晶闸管可控整流技术直流电机调速系统

目录

1.引言 (3)

2.原始资料和数据 (3)

3.电路组成和分析 (4)

3.1工作原理 (4)

3.2对触发脉冲的要求 (5)

3.3晶闸管的选型 (6)

3.4参数计算 (7)

3.5二次相电压U2 (7)

3.6一次与二次额定电流及容量计算 (8)

4.触发电路的设计 (9)

5保护电路的设计 (10)

5.1电力电子器件的保护 (10)

5.2过电压的产生及过电压保护 (11)

5.3过电流保护 (11)

6.缓冲电路的设计 (12)

7.总结 (14)

参考文献 (15)

晶闸管可控整流技术直流电机调速系统设计

摘要:可控整流电路技术在工业生产上应用极广。如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的可控整流主电路，其输出端的负载，可以是电阻性负载、大电感性负载以及反电动势负载。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发

电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交

流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。

该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，采用同步信号为锯齿波的触发电路，本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。此外，还有双窄脉冲形成环节。同时考虑了保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型，也对直流电动机进行了简单的介绍。

关键词:可控整流晶闸管触发电路缓冲电路保护电路

1.引言

当今,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展,而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用,直流调速系统是自动控制系统的主要形式。

由可控硅整流装置供给可调电压的直流调速系统(简称KZ—D系统)和旋转变流机组及其它静止变流装置相比，不仅在经济性和可靠性上有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性。

可控硅虽然有许多优点，但是它承受过电压和过电流的能力较差，很短时间的过电压和过电流就会把器件损坏。为了使器件能够可靠地长期运行，必须针对过电压和过电流发生的原因采用恰当的保护措施。为此，在变压器二次侧并联电阻和电容构成交流侧过电压保护；在直流负载侧并联电阻和电容构成直流侧过电压保护；在可控硅两端并联电阻和电容构成可控硅关断过电压保护；并把快速熔断器直接与可控硅串联，对可控硅起过流保护作用。

随着电力电子器件的大力发展，该方面的用途越来越广泛。由于电力电子装置的电能变换效率高，完成相同的工作任务可以比传统方法节约电能10%～40%，因此它是一项节能技术，整流技术就是其中很重要的一个环节

2.原始数据：

1、输入交流电源：

2、三相380V

±10% f=50Hz

3、直流输出电压：

4、0~220V

5、50~220V范围内，直流输出电流额定值100A

6、直流输出电流连续的最小值为10A

3.电路组成和分析

该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，根据三相桥式全控整流电路对触发电路的要求，采用同步信号为锯齿波的触发电路，设计时采用恒流源充电，输出为双窄脉冲，脉冲宽度在8°左右。本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。此外，还有双窄脉冲形成环节。同时考虑了保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型。

三相可控整流电路的控制量可以很大，输出电压脉动较小，易滤波，控制滞后时间短。，由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量，为此在应用中较少。而采用三相桥式全控整流电路，可以有效的避免直流磁化作用。

根据已知要求，额定电流为25A，额定电压为220V，可求的功率P=220

⨯25=5.5KW，一般整流装置容量大于4KW，选用三相整流较为合适。下图1-1为三相全控桥式整流电路。

图1-1三相全控桥式整流电路

3.1工作原理

图为三相桥式整流电路在а=0º时直流电动机串平波电抗器负载时的电压电流波形。电路要求6块触发电路6先后向各自所控制的6只晶闸管的门极在自然换向点送出触发脉冲，即共阴极组在三相电源相电压正半波的1、3、5交点处向TV

1、TV

3与TV

5输出触发脉冲；而共阳极三相电源电压负半波的2、4、6交点处向V

T

2、TV

4、TV

6输出触发脉冲；共阴极组输出直流电压U d2为三相电源相电压负半波的包络线。三相全控桥式整流电路输出整流电压Ud=Umn=Ud1-Ud2,为三相电源6个线电压正半波的包络线。各线电压正半波的交点1~6就是三相全控桥电路6只晶闸管VT1~VT6的α=0º的点。详细分析如下：

在ω

t1~

ω

t2间，U相电压最高，共阴极组的VT1管被触发导通，电流由U相经VT1流向负载，又经VT6流入V相，整流变压

器U、V两相工作，所以三相全控桥输出电压Ud为Ud=Ud1-Ud2=Uu-Uv=Uuv的线电压波形。

经过60º进入ω

t2~

ω

t3区间,U相电压仍然最高,VT1继续导通,W相电压最低,在VT2

管承受的2交点时刻被解发导通,VT2管的导通使VT6承受uwv的反压关断。这区间负载电流仍然从电源U相流出经VT1、负载、VT2回