电力电子.docx
- 文档编号:25799213
- 上传时间:2023-06-14
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:157.05KB
电力电子.docx
《电力电子.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力电子.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电力电子
目录
第1章概述1
第2章总体方案确定2
2.1总体方案设计2
2.2系统原理框图3
第3章主电路设计4
3.1主电路设计思路4
3.2主电路图5
3.3各单元电路设计5
3.4主电路元件计算及选型7
第4章控制电路设计8
4.1控制电路设计思路8
4.2控制电路图8
4.3各单元电路设计9
第5章硬件调试11
第6章总结12
参考文献13
第1章概述
电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术,电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用,因此,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的,一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的,晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件,属于半控型器件,对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式,简称相控方式。
晶闸管是晶体闸流管的简称,又称作可控硅整流器SCR,以前被简称为可控硅。
整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
整流电路的应用十分广泛,例如直流电动机、电镀、电解电源等。
三相桥式全控整流电路是目前应用最广泛的一种整流电路,电路有6个晶闸管,分为共阳极组和共阴极组,习惯上晶闸管是从1到6的顺序导通,每个时刻均需两个晶闸管同时导通,六个晶闸管的脉冲相位依次差60度,整流输出电压一周期脉动六次,每次脉动的波形一样,故称为六脉波整流电路。
第2章总体方案确定
2.1总体方案设计
系统由两大部分组成,主电路和控制电路,主电路主要环节:
整流电路及保护电路,控制电路主要环节:
触发电路、驱动电路、检测与故障保护电路。
采用三相桥式全控整流电路将电网电压转换为大小可变的直流电压,供给电动机工作。
晶闸管串联一般存在电压分配不均的问题,可以用RC并联支路作动态均压,电力电子电路中需要采用合适的过电压、过电流保护电路,采用RC电路进行过电压保护,利用快速熔断器进行过电流保护,交流变换为直流之后难免存在电压小幅度波动问题,设计利用大电容滤波稳压。
控制电路利用集成触发器作触发电路,只需要3片KJ004和1片KJ041芯片即可形成六路双脉冲。
驱动电路提供控制电路与主电路之间的电气隔离,这里采用光隔离,一般采用光耦合器。
2.2系统原理框图
如图2.1所示:
图2.1系统框图
第3章主电路设计
3.1主电路设计思路
主电路主要是对电动机电枢和励磁绕组进行正常供电及短路保护。
采用晶闸管可控整流电路给直流电动机供电,通过移相触发,改变直流电动机电枢电压,实现直流电动机的速度调节。
触发电路采用集成触发电路,脉冲送给六个晶闸管。
电网送电给主电路之前应进行一系列保护措施,三相输入端串快速熔断器FUSE防止过载电流突变或短路造成的危害,利用RC电路或压敏电阻进行外因过电压和内因过电压保护。
目前整流电路的应用十分广泛,最为广泛的是三相桥式全控整流电路,电路利用六个晶闸管和足够大电感将三相交流电转换为直流电供给发动机使用的,它可以通过调节触发电路的控制电压来确定触发角的大小,进而改变直流侧电压和电流大小。
整流电路在接入电网时变压器一次侧电压是380v,一般大于负载的额定电压,采用降压变压器,为得到零线,变压器二次侧必须接成y形,而一次侧采用三角形连接以避免三次谐波流入电网对电源产生干扰。
3.2主电路图
图3.1主电路原理图
3.3各单元电路设计
3.3.1过压保护电路
电力电子装置中可能发生的过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
由分闸、合闸等开关操作一起的过电压和由雷击引起的过电压叫做外因过电压。
内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程,包括换相过电压和关断过电压,由于晶闸管或者与全控型器件反并联的续流二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断能力,因而有较大的反向电流流过,使残存的载流子恢复,而当恢复了阻断能力时,反向电流急剧减小,这样的电流突变会因线路电感而在晶闸管阴阳极之间或与续流二极管反并联的全控型器件两端产生或电压叫做换相过电压。
全控型器件在较高频率下工作,当器件关断时,因正向电流的迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压叫做关断过电压。
具体的图形如图3.2所示:
图3.2RC过电压抑制电路
3.3.2过电流保护电路
过电流分过载和短路两种情况,采用快速熔断器是电力电子装置中最有效,应用最广的一种过电流保护措施。
此设计利用快熔进行电路全保护,如图3.3所示:
图3.3过电流保护措施
第4章控制电路设计
4.1控制电路设计思路
控制电路包括:
触发电路,驱动电路,保护电路。
触发电路采用集成触发器,是整个控制电路的核心,它的作用是产生晶闸管的触发脉冲,同时通过控制触发角的大小来调节电动机两端的电压电流大小,进而达到调速的效果。
驱动电路主要作用是放大触发脉冲来驱动晶闸管的导通,进行主电路和控制电路的电气隔离。
4.2控制电路图
图4.1控制电路原理图
4.3各单元电路设计
4.3.1触发电路
集成触发电路可靠性高、技术性能好、体积小、功耗低、调试方便,诸多优点已经使晶闸管触发电路逐步取代分立式电路,分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节,只需要用三个KJ004集成块和一个KJ041集成块,即可形成六路双脉冲,再由六个晶体管进行脉冲放大,即构成完整的三相全控桥整流电路的集成触发电路。
触发电路图如图4.1所示,KJ004集成块1引脚输出正脉冲,15引脚输出负脉冲,相位相差180度,正好形成三相桥式整流电路的同一相上下的上下两个桥臂,Uco叫做控制电压,调节触发角α大小,Up叫做偏移电压,目的是为了确定控制电压等于0时脉冲的初始相位,Usa、Usb、Usc叫做变压器同步电压,KJ041集成块引脚1-6为六路单脉冲输入,引脚10-15为六路双脉冲输出,接至整流电路的六个晶闸管控制端,驱动主电路工作。
触发电路是调速系统的核心内容,脉冲的好坏直接影响调速的连续性,要实现开环无极调速,即转速单方向连续可调,触发电路一定要正确。
4.3.2驱动电路
电力电子系统是由主电路和控制电路组成的,主电路的电压和电流一般都较大,而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流,因此在主电路和控制电路连接的路径上,如驱动与主电路的连接处,或者驱动电路与控制信号的连接处,以及主电路和检测电路的连接处,一般要进行电气隔离,而通过其他手段如光、磁等来传递信号。
此次设计利用驱动电路提供了主电路与控制电路之间的电气隔离,利用光耦合器进行光隔离。
电路图如图4.2所示:
图4.2光耦合器
第5章硬件调试
第6章总结
本次电力电子课程设计,综合运用所学的电力电子技术和电机及电力拖动课程的相关知识,培养应用所学知识,发现、提出、分析、解决问题的能力。
根据任务书布置的设计任务和要求,有不同型号的直流电动机可供选择,电动机参数不同计算得到的电路元件参数相应会不同。
电力电子技术主要用于电力变换,电力变换分为四大类,其中整流(交流变直流)应用比较广泛,此次设计的核心是晶闸管整流和触发脉冲的产生,触发电路产生脉冲送给晶闸管,晶闸管开始工作,将电网的交流电变成适合电动机工作的稳定直流电,调整触发电路的脉冲,晶闸管触发角相应改变,直流侧电压改变从而电动机可以实现单向无极调速,达到设计的目的。
课程设计告一段落,相关知识只是学到了一点皮毛,要想真正掌握电力电子领域的有关知识,还有很长一段路要走,多多研究各种不同电路的工作原理以及相关器件的使用,对学习有着事半功倍的效果,以后我会更加努力提高综合运用知识的能力。
参考文献
1.石玉栗书贤.电力电子技术题例与电路设计指导.机械工业出版社,1998
2.王兆安黄俊.电力电子技术(第4版).机械工业出版社,2000
3.浣喜明姚为正.电力电子技术.高等教育出版社,2000
4.莫正康.电力电子技术应用(第3版).机械工业出版社,2000
5.郑琼林.耿学文.电力电子电路精选.机械工业出版社,1996
6.刘定建,朱丹霞.实用晶闸管电路大全.机械工业出版社,1996
7.刘祖润胡俊达.毕业设计指导.机械工业出版社,1995
8.刘星平.电力电子技术实验指导书.校内,2007.
9.周定颐李光中.电机及电力拖动(第3版).机械工业出版社,2007
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性(10%)
硬件设计及调试情况(20%)
参数计算及设备选型情况*(10%)
设计说明书质量(20%)
答辩情况(10%)
完成任务情况(10%)
独立工作能力(10%)
出勤情况(10%)
综合评分
指导教师签名:
日期:
注:
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容;
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序:
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件(非16K大小的图纸及程序清单)。
- 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:
- 电力 电子