电力电子变流技术三相桥式全控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统课程设计论文

郑州航空工业管理学院

电力电子变流技术

课程设计论文

09—届自动化专业111班级

题目三相桥式全控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统

姓名________________________ 学号090611125 ____________________________ 指导教师苏艳萍_________________________

二O—二年六月七日

设计任务书

设计题目：三相桥式全控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统

设计条件：

（1）电网：380V，50Hz

（2）直流电动机额定功率22Kw、额定电压400V、额定电流60.9A、额定转速3600r/min。

（3）变压器漏感：0.5mH

设计任务：

（1）电源变压器参数的计算。

（2）晶闸管的选型。

（3）平波电抗器的计算。

（4）控制角移相范围的计算。

（5）最小逆变角的计算。

（6）主电路图的设计

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，计算幻想重叠角，最小逆变角，最小控制角。取得控制角移相范围。

（6）画出完整的主电路图

、电路图:

Lei

U 0

V 4

W 4

二、控制原理：什么是有环流控制

有环流控制即在运行过程中，两个工作组之间有环流，之所以有环流，根本原因在于a =B有环流控制方式上，又由于同时出发两个工作组，虽然平均电压相等，但瞬时值并不相等，又由于另个工作组中晶闸管是顺向串联，所以在运行过程中有环流产生，若不加阻止，由于回路中电阻很小，将产生很大电流，因此加上四个平波电抗器。

电机四象限运行原理

两个工作组在运行过程中，当一组处于整流状态时，电源电压大于负载两端电压，此时二组虽然处于待逆变状态，但负载电压小于电源电压，不符合逆变条件，此时电机处于正传电动状态。

当突然增大控制角时，由于电机转子惯性作用不能立即减速，回路中有大电感，电流大小不能突变，故负载电压大于电源电压，满足逆变条件，此时一组处于待整流状态，二组处于逆变状态，电机完成由第一象限到第二象限的转变。

逐渐增大控制角，当a =B大于90度时，一组处于待逆变状态，二组处于整流状态，此时电机反转电动，完成由第二象限到第三象限的转变。

同理，再快速增大控制角，负载电压大于电源电压，一组逆变二组待整流，电机进入第四象限运行状态。

以上过程即电机四象限运行状态。

电机转速控制方法

此电路采用电压调速方法，即通过控制触发角来控制电机的两端电压的大小及工作组工作状态来实现电机的正传电动、正传回馈制动以及反向电动及反向回馈制动。而电压调速一般是往下调压，故设计电路时要保证电路所提供最大值大于额定电压，所以在以下讨论中都以此判断条件来讨论选取合适的变压器二次侧电压值。

、最小逆变角计算

采用a = B 有环流控制法，考虑到余量问题，安全裕量角取 二=10,晶闸管关闭 所折合的电角度取、：=5,则有 卄伏-•

"5 •。

又：

喚 6* 沃啦*0"。一 o.15I d

2 二 2 二

U d 。=2.34U 2

-—曲(1一竺丄)

2.34U 2

按要求，1

=60.9A ,可过载1.5到2倍，取2倍，则ld =21 =121.8A

所以 A U d =1.5l d =18.27V

①、设

U

2

=

300V

十

A.

0.31 d

= cos (1

-

) = 18.57

2.34*300

二 二min

=15 =15 18.57 =33.57

止匕时.U d 二 23.4* U 2 cos 、；min 一 ：U d 二 556.64 : - 400

虽然满足要求，但是余量过大，不经济并且对变压器的要求也提高，故不合理 ②、设

U ^220V

'.： 1

°・

31

d 0

二 cos (1

——)=21.72 2.34*220

=■ - min

=15订—15 21.72 =36.72

此时

U d

=23.4* U 2

cos ： min

一 ：U d

=394.38 :: 400

由于对电机调速是通过调压来调速，当控制角最小时负载电压最大，若此时电压就 小于负载额定值，则就不能达到 2倍过载电流状态下运行，故数值偏小，又小的不 多，电压值只需增加一点儿应该可以满足要求

③、设

U

2

=

230V

二cos'(1 -

0.3Id

) =21.23°

2.34*230

=■ - min =15心 心15 21.72 =36.23 此时：

U d

=23.4* U 2

cos ：

min -

：U d =415.87 400

余量只大约16v ，故满足要求 综上①、②、③，取

2L5

U do

0.3l d 2.34U 2

:mi — mr

36.23 37

U^23V