電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

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1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)1三相全控橋式主電路設(shè)計(jì)1.1整流變壓器設(shè)計(jì)1.1.1整流變壓器設(shè)計(jì)原理在晶閘管整流裝置中，滿足負(fù)載要求的交流電壓往往與電網(wǎng)電壓不一致，這就需要利用變壓器來(lái)匹配；另外，為降低或減少晶閘管變流裝置對(duì)電網(wǎng)和其它用電設(shè)備的干擾，也需要設(shè)置變壓器把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離。因此，在晶閘管整流裝置中，一般都需要設(shè)置整流變壓器(僅當(dāng)晶閘管交流側(cè)電壓和電網(wǎng)電壓一致時(shí)可以省去)。1.1.2變壓器參數(shù)設(shè)定和選擇變壓器的一次側(cè)線電壓為380V，整流電路使用的變壓器是△-Y型連接。如果不計(jì)變壓器的勵(lì)磁電流，根據(jù)變壓器磁動(dòng)勢(shì)平衡原理可得一

2、次和二次電流關(guān)系式為：式中、——變壓器一次和二次繞組的匝數(shù)；K——變壓器的匝數(shù)比。即由上式可得變壓器的匝數(shù)比為1.7。由于整流變壓器流過(guò)的電流通常都是非正弦波，所以其電流、容量計(jì)算與線路形式有關(guān)。三相橋式半控整流電路計(jì)算如下：大電感負(fù)載時(shí)變壓器二次電流的有效值為I2=0.816Id=40.8A若電動(dòng)機(jī)額定工作時(shí)線路電流最大，由上式可得，二次側(cè)電流有效值為234A，則變壓器二次側(cè)容量為S1=3U2I2=27KV.A變壓器一次側(cè)容量為S1=3U1I1=27KV.AS=(S1+S1)/2=27KV.A15遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)1.2平波電

3、抗器參數(shù)計(jì)算即選擇在使用晶閘管整流裝置供電時(shí)，其供電電壓和電流中，含有各種諧波成份。當(dāng)控制角增大，負(fù)載電流減小到一定程度時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電流斷續(xù)現(xiàn)象，造成對(duì)變流器特性的不利影響。當(dāng)負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流電動(dòng)機(jī)的脈動(dòng)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通角減小，整流器等效內(nèi)阻增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，換相條件惡化，并且增加電動(dòng)機(jī)的損耗。因此，除在設(shè)計(jì)變流裝置時(shí)要適當(dāng)增大晶閘管和二極管的容量，選擇適于變流器供電的特殊系列的直流電動(dòng)機(jī)外，通常還采用在直流電路內(nèi)串接平波電抗器，以限制電流的脈動(dòng)分量，維持電流連續(xù)。一、若要求變流器在某一最小輸出電流時(shí)仍

4、能維持電流連續(xù)，則電抗器的電感可按下式計(jì)算：式中―交流測(cè)電源相電壓有效至。―要求連續(xù)的最小負(fù)載電流平均值。―與整流主電路形式有關(guān)的計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)附表2-1中的序號(hào)2。對(duì)于不同控制角，所需的電感量為本設(shè)計(jì)中的參數(shù)為：，，，臨界值。將以上所述參數(shù)代入式(2.8)可計(jì)算出本設(shè)計(jì)所需的臨界電感參數(shù)值，即：二、整流變壓器漏電感折算到次級(jí)繞組每相的漏電感按下式計(jì)算：15遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)式中―變壓器次級(jí)相電壓有效值。―晶閘管裝置直流側(cè)的額定負(fù)載電流(平均值)。―變壓器的短路比。100以下的變壓器??；―與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)，查附表2-1的

5、序號(hào)3。本設(shè)計(jì)，，，。將以上所需參數(shù)代入式(2.9)中可計(jì)算出漏電感的值，即綜上所述，根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電感為，可得使輸出電流連續(xù)的臨界電感量　　電抗器要選的值應(yīng)比大，故選的電感作為平波電抗器。1.3整流電路1.3.1整流器件的定額計(jì)算和選擇本設(shè)計(jì)采用晶閘管三相全控橋整流電路，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可得Idmax=75AIT(AV)=IT/1.57=27.61AIN=(2～3)IT(AV)=55.22～82.83(A)經(jīng)分析知，Um=2.45U2=539V則，15遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)UN=(2～3)Um=1078～1617(V)綜上所述，

6、選定額IN=60A，UN=1500V系列的晶閘管，通態(tài)平均電壓上限值由各制造廠根據(jù)合格的形式試驗(yàn)給出。此設(shè)計(jì)電路需要六個(gè)晶閘管，三相橋式晶閘管主電路圖如圖1-1所示。圖1-1三相橋式晶閘管主電路圖1.3.2晶閘管對(duì)電網(wǎng)的影響晶閘管變流設(shè)備一般都是通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級(jí)電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過(guò)變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個(gè)合適的輸入電壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分，減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓相差不多時(shí)，有時(shí)會(huì)

7、采用自耦變壓器；當(dāng)變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時(shí)，也可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過(guò)要在輸入端串聯(lián)“進(jìn)線電抗器”以減少對(duì)電網(wǎng)的污染。晶閘管裝置中的無(wú)功功率，會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)帶來(lái)不利影響：1)無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。2)無(wú)功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使設(shè)備和線路的損耗增加。3)使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功功率負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。晶閘管裝置還會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害，包括：1)諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火

8、災(zāi)。15遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。3)諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧