直流不可逆調(diào)速系統(tǒng)電力電子課程設(shè)計

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1、一.設(shè)計的目的本課程設(shè)計的任務(wù)是培養(yǎng)學生綜合運用《電力電子學》、《模擬電子技術(shù)》和《電機學》所學知識分析、解決工程或科研實際問題的能力。其目的是鞏固學生所學知識的同時，提高學生的專業(yè)素質(zhì)，這對于工科學生貫徹工程思想起到十分重要的作用。在規(guī)定時間內(nèi)通過分析任務(wù)書、查閱收集資料，充分發(fā)揮主動性與創(chuàng)造性，在老師的指導下聯(lián)系實際、掌握正確的方法，理清思路，獨立完成課程設(shè)計，撰寫設(shè)計說明書，其格式和字數(shù)應(yīng)符合規(guī)定。根據(jù)要求設(shè)計出實際可行的電路，并計算電路中所用元器件的參數(shù)，確定其規(guī)格型號；課程設(shè)計說明書要求整潔、完備、內(nèi)容正確、概念清楚、文字通暢，并繪制出相應(yīng)的電路圖，符合規(guī)范。二

2、.設(shè)計的任務(wù)及要求卷紙機不可逆調(diào)速系統(tǒng)的可控直流電源設(shè)計?A原始數(shù)據(jù)：P=10kW，Ued=220V，Ied=55A，n=1500r/min，Ra=0.5Ω，LM=3mH，λ=1.5。B設(shè)計內(nèi)容及要求：a)設(shè)計整流電路主電路。b)設(shè)計變壓器參數(shù)：U1，I1，U2，I2。要求考慮最小控制角αmin、電網(wǎng)電壓波動、晶閘管管壓降和變壓器漏抗等因素計算變壓器二次相電壓值，附主要計算步驟。c)整流元件參數(shù)的計算及選擇：依據(jù)參數(shù)計算，正確選擇器件型號，并附主要參數(shù)。d)觸發(fā)電路設(shè)計及主要參數(shù)的計算，同步電壓的選擇。e)設(shè)計保護電路：正確選擇電壓、過流保護電路，簡要說明選擇依據(jù)；計算保

3、護元件參數(shù)并選擇保護元件型號。f)電抗器的參數(shù)設(shè)計第15頁共15頁三.具體的計算和選擇過程〈一〉.主電路的選擇根據(jù)實驗要求的原始數(shù)據(jù)，直流電機的功率，屬于較大功率的電機，同時此電機為直流電機，并且需要叫平穩(wěn)恒定的速度，因此需要驅(qū)動電路提供叫平穩(wěn)的電壓和電流，而且在作為電力機車的驅(qū)動電機其需要較大的調(diào)速范圍，綜合分析以上因素，所以選用驅(qū)動功率大，輸出電壓脈動較小，而且電壓調(diào)節(jié)范圍較大的三相橋式全控整流電路?！炊?整流變壓器的設(shè)計及計算①變壓器二次側(cè)相電壓有效值的計算在不考慮最小控制角，電網(wǎng)電壓波動，晶閘管管壓降和變壓器漏感等因素的理想情況時，直流端輸出電壓為：（）所以②然

4、而，當考慮到最小控制角，電網(wǎng)電壓波動，晶閘管管壓降和變壓器漏感等因素的理想情況時，的表達式應(yīng)該為：——系數(shù)，==0.4274——電網(wǎng)波動系數(shù)，一般取=1.12第15頁共15頁——與最小導通角有關(guān)的系數(shù)=為了在額定負載下仍然能進行電壓調(diào)節(jié)，不能按控制角=進行計算，一般規(guī)定不可逆＝，此主電路中取?！獮榭紤]其他因素影響的安全系數(shù)，取1．1—1．2，當橋臂上串聯(lián)的元件數(shù)較多時，可取大數(shù)值，由于主電路的橋臂上串聯(lián)的元件較少，故取=1.1。——整流器額定輸出電壓。相當于額定電流時負載的電壓?！чl管導通時的管壓降，一般取=1V?！儔浩髀└卸a(chǎn)生的壓降，其計算方法為：為整流器輸

5、出端的電流，為變壓器的漏抗，一般按=0.3。根據(jù)以上分析與公式，將電機原始數(shù)據(jù)代人以上公式得：==122.926V①變壓器二次側(cè)相電流有效值的計算。因為整流器的負載輸出端串聯(lián)有電抗器，一次變壓器的二次側(cè)電流可視為大小不變的電流，因此其有效值為：第15頁共15頁因為故：①變壓器一次側(cè)相電流有效值的計算因為在①中，已將變壓器二次側(cè)相電壓有效值計算出來故可計算出變壓器的變比K假設(shè)采用的變壓器為-Y連接，一次側(cè)為接，二次側(cè)為Y接。K==380/122.926=3.09133因此，一次側(cè)電流的有效值=I/k=綜上所述：變壓器的主要參數(shù)k為k380V122.926V15A44.88A

6、3〈三〉.晶閘管的選擇①額定電流的計算因為本驅(qū)動電流的主電路應(yīng)用的是三相橋全控整流電路，因此晶閘管的電流的有效值與直流端的輸出電流的關(guān)系為=31.735第15頁共15頁因此可求出晶閘管的額定電流=20.213考慮到晶閘管的過載能力差，在選擇晶閘管的額定電流時，取實際需要的1.5—2倍，使之有一定的安全裕量，保證晶閘管的可靠運行。因此晶閘管的額定電流計算公式為：所以在此主電路中晶閘管的額定電流為：①額定電壓的計算由三相橋全控整流電路的特點得出晶閘管在電路中所可能承受的最大正反向電壓為：所以元件正反向重復(fù)峰值電壓必須滿足：式中考慮電網(wǎng)的波動、過壓等的安全因素，一般取=2—3。

7、在380V的整流電路中，取2.2。所以根據(jù)以上晶閘管額定電壓的分析其額定電壓為：691.3175V②晶閘管的選擇極其主要參數(shù)第15頁共15頁662.433V故晶閘管選用KP系列的晶閘管，其主要參數(shù)為額定電流50A額定電壓100-2400V觸發(fā)電流150mA〈四〉.觸發(fā)電路的設(shè)計①.觸發(fā)電路的選擇：相比于分立元件的觸發(fā)電路，集成電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。隨著集成電路制作技術(shù)達的提高，晶閘管觸發(fā)電路的集成化已經(jīng)逐漸普及，現(xiàn)已逐步取代分立式電路。TC787是為移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計的單片集成電路。與TCA7