直流电机开环调速系统设计文档格式.doc
- 文档编号:15412084
- 上传时间:2022-10-30
- 格式:DOC
- 页数:20
- 大小:189.52KB
直流电机开环调速系统设计文档格式.doc
《直流电机开环调速系统设计文档格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直流电机开环调速系统设计文档格式.doc(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3.4主电路元件参数计算及选型................................7
3.4.1设计依据主要参数....................................8
3.4.2具体参数计算........................................8
第4章控制电路设计.....................................10
4.1控制电路的设计分析.....................................10
4.2控制电路各分单元原理及设计.............................10
4.2.1ASR调节器电路......................................10
4.2.2触发电路...........................................11
4.2.3驱动放大电路.......................................15
第5章总结与体会.......................................16
附录......................................................18
参考文献.................................................19
第1章概述
1.1电力电子技术的发展
自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来,电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台,以此为基础开发的可控硅整流装置,是电气传动领域的一次革命,使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子的诞生。
进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品,普通晶闸管不能自关断的半控型器件,被称为第一代电力电子器件。
随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展,是电力电子技术的又一次飞跃,先后研制出GTR.GTO,功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。
而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件,开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。
而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展,以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究,器件开发研制,应用渗透性,在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。
进入90年代电力电子器件的研究和开发,已进入高频化,标准模块化,集成化和智能时代。
从理论分析和实验证明电气产品的体积与重量的缩小与供电频率的平方根成反比,也就说,当我们将50Hz的标准二频大幅的提高之后,使用这样工频的电气设备的体积与重量就能大大缩小,使电气设备制造节约材料,运行时节电就更加明显,设备的系统性能亦大为改善,尤其是对航天工业其意义十分深远的。
故电力电子器件的高频化是今后电力电子技术创新的主导方向,而硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势,目前先进的模块,已经包括开关元件和与其反向并联的续流二极管在内及驱动保护电路多个单元,并都以标准化和生产出系列产品,并且可以在一致性与可靠性上达到极高的水平。
目前世界上许多大公司已开发出IPM智能化功率模块,如日本三菱、东芝及美国的国际整流器公司已有成熟的产品推出。
1.2晶闸管的发展
自从在1967年用2英寸晶闸管阀代替汞弧阀之后,每一次晶闸管面积的扩大,都带来了输送容量提高、损耗降低、阀结构简化、可靠性提高的优越性。
因此随着直流输电容量不断增大和电力电子技术的进步,直流输电用晶闸管从最初的2英寸发展到现在的6英寸。
上世纪80年代我国自行建设的舟山和嵊泗高压直流输电工程采用2英寸的晶闸管,80年代末建成的葛南超高压直流工程采用3英寸晶闸管,90年代建成的天广工程采用4英寸晶闸管。
21世纪初建成投产的首条300万千瓦三常直流输电工程开始采用5英寸晶闸管。
世界上采用过6英寸晶闸管的只有日本。
2000年投运的Kii水道直流工程采用了6英寸晶闸管。
第2章总体方安设计及原理框图
2.1总体方安设计分析
晶闸管整流电路分为两大部分——主电路和控制电路。
主电路主要包括:
电网输入,变压器,过电压保护,过电流保护,三相桥式全控整流电路,以及负载部分(如电动机);
控制电路主要包括:
ASR调节电路、触发电路、驱动放大电路。
通过各个部分的有机结合在一起,就构成了一个晶闸管整流直流调压电路。
具体地,主电路采用三相桥式全空整流的形式,将三相交流电转换为直流电。
ASR调节电路及PI调节器用芯电阻和电容构成,它的作用是放大给定信号与反馈信号之差转化为触发电路的移相控制信号。
触发电路为TC787集成触发器;
驱动放大电路由三极管、二极管以及变压器组成;
保护电路又分为电压保护电路和电流保护电路,电压保护采用RC电路,用熔断器来对电路进行电流保护。
2.2系统的原理框图
公用三相电网380V
过流保护
过压保护
变压器
过电压保护
晶闸管整流
驱动电路
负载部分
取样电路
触发电路
比较电路
电压调节器
图2-1
第3章主电路设计
3.1主电路设计分析
主电路的的设计主要考虑的地方主要有两个,即保护环节和晶闸管整流环节。
保护环节主要有过电流保护和过电压保护,根据实际情况的需要,这两个保护环节主要分布在整流部分之前。
过电流保护一般采用在三相输入端分别接入一个熔断器,而过电压保护主要采用RC保护电路,这样做才能确保可靠的安全性能。
虽然整流方式多种多样,但目前在各种整流电路中应用最多的是三相桥式全控整流电路。
三相桥式全控整流电路是通过六个晶闸管和足够大的电感把电网的交流电转化为直流电而供给电机使用的,它可以通过调节触发电路的控制电压Uco改变晶闸管的控制角α,从而改变输出电压Ud和输出电流Id来对负载进行控制。
整流电路在接入电网时由于变压器一次侧电压为380V,一般都大于负载的额定电压,所以选用降压变压器,为得到零线,变压器二次侧必须接成星型,而一次侧接成三角形,这样可以避免三次谐波电流流入电网,减少对电源的干扰。
3.2主电路原理图
图3-1三相桥式全控整流电路
图3-2主电路图
3.3主电路各分单元原理及设计
3.3.1过压保护电路
由于交流侧电路在接通或断开时出现暂态过程,会产生操作过电压。
高压合闸的瞬间,由于初次级之间存在分布电容,初级高压经电容耦合到次级,出现瞬时过电压。
措施:
在三相变压器次级星形中点与地之间并联适当电容,就可以显著减小这种过电压。
与整流器并联的其它负载切断时,因电源回路电感产生感应电势的过电压。
变压器空载且电源电压过零时,初级拉闸,因变压器激磁电流的突变,在次级感生出很高的瞬时电压,这种电压尖峰值可达工作电压的6倍以上。
交流电网遭雷击或电网侵入干扰过电压,即偶发性浪涌电压,都必须加阻容吸收路进行保护。
一般加快速熔断器进行保护,实际上它不能保护可控硅,而是保护变压器线圈。
具体的图形如图3-3:
图3-3
3.3.2过电流保护电路
电压等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。
图3-4
3.3.3滤波电路
滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。
因此,滤波效果取决于放电时间常数。
电容C愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大。
其电路图如下:
图3-4
3.4主电路元件参数计算及选型
3.4.1设计依据主要参数
1) 输入电压:
单相(AC)220(1+/-15%)
2) 最大输出电流电压:
200A0--300V(DC)
3) 功率因数:
≥0.7
3.4.2具体参数计算
(1)整流器主电路的设计
Pd=Ud*Id=200*300=60kw
因为Pd>5kw,所以采用三相桥式整流电路且带整流变压器
(2)晶闸管的选择
1)电流参数的选取
IT=(1/Error!
Referencesourcenotfound.1.732)*Id=200/1.732≈116(A)
ITa=IT/1.57≈74(A)
取安全裕量Kf=2,则所选晶闸管的电流值为:
I=2*ITa=148(A)
2)电压参数的选取
在三相桥式整流电路中,晶闸管所承受的电压极值为根号6倍U2,其中U2其中变压器二次侧相电压有效值.
由Ud=2.34U2COSα可得:
U2=Ud/2.34COSα其中Ud=300Vα取零度U2min=Ud/2.34COS0=300/2.34≈129V
因为U2存在15%的波动
所以U2=U2min/0.85=152V
所得晶闸管的电压值为它的根号6倍,即2.45倍
2.45*152=373V
取安全裕量Kf=2,则晶闸管的电压值为746V
所以晶闸管选kp100-400
(4)变压器的设计
变压器副边容量的计算
由负载要求Id=200(A)
I2=(1.414/1.732)*Id≈164(A)
已知U2=152V
有S2=3U2I2=3*152*164
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 直流电机 开环 调速 系统 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)