电力电子课程设计--三相全控桥式晶闸管-电动机系统设计

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1、 电子技术课程设计说明书 三相全控桥式晶闸管-电动机系统设计 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2013 年 1 月 4 日 信息与通信工程学院 电气工程及其自动化 高丽珍 张晓明 第 页 共 II 页 目 录 1 引言 1 1.1 设计条件及内容 1 1.2 问题分析 1 2 三相全控桥式主电路设计 1 2.1 整流变压器的设计 1 2.1.1 整流变压器的设计原理 . 1 2.1.2 变压器参数计算 . 2 2.2 整流电路 . 2 2.2.1 晶闸管简介 . 2 2.2.2 整流器件的定额计算和选择 . 2 2.2.3 三相全控桥式整流电路的特点 . 3 2.3 平波电

2、抗器的参数及选择 4 2.3.1 电抗器的电感 . 4 2.3.2 整流变压器漏电感的计算 . 5 2.4 晶闸管对电网的影响 5 2.5 系统功率因数的讨论 6 3 触发电路的设计 7 3.1 集成触发电路 7 3.2 KJ004 的工作原理 7 4 晶闸管保护电路 9 4.1 晶闸管过压保护电路 . 9 4.1.1 交流侧过电压保护 . 9 4.1.2 直流侧的过电压保护 . 9 4.1.3 晶闸管换相过电压的保护 . 9 4.2 晶闸管过流保护电路设计 . 9 4.3 电流上升率、电压上升率 10 4.3.1 电流上升率 10 4.3.2 电压上升率 10 5 MATLAB 仿真结果 1

3、1 第 II 页 共 II 页 5.1 仿真电路图 11 5.2 电源电压波形图 11 5.3 触发信号波形图 12 5.4 晶闸管电流和电压波形图 12 5.5 负载电流和电压波形图 12 6 设计心得 . 13 参考文献 . 15 致谢 . 16 第 1 页 共 15 页 1 1 引言引言 1.1 1.1 设计条件及内容设计条件及内容 设计条件： 1直流电动机额定参数： PN=10KW, UN=220V, IN =50A,nN =1000r/min，电枢电阻 Ra=0.5 ，电流过载倍数1.5，电枢电感 LD =7mH，励磁电压 UL=220V 励磁电流 IL=1.6A，使 用三相可控整流

4、电路，电动机负载，工作于电动状态。 2. 进线交流电源：三相 380V 3. 性能指标：直流输出电压 0-220V，最大输出电流 75A，保证电流连续的最小电流为 5A。 设计内容： 1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器额定参数计算，整流元件定额的选择，平 波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。 2.触发电路设计，包括触发电路选型（可使用集成触发器） ，同步信号的定相等。 3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。 1.2 1.2 问题分析问题分析 根据所给任务的要求，首先认真分析题目，题目是三相全控桥式晶闸管电动机系统 设计。由于所给电动机是直流电动机

5、，可以知道这是一个交流到直流的变换电路，即整流 电路。直流电动机负载可以看成是三相全控桥式晶闸管电路接一个反电动势负载，由此可 以得出此设计的重点在于设计三相全控桥式晶闸管整流电路实现交流到直流的转换，且保 证输出的直流电压和电流能使电动机工作在电动状态即可。然后分别对主电路及触发电路 进行设计。 主电路的设计主要包括整流变压器的选取、整流元件的选择及平波电抗器的选择，触 发电路根据 TC787 进行设计。后续内容将分别介绍各个模块的构成原理和使用方法。 2 2 三相全控桥式主电路设计三相全控桥式主电路设计 2.12.1 整流变压器的整流变压器的设计设计 2.1.1 整流变压器的设计原理 整流

6、变压器就是降压变压器，降到所需电压后再用半导体管整流，和普通变压器的原 理相同。变压器是根据电磁感应原理制成的一种变换交流电压的设备。变压器一般有初线 和次级两个互相独立绕组，这两个绕组共用一个铁芯。变压器初级绕组接通交流电源，在 绕组内流过交变电流产生磁动势，于是在闭合铁芯中就有交变磁通。初、次级绕组切割磁 第 2 页 共 15 页 力线在次级就能感应出相同频率的交流电。变压器的初、次级绕组的匝数比等于电压比。 2.1.2 变压器参数计算 变压器采用 /型连接，输入侧 380V 输出侧 220V（线电压） ，故： 3 220 3380 k 容量 S 的计算：根据三相全控桥变压器二次侧电流的有效值 2 I的计算公式： dd III816.0 3 2 2 A k II6.13 3 1 8.40 1 21 可求得: 变压器初级侧容量：KVAIUS5.156.1338033 111 变压器次级侧容量