三相桥式全控整流电路的可逆直流系统

郑州航空工业管理学院

电力电子课程设计说明书

2008 级 电气工程及其自动化 专业 0806073班级

题 目 基于三相桥式全控整流电路的可逆直流

电力拖动系统

姓 名 学号 指导教师 职称

二О一一 年 6 月 20 日

一 .设计题目：基于三相桥式全控整流电路的可逆直流电力拖动系统

二 .设计条件：

（1） 电网：380V, 50HZ;

（2） 直流电机额定功率17KW，额定电压220V，

额定电流90A，额定转速1500r/min. （3） 变压器漏感：0.5mh

三 . 设计任务：

（1） 晶闸管的选型。

（2） 电源变压器参数的计算。 （3） 平波电抗器的计算。 （4） 控制角移相范围的计算。 （5） 主电路图的设计。

四 ．设计要求：

（1） 根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸

管的额定电流。

（2） 分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的

额定电压。

（3） 计算电源变压器的变比，容量。

（4） 计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。

（5） 根据设计条件，计算换相重叠角、最小逆变角、最小控制角。

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取得控制角移相范围。

（6） 画出完整的主电路图。

五．设计内容：

1. 根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。 电流计算：

因为流过电动机的额定电流就是平均电流，负载电流可近似认为是一条水平直线，即：负载电流就是平均电流。最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择，二次回路中负载的最大平均电流为

Idmax=2IN=2*90=180(A)，所以流过晶闸管的最大平均电流为

11IdTmax?Idmax?60(A)最大有效值ITmax?Idmax?104.00(A)，所以流过晶

33闸管的额定电流IT(AV)?ITmax?2?132.54(A)，额定电流IT(AV)=140A。 1.572. 分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。

电压计算:

由于是三相桥式全控整流电路，并且电流连续，所以晶闸管承受的最大正、反电压都是线电压的峰值，即变压器二次侧电压

6倍，

UFM?URM?2?3?2.45U2,因为电动机的额定电压是220V，根据Ud=2.34U2cos?,?=0时U2取最大，所以U2=Ud/2.34 cos?=94.0V.所以6U2=230.3V。所以晶闸管最大反压为230.3（V），考虑电压要用2~3倍的余量，因此晶闸管的选型为额定电压600V。

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3. 计算电源变压器的变比，容量。

（1）根据Ud=2.34U2cos?,所以U2=Ud/2.34 cos?=94.0V.考虑到余量的问题，变压器二次侧的额定电压选为125V。

（2）二次侧最大有效电流的计算：根据I2?2Id?0.816Id?73.44(A)

3（3）容量的计算：根据S?3U2I2?3?125?73.44?27540(VA)算的其容量，

考虑到变压器的实际情况所以选择容量为30KVA的变压器。 （4）变比的计算：根据n?U13803.04，可以取变比为n=3:1. ??U212514. 计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。

为了保证电流的连续，平稳负载电流的脉动，一般在电路中要增加平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，平波电抗器要选择合适的电感值从而保证电流的连续。至于三相全控桥式整流电动机负载的系统，在电流断续去的最高理想转速为2U2LCe'，当负载电流为最小临界值时，为保证电流

U2，最小Idmin的连续，电枢回路中应有的电感量L（mH）的表达式为L?0.693电流一般取得电动机额定值的50?100（这里取得为50），即

000Idmin?50IN?4.5(A)，代入公式中可以的到L=17.71（mH）故取L=18（mH）。

05. 根据设计条件，计算换相重叠角、最小逆变角、最小控制角。取得控制角移相范围。

为了防止逆变失败，不仅逆变角?不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。逆变时允许采用的最小?角应等于

?min??????'式中，?为晶闸管的关断时间tp折合的电角度；?'为安全欲量

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角。

晶闸管的关断时间tp，大的可达200--300?m,折算到电角度?约4??5?。至于重叠角?，它随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。

根据一般中小型可逆直流拖动的运行经验，?'约取10?。

至于重叠角?，其值约15?～20?，这样最小?一般取30?～35?。重叠角?与Id和XB有关，当电路参数确定后，重叠角就有定值。逆变时要求?min>?,故存在如下关系：cos?min?1?IdXB2U2sin?m。因为是三相桥式全控整流电路，

所以每个周期内有6个波头，m=6，将Idmax，XB，U2的值代入到公式中可得cos?min?0.840，从而得到?min>32.86?。

还需指出的是，在应用晶闸管交流器的可逆直流拖动系统中，由于限制逆变角不得小于?min，为此整流控制角也必须不得小于?min。所以?min??min,从而保证电路从整流到逆变时，保证调节?总能使交流器输出的最大逆变电压和电枢电动势的最大值相平衡，满足EM?Ud的条件，避免产生过电压。因此，控制角的移相范围：1.晶闸管在整流状态时，控制角?的移相范围（35?～90?），保证在一定范围能恒导通。2. 晶闸管在逆变状态时，逆变角?的移相范围（35?～90?）。

经检验，当取变压器二次侧电压为125V，整流控制角?取35?时，能达到电动机的额定电压，Ud?2.34U2cos??2.34?125?cos35??239.60V，符合要求。

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6. 画出完整的主电路图。

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六、心得体会

这是这个学期继单片机课程设计之后的第二个学科课程设计。这次我的课程设计题目是三相桥式全控整流电路可逆电力系统的设计，由于这是电力电子技术课程的重点，老师也反复强调的知识点，所以这个知识点我掌握的比较透彻，这次课程设计的基本原理也基本上理解了。整个课程设计的过程中，重点还是参数的选定。

资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这对我们以后的学习，会起到很大的促进和帮助，我相信，通过这次的课程设计，在下一阶段的学习中我会更加努力，力争把这门课学好，学精。

当然这次实验也遇到了不少的困难，也出现了不少的错误，反映出基础知识的某些地方还有薄弱的地方。通过自己查找资料，苦心探索实践，与同学讨论学习，使我进步了许多，学到了很多东西。不论是在基础理论上还是思维能力，动手能力上都有了比较大的提高。这对以后的学习和今后的工作带来一定的好处。

疯狂英语的创始人李阳曾说过：“我们要在学习上贪得无厌。” 我们应该永不满足，学无止步。通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来，同时也唤起了我们对本专业学习的热情。很多时候，对待事情的态度决定你是否能够完成功。我更深刻的体会到知识是慢慢积累的，要学好一件东西，是要坚持和耐心，要冷静的思考问题，不能太毛躁。

过而能改，善莫大焉。至善至美，是人类永恒的追求。但是，我们换种思维方式，去恶亦是至善，改错亦为至美。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。我们在学好基本功的同时，还应该善于思考问题。

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参考文献：

1 《电力电子技术》，机械工业出版社，王兆安，黄俊主编 2 《电力电子器件基础》，机械工业出版社，陈治明主编 3 《电力工程》，中国电力出版社，尹克宁主编

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4d87.html