电力电子课设
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9
5.关于触发电路
1)为使线路简单，工作可靠，装置体积小， 选用集成模块KC04组成六脉冲集成触发电 路；
2)要求详细说明以下几点: ❖芯片主要引脚作用及外围电路基本工作原
理； ❖输入输出脉冲关系； ❖触发电路输出端与主电路晶闸管联接图；
10
6.关于电抗器的参数计算
电抗器的计算包括以下几部分
1) 使负载电流连续的临界电感量； 2) 限制电流脉动的电感量； 3) 综合考虑,系统实际应串入的电抗器电感
（2）励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢 电压的原则，同时要设有弱磁保护。
20
4.晶闸管直流电动机系统(P84)
1）晶闸管直流电动机系统——晶闸管可控整流装 置带直流电动机负载组成的系统。是电力拖动系 统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途 之一。
2）对该系统的研究包括两个方面： 其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。 其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本 节主要从第二个方面进行分析 。
6）所有同学的设计报告（设计图纸附在最后页）务必 周五下午（1月7号） 15：30前交齐。
28
第四篇：
关于辅导答疑
本次课程设计所涉及的知识块主要有：电机知识、 电力电子技术知识、电力拖动自动控制系统知识。
本次课程设计是一个实用性很强的工程课题，要 求大家将所学的知识融会贯通，具备一定的自主学 习能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能 力。
21
晶闸管直流电动机系统
➢ 整流电路接反电动势 ud
ua
ub
uc
ud
负载时，负载电流断
Ud
idR
E
续，对整流电路和电 O
t
动机的工作都很不利。
➢ 通常在电枢回路串联
一平波电抗器，保证 id ic ia
ib
ic
整流电流在较大范围
内连续，如图2-48。 O
t
图2-48 三相半波带电动机负载且 加平波电抗器时的电压电流波形
A4绘图纸 5
1. 关于系统整体调速方案 (晶闸管直流电动机系统).
1) 确定主电路整流电路模型； 2) 确定晶闸管触发电路； 3) 确定主变压器(电源)联结方式； 4) 确定电动机励磁方式； 5) 画出直流调速系统框图。
6
2.关于保护方案
1) 确定交流侧过电压保护方案； 2) 确定直流侧过电压保护方案； 3) 确定晶闸管两端的过电压保护方案；
17
2 过电流保护 1）快速熔断器（保险丝）
2）过电流继电器：当电流超过某一给定值时， 继电器衔铁动作，触点断开或闭合。没有特别要 求可不使用。
18
3 晶闸管两端du/dt和di/dt的抑制保护 （1）du/dt 抑制 晶闸管两端并联RC电路，利用电容充电以及对电 压的抑制作用实现保护，故也称缓冲电路。实际 上在过电压保护的同时就实现了电压变化的抑制。
➢ 调节 角，即可调节电动
机的转速。
n a1<a2<a3
(RB+RM+ a1
32XpB)
Id Ce
a2
a3
O
Id
图2-49 三相半波电流连续时以 电流表示的电动机机械特性
➢ 同理，可列出三相桥式全控整流电路电动机负载的
机械特性方程为
n = 2 .34 U 2 cos - R S
e
C
Ce
I（d 2-116）
电力电子技术课程设计
1
第十章 小功率电力电子电路设计内容及设计方案
电力电子电路设计是在学完电力电子技术课程之后的一个实践教学环节， 可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方 面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研 究的初步能力。
通过一个指定课题的设计过程，使学生初步建立正确的设计思想，熟悉 工程设计的一般顺序、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等 工具书的独立工作能力。
通过设计工作还可培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风， 树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，为学生向工程技术人员过渡打 下基础。
2
有关电路设计的内容，通常有以下几个方面。 ①根据设计要求确定电气系统方案。 ②绘制系统框图和电气原理草图。 *③测定控制对象参数。 ④主电路参数计算和元器件选择； ⑤触发电路的选择与校验。 ⑥反馈环节的设计计算。 *⑦安装、调试、修改电路参数。 ⑧控制电路的精度计算。 ⑨绘制电气原理总图，列出元器件清单。 *⑩结构设计(绘制设备安装总图、单元图、印制板元器件布置图等)。 ⑾写出设计使用说明书。 ⑿对设计进行全面总结。
辅导答疑时间：周二下午、周三下午、周四下午： 15:00-17:00;
地点： 系办
29
第五篇： 建议参考文献
1. 王兆安主编 . 电力电子技术(第4版) . 北京： 机 械工业出版社 . 2000
2. 故绳谷主编 . 电机及拖动基础(上下册.第3版) . 北京：机械工业出版社 . 2005
3. 石玉, 栗书贤等主编 . 电力电子技术题例与电路 设计指导.北京：机械工业出版社 . 2000
4. 陈伯时主编 . 电力拖动自动控制系统(第2版) . 北 京：机械工业出版社 . 2004
30
1 过电压保护 （1）交流侧过电压保护
1）阻容保护 ：在变压器二次侧并入电阻R 和电容C
15
2）非线性电阻保护（电阻值可变）—压敏电阻
一般情况下，为使系统更加精确，往往在交流侧 采用双重保护，即阻容保护和非线性保护同时使 用。
16
（2）直流侧过电压保护 一般采用非线性保护，即引入压敏电阻
（3）晶闸管两端的过电压保护 一般采用阻容保护
22
晶闸管直流电动机系统
➢ 此时，整流电路直流电压的平衡方程为
Ud = EM + RS Id + DU
式中，RS =
RB
+
RM
+
3X B
2p
。
EM为电动机的反电动势
（2-112）
R S I d负载平均电流Id所引起的各种电压降，包括：
➢ 变压器的电阻压降 I d RB ➢ 电枢电阻压降 I d RM
4) 确定过电流、 du/dt、di/dt保护方案；
5) 确定电动机弱磁保护方案。
7
3.关于主电路计算
1)主变压器(电源) ; ❖计算U2 、变比K、一次相电流I1 、二次相
电流I2、容量S； 2)晶闸管; ❖计算额定电压、额定电流及型号选择；
8
4.关于励磁电路
1) 励磁电路设计； 2) 励磁电路元件参数计算；
量；
11
7.参考文献
1. 王兆安，黄俊. 电力电子技术(第4版) . 北 京：机械工业出版社 . 2006
2. 故绳谷编 . 电机及拖动基础(上下册.第3 版) .北京： 机械工业出版社 . 2005
3. 石玉, 栗书贤.电力电子技术题例与电路设 计指导.北京：机械工业出版社 . 2000
4. 陈伯时编 . 电力拖动自动控制系统(第2 版) .北京：机械工业出版社 . 2004
12
8.关于系统电气原理接线图
1) 是指绘制“10KW直流电动机不可逆调速系 统”的最终整体设计方案的电路图；
2) 要求采用正规A4型号绘图纸，一律铅笔规范 作图；
13
第二篇：
知识补充
1.关于主电路选择
※主电路选择原则：一般整流器功率在4KW以下 采用单相整流电路，4KW以上采用三相整流。
14
2.关于晶闸管保护环节
▪要求：调速范围D=10 ， 电流脉动系数Si ≤10%， ▪ 静差率≤ 5%
4
第一篇：设计内容主要需包含：
一、确定系统总体调速方案
二、确定系统保护方案
三、设计主电路并进行参数计算
四、设计励磁电路并进行参数计算
五、选择晶闸管触发电路并进行分析
六、编写设计说明书
一律手写、A4纸 张
七、绘制系统电气原理接线图
➢ 由重叠角引起的电压降 3XBId (2p)
DU 晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。
➢ 整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上。
23
晶闸管直流电动机系统
➢ 根据式（2-115）做出不同
49所时示n与。I图d的中关DU系，的值如一图般2-
为1V左右，所以忽略。
➢ 可见其机械特性与由直流 发电机供电时的机械特性 是相似的，是一组平行的 直线，其斜率由于内阻不 一定相同而稍有差异。
（2） di/dt抑制 在阻容保护中选择适当的电阻可抑制电流的变化， 另外比较有效直观的方法就是在每个桥臂上串联 一个小电感，一般约几到几十微亨，利用电感对 电流的抑制作用实现保护。
19
3.关于励磁电路
（1）励磁电路选择原则：本系统采用调压调速 方案，励磁电流应保持不变，故采用三相不可控 桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引 入。
24
晶闸管直流电动机系统
➢ 整为保流证电电路流为连三续相所半需波的时主，回在路最电小感负量载为电流为Idmin时，
L
= 1 .46
U2
I d min （mH）
（2-120）
➢ 对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有
L = 0.693 U 2
I d min （mH）
（2-121）
ห้องสมุดไป่ตู้
➢ L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗 器取的电电动感机。额前定者 电数流值的都5%较～小1，0%有。时可忽略。Idmin一般
3
题目：10KW直流电动机不可逆调速系统（P203）
技术数据：
直流电动机：
型号：Z3—71 额定电压UN=220V 转速nN =1000r/min 电枢电阻RN =0.5Ω 励磁电压UL=220V
额定功率PN=10KW 额定电流IN =55A 极数2P=4
电枢电感LD =7mH 励磁电流IL=1.6A
出勤情况、设计方案、任务进展、课程设计报告说明 书（附设计图纸）、学生回答问题情况、答辩考核等。
4）申请评优秀的同学必须参加答辩考核！申请评优的 同学请在各班学委报名登记，周四17:30前（1月6号） 由学委将名单统一发到我邮箱（xcy_xu@126.com）
5）答辩时间地点：周五下午、地点待定。答辩时需带 上设计报告和设计图纸。
➢ 因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的 高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也可相应减小
约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。
25
26
注 意 ：
27
第三篇：
关于考核
1)任务完成时间:2011.1.4—2011.1.7； 2)课程设计报告要求一律手写，用A4型号纸装订（不需
要文件夹）；图纸型号为正规A4绘图纸； 3)成绩由以下方面考核综合给出：
5.关于触发电路
1)为使线路简单，工作可靠，装置体积小， 选用集成模块KC04组成六脉冲集成触发电 路；
2)要求详细说明以下几点: ❖芯片主要引脚作用及外围电路基本工作原
理； ❖输入输出脉冲关系； ❖触发电路输出端与主电路晶闸管联接图；
10
6.关于电抗器的参数计算
电抗器的计算包括以下几部分
1) 使负载电流连续的临界电感量； 2) 限制电流脉动的电感量； 3) 综合考虑,系统实际应串入的电抗器电感
（2）励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢 电压的原则，同时要设有弱磁保护。
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4.晶闸管直流电动机系统(P84)
1）晶闸管直流电动机系统——晶闸管可控整流装 置带直流电动机负载组成的系统。是电力拖动系 统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途 之一。
2）对该系统的研究包括两个方面： 其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。 其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本 节主要从第二个方面进行分析 。
6）所有同学的设计报告（设计图纸附在最后页）务必 周五下午（1月7号） 15：30前交齐。
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第四篇：
关于辅导答疑
本次课程设计所涉及的知识块主要有：电机知识、 电力电子技术知识、电力拖动自动控制系统知识。
本次课程设计是一个实用性很强的工程课题，要 求大家将所学的知识融会贯通，具备一定的自主学 习能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能 力。
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晶闸管直流电动机系统
➢ 整流电路接反电动势 ud
ua
ub
uc
ud
负载时，负载电流断
Ud
idR
E
续，对整流电路和电 O
t
动机的工作都很不利。
➢ 通常在电枢回路串联
一平波电抗器，保证 id ic ia
ib
ic
整流电流在较大范围
内连续，如图2-48。 O
t
图2-48 三相半波带电动机负载且 加平波电抗器时的电压电流波形
A4绘图纸 5
1. 关于系统整体调速方案 (晶闸管直流电动机系统).
1) 确定主电路整流电路模型； 2) 确定晶闸管触发电路； 3) 确定主变压器(电源)联结方式； 4) 确定电动机励磁方式； 5) 画出直流调速系统框图。
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2.关于保护方案
1) 确定交流侧过电压保护方案； 2) 确定直流侧过电压保护方案； 3) 确定晶闸管两端的过电压保护方案；
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2 过电流保护 1）快速熔断器（保险丝）
2）过电流继电器：当电流超过某一给定值时， 继电器衔铁动作，触点断开或闭合。没有特别要 求可不使用。
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3 晶闸管两端du/dt和di/dt的抑制保护 （1）du/dt 抑制 晶闸管两端并联RC电路，利用电容充电以及对电 压的抑制作用实现保护，故也称缓冲电路。实际 上在过电压保护的同时就实现了电压变化的抑制。
➢ 调节 角，即可调节电动
机的转速。
n a1<a2<a3
(RB+RM+ a1
32XpB)
Id Ce
a2
a3
O
Id
图2-49 三相半波电流连续时以 电流表示的电动机机械特性
➢ 同理，可列出三相桥式全控整流电路电动机负载的
机械特性方程为
n = 2 .34 U 2 cos - R S
e
C
Ce
I（d 2-116）
电力电子技术课程设计
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第十章 小功率电力电子电路设计内容及设计方案
电力电子电路设计是在学完电力电子技术课程之后的一个实践教学环节， 可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方 面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研 究的初步能力。
通过一个指定课题的设计过程，使学生初步建立正确的设计思想，熟悉 工程设计的一般顺序、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等 工具书的独立工作能力。
通过设计工作还可培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风， 树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，为学生向工程技术人员过渡打 下基础。
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有关电路设计的内容，通常有以下几个方面。 ①根据设计要求确定电气系统方案。 ②绘制系统框图和电气原理草图。 *③测定控制对象参数。 ④主电路参数计算和元器件选择； ⑤触发电路的选择与校验。 ⑥反馈环节的设计计算。 *⑦安装、调试、修改电路参数。 ⑧控制电路的精度计算。 ⑨绘制电气原理总图，列出元器件清单。 *⑩结构设计(绘制设备安装总图、单元图、印制板元器件布置图等)。 ⑾写出设计使用说明书。 ⑿对设计进行全面总结。
辅导答疑时间：周二下午、周三下午、周四下午： 15:00-17:00;
地点： 系办
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第五篇： 建议参考文献
1. 王兆安主编 . 电力电子技术(第4版) . 北京： 机 械工业出版社 . 2000
2. 故绳谷主编 . 电机及拖动基础(上下册.第3版) . 北京：机械工业出版社 . 2005
3. 石玉, 栗书贤等主编 . 电力电子技术题例与电路 设计指导.北京：机械工业出版社 . 2000
4. 陈伯时主编 . 电力拖动自动控制系统(第2版) . 北 京：机械工业出版社 . 2004
30
1 过电压保护 （1）交流侧过电压保护
1）阻容保护 ：在变压器二次侧并入电阻R 和电容C
15
2）非线性电阻保护（电阻值可变）—压敏电阻
一般情况下，为使系统更加精确，往往在交流侧 采用双重保护，即阻容保护和非线性保护同时使 用。
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（2）直流侧过电压保护 一般采用非线性保护，即引入压敏电阻
（3）晶闸管两端的过电压保护 一般采用阻容保护
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晶闸管直流电动机系统
➢ 此时，整流电路直流电压的平衡方程为
Ud = EM + RS Id + DU
式中，RS =
RB
+
RM
+
3X B
2p
。
EM为电动机的反电动势
（2-112）
R S I d负载平均电流Id所引起的各种电压降，包括：
➢ 变压器的电阻压降 I d RB ➢ 电枢电阻压降 I d RM
4) 确定过电流、 du/dt、di/dt保护方案；
5) 确定电动机弱磁保护方案。
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3.关于主电路计算
1)主变压器(电源) ; ❖计算U2 、变比K、一次相电流I1 、二次相
电流I2、容量S； 2)晶闸管; ❖计算额定电压、额定电流及型号选择；
8
4.关于励磁电路
1) 励磁电路设计； 2) 励磁电路元件参数计算；
量；
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7.参考文献
1. 王兆安，黄俊. 电力电子技术(第4版) . 北 京：机械工业出版社 . 2006
2. 故绳谷编 . 电机及拖动基础(上下册.第3 版) .北京： 机械工业出版社 . 2005
3. 石玉, 栗书贤.电力电子技术题例与电路设 计指导.北京：机械工业出版社 . 2000
4. 陈伯时编 . 电力拖动自动控制系统(第2 版) .北京：机械工业出版社 . 2004
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8.关于系统电气原理接线图
1) 是指绘制“10KW直流电动机不可逆调速系 统”的最终整体设计方案的电路图；
2) 要求采用正规A4型号绘图纸，一律铅笔规范 作图；
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第二篇：
知识补充
1.关于主电路选择
※主电路选择原则：一般整流器功率在4KW以下 采用单相整流电路，4KW以上采用三相整流。
14
2.关于晶闸管保护环节
▪要求：调速范围D=10 ， 电流脉动系数Si ≤10%， ▪ 静差率≤ 5%
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第一篇：设计内容主要需包含：
一、确定系统总体调速方案
二、确定系统保护方案
三、设计主电路并进行参数计算
四、设计励磁电路并进行参数计算
五、选择晶闸管触发电路并进行分析
六、编写设计说明书
一律手写、A4纸 张
七、绘制系统电气原理接线图
➢ 由重叠角引起的电压降 3XBId (2p)
DU 晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。
➢ 整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上。
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晶闸管直流电动机系统
➢ 根据式（2-115）做出不同
49所时示n与。I图d的中关DU系，的值如一图般2-
为1V左右，所以忽略。
➢ 可见其机械特性与由直流 发电机供电时的机械特性 是相似的，是一组平行的 直线，其斜率由于内阻不 一定相同而稍有差异。
（2） di/dt抑制 在阻容保护中选择适当的电阻可抑制电流的变化， 另外比较有效直观的方法就是在每个桥臂上串联 一个小电感，一般约几到几十微亨，利用电感对 电流的抑制作用实现保护。
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3.关于励磁电路
（1）励磁电路选择原则：本系统采用调压调速 方案，励磁电流应保持不变，故采用三相不可控 桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引 入。
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晶闸管直流电动机系统
➢ 整为保流证电电路流为连三续相所半需波的时主，回在路最电小感负量载为电流为Idmin时，
L
= 1 .46
U2
I d min （mH）
（2-120）
➢ 对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统，有
L = 0.693 U 2
I d min （mH）
（2-121）
ห้องสมุดไป่ตู้
➢ L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗 器取的电电动感机。额前定者 电数流值的都5%较～小1，0%有。时可忽略。Idmin一般
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题目：10KW直流电动机不可逆调速系统（P203）
技术数据：
直流电动机：
型号：Z3—71 额定电压UN=220V 转速nN =1000r/min 电枢电阻RN =0.5Ω 励磁电压UL=220V
额定功率PN=10KW 额定电流IN =55A 极数2P=4
电枢电感LD =7mH 励磁电流IL=1.6A
出勤情况、设计方案、任务进展、课程设计报告说明 书（附设计图纸）、学生回答问题情况、答辩考核等。
4）申请评优秀的同学必须参加答辩考核！申请评优的 同学请在各班学委报名登记，周四17:30前（1月6号） 由学委将名单统一发到我邮箱（xcy_xu@126.com）
5）答辩时间地点：周五下午、地点待定。答辩时需带 上设计报告和设计图纸。
➢ 因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的 高一倍，因而所需平波电抗器的电感量也可相应减小
约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。
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注 意 ：
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第三篇：
关于考核
1)任务完成时间:2011.1.4—2011.1.7； 2)课程设计报告要求一律手写，用A4型号纸装订（不需
要文件夹）；图纸型号为正规A4绘图纸； 3)成绩由以下方面考核综合给出：