三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统课程设计.docx

三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统课程设计.docx

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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届自动化专业一班级

题目三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统

姓名宋顺阔学号090611124

指导教师苏艳萍

二О一二年六月八日

设计题目：

三相半波可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15Kw、额定电压220V、额定电流79.6A、额定转速3000r/min。

（3）变压器漏感：

0.4mH

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。

提示：

（1）最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择，自选。

（2）负载电流可近似认为是一条水平直线，即：

负载电流就是平均电流。

（3）在计算平波电抗器、最小逆变角等参数时，需要用到变压器2次侧电压有效值，因此本题目的重点在于给出合适的电源变压器参数。

（4）关于U2的选择：

首先根据负载要求得到一个大致的数据，适当留出裕量；依据该数据计算最小逆变角；依据最小逆变角给出最小控制角；计算换相压降；依据最小控制角以及换相压降验证是否满足负载要求，如果不满足，调整裕量，重新计算。

总原则：

考虑最小控制角限制以及换相压降影响后，在满足负载要求的前提下，U2裕量尽量小。

（5）平波电抗器的计算见第3章第5节。

注意：

（1）每一步都必须给出具体的计算过程和分析过程。

（2）可用波形图配合说明计算过程。

一．关于U2的计算。

1.根据题意知直流电动机的额定电流为220V，且有环流的存在，则Ud-∆Ud≥220V。

三相半波可控整流电路电感性负载时在控制角为时Ud可有以下波形求得：

又因为负载为直流电动机，故

关于Id的计算负载电流就是平均电流为79.6A。

由于要考虑最大负载平均电流应当取电动机额定电流的1.5~2.0倍。

在本设计中取1.5倍，即Id=79.6*1.5=119.4A取Id为120A。

已知L=0.4mH.又因为是三相半波可控整流电路，因此m=3。

且W=100π。

△Ud=7.2V

所以Ud=1.17U2cosα-∆Ud≥220V

U2≥227.21.17*cosα。

由上式先设定U2一个大致的值，取U2=220V。

2.最小逆变角的确定，由βmin=δ+γ+θˊ知δ为晶闸管的关断时间tp折合的电角度，约4°~5°，在这里取δ=4°；θˊ为安全裕量角，取θˊ=10°；γ是换相重叠角。

求换相重叠角时，可根据下式求得：

cosγ=1-2IdωLB6U2=0.944

则γ=19.23°所以βmin=4+10+19.23=33.23°

一般取αmin≥βmin，则αmin=βmin=33.23°cosα=0.836

3.反过来验证U2的值

Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=208.0V<220V不符合题意，调整U2设定值重新计算。

4.取U2为232V时，按上面的计算过程可得：

Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=224V>220V符合题意，但考虑到总原则：

考虑最小控制角限制以及换相压降影响后，在满足负载要求的前提下，U2裕量尽量小。

5.取U2为231V时，得Ud-∆Ud=1.17U2cosα-∆Ud=220.08V>220Vβmin=32.76°符合题意且满足题意要求。

二.控制角移相范围的计算。

因为三相半波的控制角范围是0°~150°

又αmin=βmin=32.76°

故控制角的移相范围是32.76°~150°

三.晶闸管选型。

晶闸管的承受的最大正向URm=2U2=326.7V

晶闸管的承受的最大反向UFm=3×2U2=565.8V，则UTm=565.8V

UTn=2~3UTm=2~3×565.8=1131.7~1697.5V故选1600V。

由于是三相半波电路，所以晶闸管的电流有效值;

IT（AV）=（1.5~2）IT1.57=（1.5~2）Id2×1.57=43.9~58.5A选取60A

故可用晶闸管的型号可选取为KP60-16E。

四.电源变压器的参数计算

变压器的变比：

n=U1U2=380231=1.65变压器的容量：

S=U2×IT=231×0.577×79.6=10609.6V∙A

五.最小逆变角的计算

βmin=δ+γ+θˊ

由上述计算知：

βmin=32.76°。

六.平波电抗器电感参数的计算

在三相半波的情况下根据公式：

其中一般取电动机额定电流的5%~10%取5%则=3.98A

所以=1.46×2313.98=84.7mH

七.完整的主电路图

八.体会心得

参考文献：

黄俊王兆安电力电子变流技术第三版