电流为V1500的晶闸管作为整流器件。 3.4平波电抗器的选择 为了保证稳定运行时电流波形的连续，控制直流电流断续范围，在电枢回路中设置了平波电抗器。 电动机电枢电感 限制输出电流脉动的电感量 所以，平波电抗器的实际电感量为 3.5?晶闸管对电网和功率因数的影响 由于在电路中接有平波电抗器，所以负载电流时连续的，其工作时电压和电流的波形和感性负载类似，所以可以按照感性负载来讨论功率因数。则交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。 电流中仅含6k+1(k为正整数)次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与