直流电动机调压调速可控整流电源设计课程设计.docVIP

课程设计报告 课程名称 电力电子技技术 设计题目 直流电动机调速调压可控整流电源设计 学生姓名 学号 XXXX 起止日期 2014年2月——2014年3月 指导教师 摘要 现今直流电动机调压调速可控整流电源对调压范围、响应速度、工作效率、稳定性等各方面提出了很高的要求。本文通过三相桥式全控整流装置为直流电机提供可调电压，详细计算了满足设计要求的包括晶闸管、平波电抗器在内的主电路元器件参数，提供了一种集成的信号触发电路的设计方案，并且设计了通过并联阻容保护电路和快速熔断器实现过压过流保护的解决方案。在本文的最后提供了主电路所用元器件的明细表直流电动机调压调速可控整流电源（1）输入：三相交流电压380V10% ，频率 f = 50Hz。 （2）输出：直流电压：0～220V。 （3）要求：50～200 V范围内，直流输出电流额定值100A。 （4）要求：直流输出电流连续的最小值为10A。2.1.1整流装置 晶闸管可控整流电路的功率放大倍数在104以上，其门极电流可由电子信号直接控制，不需要如同直流发电机的大功率放大器。此外在控制的时效性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大的提高系统的动态性能。 2.1.2整流电路形式 而三相桥式全控整流电路，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；共阳极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流。因此变压器绕组中没有直流磁通势，可有效的避免直流磁化作用，每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器绕组的利用率。 2.1.3整流变压器 2.1.4保护元件与平波电抗器2.1.5主电路原理图 综上所述主电路原理图见下图2-1。 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α的大小来控制输出电压Ud的大小，从而改变电动机的电源电压。 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，形成向负载供电回路，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VT1-VT2-VT3 -VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°，共阴极组的VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT2、VT4、VT6也依次差120°，同一相的上下两个桥臂脉冲相差180°。 2.4系统工作原理 三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的。习惯上将晶闸管按照其导通顺序编号，共阴极的一组为VT1、VT3和VT5，共阳极的一组为VT2、VT4和VT6。 先分析若是不可控整流电路的情况，即把晶闸管都换成二极管，这种情况相当于可控整流电路的时的情况。即要求共阴极的一组晶闸管要在自然换相点1、3、5点换相，而共阳极的一组晶闸管则会在自然换相点2、4、6点换相。因此，对于可控整流电路，就要求触发电路在三相电源相电压正半周的1、3、5点的位置给晶闸管VT1、VT3和VT5送出触发脉冲，而在三相电源相电压负半周的2、4、6点的位置给晶闸管VT2、VT4和VT6送出触发脉冲，且在任意时刻共阴极组和共阳极组的晶闸管中都各有一只晶闸管导通，这样在负载中才能有电流通过，负载上得到的电压是某一线电压。 直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压Ud为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压Ud波形为线电压在正半周的包络线。 由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势Li，它的极性事阻止电流变化的。当电流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。电感的这种作用使得电流波形变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。 工作波形如图2-2。 图2-2 α=0时的工作波形 为便于分析，可以将一个周期分成6个区间，每个区间60°。6个晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 图2-3给出了α=30°时的波形。从ωt1角开始把一个周期等分为6段，每段为60°与α＝0°时的情况相比，一周期中Ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30°，组成Ud?的每一段线电压因此推迟30°，Ud平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中