单相桥式全控整流电路可逆电力拖动系统

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 目单相桥式全控整流电路可逆电力拖动系统 姓 名 学号

指导教师 职称

二О一一 年 六 月 二十二日

一 .设计题目：基于单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。

(5) 最小逆变角的计算。 （6）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平均电流,最大有效电流，选择晶闸管的额定电流，分析晶闸管可能承受的最大正压，最大反压，选择晶闸管的额定电压。晶闸管的选型。 因为是单相桥式全控整流电路，所有的计算公式都按单相桥式全控整流电路的进行计算，从而得到电路的各个参数。

（1）电流计算：因为流过电动机的额定电流是平均电流取整得到的，二次回路中负载的最大平均电流为Idmax=IN=90(A)，所以流过晶闸管的最大平均电流为90(A)最大有效值

=Idmax／

2=63.65(A)，所以流过晶闸管的额定电流IT(AV)=

／1.57=40.54(A)。

（2）电压计算：由于是单相桥式全控整流电路，所以晶闸管承受的最大反向平均电压是变 压

2倍，最大正向平均电压是变压器二次侧电压的0.707倍因为电动机的额定电压是220V，

根据Ud=0.9U2cos?,所以U2=Ud/0.9cos?=244.4V.所以2U2=345.6V。所以晶闸管最大

反压为345.6（V），最大额定电流为40.54（A），考虑电压要用2倍的余量，因此晶闸管的选型为额定电压700V，额定电流IT(AV)=50A

2. 计算电源变压器的二次侧流过的最大有效电压，计算变压器的变比，计算变压器的额定容量。

（1）根据Ud=0.9U2cos?,所以U2=Ud/0.9 cos?=244.4V.考虑到余量的问题，变压器二次

侧的额定电压选为330V。

（2）二次侧最大有效电流的计算：根据I2=Id=90(A) （3）容量的计算：根据S=3U2I2???????????????????? (V.A)计算其容量，考虑到变

压器的实际情况所以选择容量为50KVA的变压器。 （4）变比的计算：根据n?U13801.152，可以得到变比为n=6：5 ??U23301（3）计算电流，电压的图形。

单相桥式全控整流电路?=0时的波形图

3. 根据电路参数计算平波电抗器的电感值，从而保证电流的连续。

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。至于单相全控桥式整流电动机负载的系统，在电流断续的最高理想转速为当负载电流为最小临界值时，2U2?Ce?，

为保证电流的连续，电枢回路中应有的电感量L（mH）的表达式为

L?????????3?U2，最小电流一般取得电动机额定值的50?100（这里取得为50），

000Idmin即Idmin?50IN?4.5(A)，代入公式中可以的到L=156（mH）。

04. 根据设计条件，计算最小逆变角，从而估算出最小控制角，取得控制角的移相范围。

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'?为晶闸管的关断时间tp??????'式中，

折合的电角度；?为安全欲量角。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。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?IdmaxXb2U2sin?m。因为是单相桥式全控整流电路，所以每个周期内有4个波头，m=4，

将

Idmax，XB，U2的值代入到公式其中XB﹦?U2?I2??uk?100=0.1833，可得

Co?smin?0.93，从而得到?min>21.57?。

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条件，避免产生过电压。 5.控制角的移相范围

因为工作时一组晶闸管在整流状态另一组晶闸管在待逆变状态，所以控制角的移相范围（21.57

??Ud的

，保证在一定范围能恒导通。 ????）

6. 主电路图

五、心得体会

通过这次课程设计使我掌握了做科学研究的基本方法和思路，为今后的学习奠定了良好的基础，这次课设我得到的以下受几点感受：

1.在老师的指导下，经过几天的查找资料和温习课本终于完成了本次课程设计。在这次完成课设的过程中，我学会了对相关科技文献的查找，并意识到一切科学研究都是建立在前人的基础之上。所以，查找资料是完成这次课设的重要组成部分。在现代社会中，随着计算机的普及以及网络技术的发展，，对于文献的检索已经从图书馆的纸质资料转移到网络平台下的电子文档。通过课程设计，我详细的学习并掌握了中国知网、万方数据库等数据库的检索与使用。

2.对于外文资料的查阅。由于我们不是英语专业的学生，因此尽量查阅那些简单自己能看的懂的文章，但前沿的科技文献都是用英语给出的，给我们非英语专业的学生造成了一定的不便。因此加强英语学习是我们应该重视的。

3.通过这次课程设计还使我了解了科技论文的写作规范，熟悉了系列软件在文字处理与排版等方面的使用。

总之，感谢老师对我们的精心指导，在这次课设的完成过程中我了解了电力电子相关研究课题，也使我更加清晰的了解电力电子变流技术在我们专业的重要地位。

参考文献：

电力电子变流技术 黄俊 王兆安 机械工业出版社 1999-12出版 电力电子技术 王兆安、 刘进军 机械工业出版社 2009-07出版 电力电子电路设计 钟炎平 华中科技大学出版社 2010-04出版 电力电子技术 李先允 中国电力出版社 2006-09出版 电力电子装置及系统 杨荫福 段善旭 朝泽云 清华大学出版社 2006-09出版

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