控制课程设计——直流调速系统设计及仿真和交-交变频调速系统的建模与仿真

控制系统设计课程设计成绩评定表
姓名学号
专业班级
课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交-交变频调速系统的建模与仿真。

课程设计答辩记录：
1）如何改变有晶闸管的交-交变压变频器的输出电压和频率？
答：正、反两组按一定周期相互切换，在负载上就获得交变的输出电压Uo，Uo 的幅值决定于各组可控整流装置的控制角，Uo的频率决定于正、反两组整流装置的切换频率。

如果控制角一直不变，则输出平均电压是方波。

2）双闭环转速调节器的作用？
（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随着给定电压Un*变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。

（2）对负载变化起抗扰作用。

（3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。

成绩评定及依据：
1. 课程设计考勤情况（20%）：
2. 课程设计答辩情况（30%）：
3. 完成设计任务报告规范性（50%，其中直流系统部分占60%，交流部分占40%）：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）：
指导教师签字：
年月日
课程设计任务书
2014～2015学年第一学期
学生姓名： 专业班级：
指导教师： 工作部门：电气学院自动控制教研室
一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交-交变频调速系统的建模与仿真。

二、设计目的：
《控制系统课程设计》是继“自动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。

由于它是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。

本课程设计将起到从理论过渡到实践的桥梁作用,通过该环节训练达到下述教学目的：
1、通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。

2、通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。

3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。

通过它使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。

通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。

培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。

三、课程设计内容（含技术指标）
1、根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。

2、要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。

3、学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。

4、学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。

5、学会编写设计说明书。

6、通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。

(一)直流调速系统的设计选题
(1)电机数如下表：
电动机 型号
P n （KW ） U n （V ） I n （A ） n n （r/min ） R a （Ω） GD a 2（Nm 2
） Ｐ极对数
Z2-81 26
230
113
1450
0.5
27.44
1
(2)技术数据
１．电枢回路总电阻取Ｒ＝２Ｒa ；总飞轮力矩：2
25.2a GD GD 。

２．其他参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的有关数据。

３．要求：调速范围Ｄ＝10，静差率Ｓ≤５％：稳态无静差，电流超调量%5%≤i σ；启动到额定转速时的转速退饱和超调量%10≤n σ。

４．要求系统具有过流、过压、过载和缺相保护。

５．要求触发脉冲有故障封锁能力。

６．要求给拖动系统设置给定积分器。

(3)设计的内容 1.调速的方案选择
（１） 直流电动机的选择（根据上表按小组顺序选择电动机型号）
（２） 电动机供电方案的选择（要求通过方案比较后，采用晶闸管三相全控整流
器供电方案）；
（３） 系统的结构选择（要求通过方案比较后，采用转速电流双闭环系统结构）； （４） 确定直流调速系统的总体结构框图。

2.主电路的计算（可参考“电力电子技术”中有关主电路技术的章节）
（１） 整流变压器计算，二次侧电压计算；一、二次侧电流的计算；容量的计算。

（２） 晶闸管元件的选择。

晶闸管的额定电压、电流计算。

（３） 晶闸管保护环节的计算。

a)交流侧过电压的保护；b)阻容保护、压敏电阻
保护计算；c)直流侧过电压保护；d)晶闸管及整流二极管两端的过电压保护；e)过电流保护。

f)交流侧快速熔断器的选择,与元件全连的快速熔断器的选择,直流侧快速熔断器的选择。

（４） 平波电抗器计算。

３.触发电路的选择与校验
触发电路种类多，可直接选用，电路中元器件参数可参照有关电路进行选用。

4.控制电路设计计算：
主要包括：给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算、调速系统的稳态参数计算。

5.双闭环直流调速系统的动态设计：
主要设计转速调节器和电流调节器，可参阅双闭环调速系统调节器的工程设计法进行设计。

6. 对系统进行仿真校验并上交设设说明书。

(二)交流调速系统建模及仿真
转速开环恒压频比控制交流电机调速系统建模与仿真： 系统设计数据技术数据：380V ，50HZ ，三相交流供电电源
鼠笼式三相交流异步电动机，额定功率P N =2.2kW ，额定电压U N =380v ， 额定电流I N =10A ，额定转速n N =1460r/min,，J=0.2kg ²m 2
，Rs=0.087Ω，Rr=0.228Ω,P=2。

建立调速系统仿真模型，并进行参数设置。

做出仿真结果，上交说明书。

四、课程设计基本要求
通过课程设计，学生应掌握控制系统工作原理、总体方案确定原则、主电路设计及元器件选型、控制回路设计及元器件选择、辅助回路设计等。

并能熟练应用相应软件绘制原理图，并能应用控制系统仿真软件对所设计系统进行仿真实验。

1）本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行，完成内容：
1.根据设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和设计计算，要
求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。

2.要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。

3.学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。

4.学会绘制有关电气系统原理图和编制元器件明细表。

5.学会编写设计说明书。

6.通过对所设计的系统进行仿真实验，掌握系统仿真的方法。

2）实施过程：
1.学生分组、布置题目。

按学号分组，然下达课程设计任务书，原则上每小组一个题目。

2.熟悉题目并选题，收集资料。

设计开始，每个学生根据所选的题目，充分了解技术要
求，明确设计任务，收集资料，包括参考书、手册和图表等，为设计做好准备
3.直流调速系统设计及仿真。

正确选定系统方案，并进行主电路和保护电路设计、计算
和元器件选型，认真画出系统总体结构框图。

4. 直流调速系统控制电路的方案选定、设计、计算和元器件选型，完成操作电路原理设
计和元件选型，最后进行仿真实验并校验是否达到要求。

5.交流调速系统的建模与仿真，先简要讲述基本原理，然后进行建模仿真，给出仿真结
果。

6.校核整个系统设计，编制元件明细表。

7.绘制正规系统原理图，整理编制课程设计任务书。

五、设计进度安排
1、进度表
序号设计内容所用时间
1 布置任务，查阅资料及调研。

1天
2 直流系统部分方案的选择论证1天
3 直流部分主电路设计1天
4 直流部分控制电路设计1天
5 直流部分仿真实验及校验及绘制电路图1天
6 针对交流部分任务查资料并进行原理分析1天
7 交流部分建模1天
8 交流系统仿真调试1天
9 交流系统仿真调试答辩1天
10 答辩、撰写设计报告书1天
11 合计10天
2、时间安排
时间
2014年12月22日～2015年1月4日(共2周)
星期一星期二星期三星期四星期五星期一星期二星期三星期四星期五
上
午
12
节
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
上
午
下
午
安排查
资
料
指
导
指
导
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
自
行
设
计
指
导
自
行
设
计
编
写
报
告
编
写
报
告
答
辩
地点设计指导地点：K2一414，306
查阅资料、自行设计地点：K2一电力电子实验室、图书馆、上网地点或其它
答
辩
若在周五没有全部完成资料整理，则答辩时间可另行安排。

3、执行要求
（1）直流调速设计的十三题中选做一题，在交流调速仿真四题中选一题。

（2）要求独立完成，并在答辩过程中检测。

（3）为了避免雷同，在设计中所采用的方案不能一样。

六、设计报告
本课程设计的任务包括两部分内容：直流调速系统的设计并校验和交流调速建模与仿真。

(一)直流调速系统设计部分提交:
1．题目及技术要求
2．系统方案和总体结构。

3．系统工作原理介绍。

4．具体设计说明：包括主电路和控制电路。

5．元件明细表。

6．系统原理图：绘制原理图纸一张。

7.指标校验与仿真实现。

8.仿真模型和仿真结果.
9.画PCB板图(选做)。

(二)交流部分提交
对给定的调系统进行原理分析、建模与仿真,并提交仿真结果。

七、考核方式及成绩评定
评定项目基本内涵分值
设计过程考勤10分
自行设计、态度认真、按进度完成任务等10分设计报告完成设计任务30分
报告规范性、参考文献充分等情况10分
设计报告创新性、雷同率等情况10分答辩回答问题情况30分
总分100分
0～100分：优；80～89分：良；70～79分：中；60～69分，及格；60分以下：不及格
八、参考资料
1、陈伯时.电力拖动自动控制系统，第３版.北京：机械工业出版社，2004
2、石玉等.电力电子技术题例与电路设计指.北京：机械工业出版社，1998
3、王兆安.电力电子技术. 第4版．北京：机械工业出版社，200０
4、王离九等. 电力拖动自动控制系统. 武汉：华中科技大学出版社，1991
5、胡寿松.自动控制原理：第4版.北京：国防工业出版社
6、洪乃刚等。

电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真。

机械工业出版社，2007。

7、李华德主编。

交流调速控制系统。

电子工业出版社，2003
8、胡崇岳等。

现代交流调速系统。

机械工业出版社，2001
9、黄忠霖等。

控制系统MATLAB设计及仿真。

机械工业出版社，200110、电工手册
指导教师：
2014年10月
教研室主任签名：
2014年10月 10日
目录
第1篇直流调速系统 (1)
1.引言 (1)
2.系统方案选择和总体结构设计 (2)
2.1调速方案的选择 (2)
2.2电动机供电方案的选择 (2)
2.2.1主电路的选择 (3)
2.2.2触发电路的选择 (4)
3.主电路设计与参数计算 (4)
3.1主电路的设计 (4)
3.2整流变压器的设计 (5)
3.2.1 变压器二次侧电压U2的计算 (5)
3.2.2一次、二次相电流I1、I2的计算 (5)
3.2.3变压器容的计算量 (6)
3.3晶闸管元件的选择 (6)
3.3.1晶闸管的额定电压 (6)
3.3.2晶闸管的额定电流 (6)
3.4 主电路的保护设计与计算 (7)
3.5平波电抗器的计算 (8)
3.6励磁电路元件的选择 (9)
4.触发电路选择与校验 (10)
4.1触发电路选择 (10)
4.2同步变压器的设计 (12)
4.3控制电路的直流电源 (12)
5.双闭环的动态设计和校验......................................................................... 错误！未定义书签。

5.1电流调节器的设计和校验.............................................................. 错误！未定义书签。

5.2转速调节器的设计和校验.............................................................. 错误！未定义书签。

第2篇交流调速系统. (16)
1.交-交变频调速原理 (16)
2.逻辑切换装置DLC封装 (17)
3.交-交变频器调速系统的建模与仿真 (17)
4.延时电路模块建模 (19)
5.异步电动机交-交变频器调速系统的建模与仿真 (19)
总结 (21)
参考文献 (22)
第1篇直流调速系统
1.引言
在电气传动领域，由于直流电动机具有极好的运行性能和控制特性，因此在要求高起、制动转矩，快速响应和宽速度调节范围的电气传动中，仍广泛采用直流电动机作为执行电机的直流调速系统。

直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，易于在大范围内平滑调速，过载能力大，能受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，所以直流调速系统至今仍然被广泛地用于自动控制要求较高的各种生产部门，是调速系统的主要形式。

在工程实践中，有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的静，动态性能。

由于直流电动机具有极好的运行性能和控制特性，在我国许多工业部门，如轧钢，矿山采掘，海洋钻探，金属加工，纺织等场合仍然占有重要地位。

而且直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟，从控制技术的角度来看，它又是交流调速系统的基础。

因此，直流调速系统的应用研究具有实际意义。

我国从60年代起试制成功第一只硅晶闸管以来，晶闸管直流调速系统也得到迅速的发展和广泛的应用。

目前，用于中、小功率的0．4"-"200KW晶闸管直流调速装置以作为标准化、系列化通用产品批量生产；用于大功率的2000KW系列产品也开始在某些大型轧机上试用。

晶闸管供电的直流调速系统在我国国民经济各部门得到广泛的应用。

从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。

同时控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。

以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。

随着各种新型控制器件的发展，直流电动机晶闸管调速系统除向大功率发展以外，正在实现控制单元标准化、集成化、小型化、结构积木式组合。

对某些小功率装置，正在做到使电动机和控制设备组合一体化。

尤其是今年来，国外各厂家竞相推出全数字直流调速装置，使得直流调速系统在理论和实践方面都迈出了一个新台阶。

本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由集成电路实现，系统中有速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等。

2.系统方案选择和总体结构设计
2.1调速方案的选择
本次设计选用的电动机型号Z2-71型，其具体参数如下表2-1所示
表1-1 Z2-71型电动机具体参数
电动机 型号
P N (KW) U N (V) I N (A) N N (r/min) R a (Ω) GD a 2（Nm 2）
P 极
对数 Z2-81
26
230
113
1450
0.5
27.44
1
2.2电动机供电方案的选择
变压器调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。

旋转变流机组简称G-M 系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。

静止可控整流器又称V-M 系统，通过调节触发装置GT 的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变Ud ，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。

直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM 受器件各量限制，适用于中、小功率的系统。

根据本此设计的技术要求和特点选V-M 系统。

在V-M 系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT 输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压Ud 。

由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。

考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。

因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。

并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。

而且工作可靠，能耗小，效率高。

同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。

综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。

计算电动机电动势系数
e
C ：由式
r n R I U C N a N N e m i n /
v 12.014505
.0113230⋅=⨯-=⋅-=
,
当电流连续时，系统额定速降为 67.37612
.08.0113=⨯=⋅=
∆e dN N C R I n min /r 。

开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率:
%
62.20%100145067.37667
.376=⨯+=∆+∆=
N N N N n n n S ，大大超过了S ≤5%.
若D=10，S ≤5%.，则()()
min /6.705.011005
.014501r s D s n n N N =-⨯≤-=
∆⋅，可知开环调
速系统的额定速降是369.07min /r ，而工艺要求的是7.6min /r ，故开环调速系统无能为力，需采用反馈控制的闭环调速系统。

因调速要求较高，故选用转速负反馈调速系统，采用电流截止负反馈进行限流保护，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。

为使线路简单，工作可靠，装载体积小，宜用KJ004组成的六脉冲集成触发器。

该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。

采用三相全控桥式整流电路供电。

调速系统的结构框图如图2-1所示。

与电动机同轴 安装一台测速发电机TG ，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压
n U ，与给定电压*
n U 相比较后，得到转速偏差电压n U ∆，经转速调节器放大后，作为电流
调节器的给定，与电流反馈信号相减后得到电流偏差i U ∆，经电流调节器放大后，去控制触发器的导通角，从而改变输出电压，达到变压调速的目的。

2.2.1 主电路的选择
一般说来，对晶闸管整流装置在整流器功率很小时（4KW 以下），用单相整流电路，功率较大时用三相整流电路。

这样可以减小负载电流的脉动。

由于所提供的电动机为10KW 。

故主电路采用三相整流电路。

在三相整流电路中，主要有三相零式整流电路、三相全控桥式整流电路和三相半控桥式整流电路。

三相零式电路突出的优点是电路简单，用的晶闸管少，触发器也少，对需要220V 电压的用电压的用电设计直接用380V 电网供电，而不需要另设整流变压器。

但缺点是要求晶闸管耐压高，整流输出电压脉动大，需要平波电抗器容量大，电源变压器二次电流中
转速 调节器 触发器
M TG *n U + - n U d L d U 图2-1 调速系统的结构框图 i U 转速 调节器 电流反馈 *
i U
有直流分量，增加了发热和损耗。

因零线流过负载电流，在零线截面小时压降大。

而三相全控桥式整流电路，在输出电流和电压相同时，电源相电压可较三相零式整流电路小一半。

因此显著减轻了变压器和晶闸管的耐压要求。

变压器二次绕组电流中没有直流分量，种用率高。

输出整流电压脉动小，所以平波电抗器容量就可以小一些。

综合上述三种三相整流电路，及根据系统设计要求，主电路选用三相全控桥式整流电路。

又由于电动机的额定电压为220V ，为保证供电质量，采用三相减压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用D/Y 联结。

2.2.2 触发电路的选择
目前触发电路主要有阻容移相触发电路、单结晶体触发电路、正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路，以及集成触发电路等。

集成触发电路具有明显的优点，体积小、功耗低、调试方便、性能稳定可靠移相范围小于180°，为保证触发脉冲对称度，要求交流电网波形畸变率小于5%，因而选用集成触发电路。

触发集成芯片采用目前比较常用的KC 系列。

3.主电路设计与参数计算
3.1 主电路的设计
由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电。

如图3-1所示。

在图3-1中，SB1 为停止按扭，SB2为启动按扭。

主电路的工作过程为：先合上开关QS1，接通三相电源，经整流变压器变压后，一路经整流二极管VD1~VD6组成的三相不可控桥式整流电路转换成直流电，作为直流电机的励磁电源。

当励磁电流达到最小允许值后，过
图3-1 晶闸管三相全控整流电路 M V I<
SB1SB2KM KA KA2KM
L1L2L3
N FU1T1
1R1--1R31C1--1C3
KM FR1
1RV1--1RV3
1R41R51R6
1R71R81R91C41C51C61C71C81C9
1VT11VT21VT31VT41VT51VT6Ld
FU2FU3FU4FU5FU6FU7
VD1VD2VD3VD4VD5VD6RW1
RW2KA2
QS1U
W V V1U1
W1
I>KA1FR1
T A 1T A 2T A 3
U V W
电流继电器吸合，此时按下启动按扭SB2，接触器KM 得电吸合，其主触头闭合，从整流变压器输出的三相电压经热继电器后加到由晶闸管VT1~VT6组成的三相全控整流电路上，在触发电路的控制下得到可调的电压，从而调节电机的转速。

3.2整流变压器的设计
3.2.1变压器二次侧电压U 2的计算
U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。

选择过大又会造成延迟角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。

一般可按下式计算，即：
)(cos 22
min max 2N
sh
T
d I I CU A nU U U -+=
αε （3-1）
式中max d U --整流电路输出电压最大值； T U n --主电路电流回路n 个晶闸管正向压降； C -- 线路接线方式系数；
Ush --变压器的短路比，对10～100KVA ，Ush =0.05～0.1； N I I 22/-变压器二次实际工作电流与额定之比，应取最大值。

在要求不高场合或近似估算时，可用下式计算，即：
()B
A U
U d ε2.1~12= （3-2）
式中A--理想情况下，α=0°时整流电压Ud0与二次电压2U 之比，即2d /0U U A =；B--延迟角为α时输出电压Ud 与Ud0之比，即0/d d U U B =；
ε——电网波动系数；
1~1.2——考虑各种因数的安全系数；根据设计要求，采用公式：
()
B A U U d
ε2.1~12= (3-3)
由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 985.0cos ==αB
()
V U 133~111985
.09.034.2230
2.1~12=⨯⨯=
取V U 1202=
电压比K=U1/U2=380/120=3.17。

3.2.2 一次、二次相电流I 1、I 2的计算
由表查得816.0,816.021==I I K K 。

考虑变压器励磁电流得： A K I K I d i 27.3217
.3113
816.005.105
.111=⨯⨯==
A I K I d I 21.92113816.022=⨯==
3.2.3变压器容量的计算
；1111I U m S =
（3-4）
；2222I U m S = （3-5）
)S 1/2(S
S 21+= （3-6） 式中1m 、2m -- 一次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得3m 3,m 21==，
KVA 36.7932.273803I U m S 1111=⨯⨯==
KVA 33.2092.211203I U m S 2222=⨯⨯==
35.00KVA 33.20)1/2(36.79)S 1/2(S S 21=+=+= 取S=45KVA
3.3晶闸管元件的选择
3.3.1晶闸管的额定电压
晶闸管实际承受的最大峰值电压TN U ，乘以（2～3）倍的安全裕量，参照标准电压等级，即可确定晶闸管的额定电压TN U ，即m )3~2(U U TN =
整流电路形式为三相全控桥，查表得2m 6U U =，则
()()()V U U U m T N 8.881~9.58712063~263~23~22=⨯⨯=== （3-7） 取V U TN 750=²
3.3.2 晶闸管的额定电流
选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值TN I 大于实际流过管子电流最大有效值T I ，即
T AV T TN I I I >=)(57.1或d T T AV T KI I I I I I ===
d
d
)(57.157.1 （3-8） 考虑（1.5～2）倍的裕量
d I I 2)K ~(1.5T(AV)= （3-9）
式中)57.1/(d I I K T =--电流计算系数。

此外，还需注意以下几点：
①当周围环境温度超过+40℃时，应降低元件的额定电流值。

②当元件的冷却条件低于标准要求时，也应降低元件的额定电流值。

③关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。

由表查得 K=0.368，考虑 1.5～2
倍的裕量
()()A KI I d AV T 17.83~38.62113368.02~5.12~5.1=⨯⨯==）（ (3-10) 取A I AV T 100)(=。

故选晶闸管的型号为KP200。

3.4 主电路的保护设计与计算
以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种。

（1）交流侧过电压保护
阻容保护 即在变压器二次侧并联电阻R 和电容C 进行保护。

本系统采用D-Y 连接。

V U S 120 45KVA,
2== em I 取值：当 S ≥10KVA 时，取。

6em =I
F S I C μ112.5045000/144066/6em =⨯⨯=≥
耐压V U 254.621201.5 1.5m =⨯⨯=≥
选取200µF,耐压300V 的CZDJ-2型金属化纸介电容器。

取5sh =U ，
Ω
=⨯⨯=≥67.06
5450001203.23
.222
2em sh I u s
u R ，取1Ω A fCU I c C 52.41012012050210266=⨯⨯⨯⨯=⨯=--ππ
81.72W ~61.2914.52 4)~(3R 4)I ~(3P 2
2C R =⨯⨯== 选取1Ω 85W 的金属膜电阻。

压敏电阻的计算
V U U MA 6.22012023.123.121=⨯⨯==
流通量取5KA 。

选MY31-240/5型压敏电阻。

允许偏差+10％（242V ）。

（2）直流侧过电压保护
直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏电阻保护。

但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成dt di /加大。

因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。

V U U DC MA 460~414230)2.2~8.1()2.2~8.1(1=⨯=≥
选MY31-430/5型压敏电阻。

允许偏差+10％（484V ）。

（3）闸管及整流二极管两端的过电压保护 查下表：。