【正文】 C2 的恒定充電電流 I1c，因此 RP2 是用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。當(dāng) V2 導(dǎo)通時(shí)，由于 R4 阻值很小，所以 C2 迅速放電，使 ub3 電位迅速間到零伏附近。當(dāng) V2 周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，u b3 便形成一鋸齒波，同樣 ub3 也是一個(gè)鋸齒波電壓，如圖 36 所示。射極跟隨器 V3 的作用是減小控制回路的電流對(duì)鋸齒波電壓ub3 的影響。V4 管的基極電位是由鋸齒波電壓、直流控制電壓 uco、直流偏移電壓 up 三電壓作用的疊加值所確定，它們分別通過(guò)電阻 RR 7 和 R8 與基極相接。根據(jù)疊加原理，先分析 V4 基極 b4 的波形，為了分析方便，先不考慮 V4 管的存在。只考慮鋸齒波電壓 ue3 時(shí)，見圖 37a：圖 37 b4點(diǎn)的等效電路 式 （35）7836/()heRu??可見 uh為一鋸齒波，但斜率比 ue3 低。只考慮偏移電壓 up，見圖 35b 。 式 （36） 678/39。()pRu??可見 u’p 仍為一條與 up 平行的直線，但數(shù)值比 up 小。只考慮直流控制電壓 uco 時(shí)，見圖 37c 。 式 （ 37）687/39。()coRU??可見 u’co 仍為與 uco 平行的一條直線，但數(shù)值比 uco 小。圖 38 鋸齒波觸發(fā)電路各晶閘管的電壓波形如果 uco=0，u p 為負(fù)值時(shí)，b 4 點(diǎn)的波形由 uh+u’p 確定，如圖 38 所示。當(dāng) uco 為正值時(shí)，b 4 點(diǎn)的波形由 uh+u’p+u’co 確定。由于 V4 的存在，上述電壓波形與實(shí)際波形有點(diǎn)出入，當(dāng)電壓等于 后，V 4 導(dǎo)通。之后 ub4 一直被鉗位在 。所以實(shí)際波形如圖 36 所示。圖中 M 點(diǎn)是 V4 由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。由前面分析可知 V4 經(jīng)過(guò)M 點(diǎn)時(shí)使電路輸出脈沖。因此當(dāng) up 為固定值時(shí)，改變 uco 就可以改變 M 點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)，即改變了脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，脈沖移相，從而改變晶閘管電路整流電壓的大小?？梢钥闯?，加 up 的目的是為了確定控制電壓 uco=0 時(shí)脈沖的初始相位。當(dāng)感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，三相半波的脈沖初始相位應(yīng)定在 α=90176。；如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變狀態(tài)下工作，要求脈沖的移相范圍理論上為 180176。，考慮 min 和?βmin，實(shí)為 120176。由于鋸齒波形兩端的非線性，因而要求鋸齒波的寬度大于180176。，例如 240176。，此時(shí)，令 uco=0，調(diào)節(jié) up 的大小使產(chǎn)生脈沖的 M 點(diǎn)移至鋸齒波240176。的中央，相應(yīng)于 =90176。的位置。這時(shí)，如 uco 為正值，M 點(diǎn)就向前移，控制?角 90176。，晶閘管電路處于整流工作狀態(tài)；如 uco 為負(fù)值，則 M 點(diǎn)向后移，?90176。，晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。 同步環(huán)節(jié)在鋸齒波觸發(fā)電路中，觸發(fā)電路與主回路的同步問(wèn)題是指要求鋸齒波的頻率與主回路電源的頻率相同。從圖 33 可知，鋸齒波是由開關(guān) V2 管來(lái)控制的。V 2 由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生的鋸齒波，V 2 截止持續(xù)時(shí)間就是鋸齒波的寬度， V2 開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率。要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同步，使 V2 開關(guān)的頻率與主回路電源頻率同步就可以達(dá)到。圖 33 所示同步環(huán)節(jié)，它是由同步變壓器 TS 和作同步開關(guān)用的V2 組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來(lái)控制 V2 的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主回路電源同步。同步變壓器二次電壓 uST 經(jīng)二極管 VD1 間接加在 V2 的基極上。當(dāng)二次電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，VD 1 導(dǎo)通，電容 C1 被迅速充電。因 O 點(diǎn)接地為零電位，R 點(diǎn)為負(fù)電位，Q 點(diǎn)電位與 R 點(diǎn)相近，故在這一階段 V2 基極為反向偏置，V 2 截止。在負(fù)半周的上升段，+E 1 電源通過(guò) R1 給電容 C1 反向充電， uQ 為電容反向充電波形，起上升速度比 uST 波形慢，故 VD1 截止，如圖 34 所示。當(dāng) Q 點(diǎn)電位達(dá) 時(shí)，V2 導(dǎo)通，Q 點(diǎn)電位被鉗位在 。直到 TS 二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來(lái)時(shí)，VD 1重新導(dǎo)通，C 1 迅速放電后又被充電，V 1 截止。如此周而復(fù)始。在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，V2 包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期，與主回路電源頻率完全一致，達(dá)到同步的目的。可以看出，Q 點(diǎn)電位從同步電壓負(fù)半周上升段開始時(shí)刻到達(dá) 的時(shí)間越長(zhǎng)，V 2 截止時(shí)間就越長(zhǎng)，鋸齒波就越寬?？芍忼X波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù) R1C1 決定的。 強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)強(qiáng)觸發(fā)脈沖可以縮短晶閘管的開通時(shí)間，提高晶閘管承受 di/dt 的能力，有利于改善串并聯(lián)器件的動(dòng)態(tài)均壓和均流，其電路如圖 33 所示。根據(jù)強(qiáng)觸發(fā)脈沖形狀的特點(diǎn)，在脈沖初期階段輸出約為通常情況下的 5 倍脈沖幅值，時(shí)間只占整個(gè)脈沖寬度的很小一部分，以減少門極損耗，其前沿陡度在 1A/s 左右。電路設(shè)計(jì)時(shí)要考慮能瞬時(shí)輸出高電壓和大電流。?此電路強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)由單相橋式整流獲得 50V 電源。在 V8 導(dǎo)通前，50V 電源已經(jīng)通過(guò) R15 向 C6 充電。所以 B 點(diǎn)電位已經(jīng)升到 50V。當(dāng) V8 導(dǎo)通時(shí)，C 6 經(jīng)過(guò)脈沖變壓器、R 6（C 5）、V 8 迅速放電。由于放電回路電阻較小，電容 C6 兩端電壓衰減很快，u B 電位迅速下降。當(dāng) uB 電位稍低于 15V 時(shí)，二極管 VD15 由截止變?yōu)閷?dǎo)通。雖然這時(shí) 50V 電源電壓較高，但它向 V8 提供較大的負(fù)載電流，在 R15 上的電阻壓降較大，不可能向 C6 提供超過(guò) 15V 的電壓，因此 uB 電位被牽制在 15V。當(dāng) V8 有導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，50V 電源電壓又通過(guò) R15 向 C6 充電，使 B 點(diǎn)電位再升到 50V，準(zhǔn)備下一次強(qiáng)觸發(fā)。電容 C5 是為提高強(qiáng)脈沖前沿陡度而附加的。 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)本方案是采用性能價(jià)格比較優(yōu)越的、每個(gè)觸發(fā)單元一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)間隔60176。的脈沖的電路。圖 33 中，V V 6 兩個(gè)晶體管構(gòu)成一個(gè)“或”門。當(dāng) VV 6 都導(dǎo)通時(shí)，u c5 約為15V ，使 VV 8 都截止，沒(méi)有脈沖輸出。但只要 VV 6 中有一個(gè)截止，都會(huì)使uc5 變?yōu)檎妷?，?VV 8 導(dǎo)通，就有脈沖輸出。所以只要用合適的信號(hào)來(lái)控制 V5或 V6 的截止，就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。其中，第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uc0 對(duì)應(yīng)的控制角 使 V4 由截止變?yōu)閷?dǎo)通造成 V5 瞬時(shí)截止，于是 V8 輸出脈沖，隔?60176。的第二個(gè)脈沖是由后 60176。相位的后一相觸發(fā)單元在產(chǎn)生第一個(gè)脈沖時(shí)刻將其信號(hào)引至本相觸發(fā)單元 V6 的基極，使 V6 瞬時(shí)截止，于是本相觸發(fā)單元的 V8 管又導(dǎo)通，第二次輸出一個(gè)脈沖，因而得到間隔 60176。的雙脈沖。其中 VD4 和 R17 的作用，主要是防止雙脈沖信號(hào)互相干擾。在三相半波整流電路中，器件導(dǎo)通次序?yàn)?VTVT VT VT VT VT 6，彼此間隔 60176。，相鄰器件成雙接通。因此觸發(fā)電路的雙脈沖環(huán)節(jié)應(yīng)該這樣接線：以VT1 器件的觸發(fā)單元而言，圖 33 電路中的 Y 端應(yīng)該接 VT2 器件觸發(fā)單元的電路的X 端，因?yàn)?VT2 器件的第一個(gè)脈沖比 VT1 器件的第一個(gè)脈沖滯后 60176。所以當(dāng) VT2觸發(fā)單元電路的 V4 由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，本身輸出一個(gè)脈沖，同時(shí)使 VT1 器件觸發(fā)單元的 V6 管截止，給 VT1 器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。同理， VT1 器件觸發(fā)單元的 X 端應(yīng)當(dāng)接 VT6 器件觸發(fā)電路的 Y 端，因?yàn)?VT6 器件比 VT1 器件超前 60176。導(dǎo)通，所以 VT1器件產(chǎn)生脈沖時(shí)給 VT6 器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。依次類推，可以卻確定六個(gè)器件相應(yīng)的觸發(fā)單元電路的雙脈沖環(huán)節(jié)間的接線。 觸發(fā)電路的定相在三相晶閘管變流裝置中，選擇觸發(fā)電路的同步信號(hào)是個(gè)很重要的問(wèn)題。在常用的鋸齒波、正弦波移相觸發(fā)電路中，送出初始脈沖的時(shí)刻是由輸入觸發(fā)電路中不同相位的同步電壓確定的。初始脈沖是指 Ud=0 時(shí)，控制電壓 uc0 與偏移電壓 up 為固定值條件下的觸發(fā)脈沖。因此，必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽(yáng)極電壓的相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖。這種正確選擇同步電壓相位以及獲取不同相位同步電壓的方法，就是觸發(fā)電路的定相。對(duì)三相變流器來(lái)說(shuō)，六個(gè)同步電壓均由三相同步變壓器的二次繞組提供。三相變壓器共有 24 種接法與 12 鐘點(diǎn)數(shù)。變壓器一次與二次側(cè)相同接法時(shí)，是偶數(shù)點(diǎn)鐘，一次與二次側(cè)不同接法時(shí)為奇數(shù)點(diǎn)鐘。由于同步變壓器二次電壓要分別接到六個(gè)觸發(fā)電路，要有公共接地端，只能是星形接法，故實(shí)際方案只有 12 種。因此，當(dāng)同步電壓相位確定后，為取得特定相位的同步電壓，其工作就在于選用哪一種變壓器連接組。對(duì)于負(fù)半周有效的鋸齒波觸發(fā)器，采用 NPN 晶體管，鋸齒波上升沿為有效部分。對(duì)于它的同步信號(hào)相對(duì)于該觸發(fā)電路所觸發(fā)的 VT 相需滯后 180176?，F(xiàn)假設(shè)主回路整流變壓器為 D，y11 聯(lián)結(jié)的三相半波，同步變壓器為 D，y115的聯(lián)結(jié)，如圖 39 示，分析采用鋸齒波 NTN 晶體管的觸發(fā)電路對(duì)晶閘管同步電壓相位的選擇，該電路能在整流和逆變狀態(tài)運(yùn)行。圖 39 NPN 管鋸齒波觸發(fā)電路與電壓的矢量關(guān)系主回路同步變壓器系 D，y11 聯(lián)結(jié)，故 Uu 與 UUV 同相。同步電路 與 ，uU?s與 ， 與 都同相。對(duì)晶閘管 VT1 來(lái)講，應(yīng)先選滯后 Uu180176。的Usu 作為vU?sw?s同步電壓，按此原則，再選其余晶閘管的同步電壓，見表 31。表 31 三相半波晶閘管的同步電壓晶閘管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6主電路電壓 +Uu Uw +Uv Uu +Uw Uv同步電壓 Usu +Usw Usv +Usu Usw +Usv在鋸齒波的觸發(fā)電路中，為改善波形亦可加 RC 濾波器。在一般觸發(fā)器設(shè)置的 RC濾波器，其滯后相角為 60176?；?30176。 自鎖電路在接觸器的“ 自鎖” 電路，簡(jiǎn)單的兩位按鈕 “開”和“斷”，接觸器的線圈一個(gè)接頭，根據(jù)線圈的電壓要求，接上一條火線或零線。在按電鈕“開” 的時(shí)候，由按鈕接通線圈的另一個(gè)接頭，提供了線圈電壓，接觸器吸和。當(dāng)按鈕斷開時(shí)，按鈕的這一條火線，通過(guò)接觸器的輔助接點(diǎn)，繼續(xù)為線圈提供電壓，接觸器還可以保持接通狀態(tài)，這就是接觸器的“ 自鎖” 。如果要斷開接觸器，就按動(dòng)按鈕開關(guān)的“停”，接觸器失電，斷開了電路。如圖所示： U V W N FR KM SB1 SB2 KM 圖 310 自鎖電路原理圖第 4 章 確定變壓器的結(jié)構(gòu)和容量 變壓器的容量計(jì)算本設(shè)計(jì)屬于三級(jí)負(fù)荷，故只需一臺(tái)變壓器即可。由題目中所給出的數(shù)據(jù)：直流電動(dòng)機(jī)額定功率為 50kW，額定電壓 220V，效率 ?？傻茫? 式（41）NPUI?? 所以 A???整流變壓器的二次繞組為星形接法，二次側(cè)的相電流 是相位差 180176。的正負(fù)矩形2i波，因此其有效值為： =436A （42）2I????????????????變壓器總的計(jì)算負(fù)荷為： = =A 式（43）30S25463UI?考慮到變壓器留有一定余量，我們選擇 Sn= S30==227kVA 式（44）所以，我們?nèi)?200kVA，即選擇容量為 200kVA 的變壓器即可。變壓器的型號(hào)可選 S9200/10（）。（見附錄 B） 變壓器的結(jié)構(gòu)選擇電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)，包括鐵心和繞組兩大部分。繞組又分高壓和低壓或一次和二次繞組等。電力變壓器的連接組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對(duì)應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。一、二次側(cè)電壓為 250/380V 的配電變壓器有 Y,yn0 和 D,yn11（即?/Y011）兩種常見的組別。因?yàn)椋儔浩鞑捎?D,yn11 聯(lián)結(jié)較之采用 Y,yn0 聯(lián)結(jié)有下列優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì) D,yn11 聯(lián)結(jié)變壓器來(lái)說(shuō)，其 3n 次（n 為正整數(shù)）偕波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較只一次繞組接成星形接線的 Y,yn0 聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次偕波電流。2）D,yn11 聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之 Y,yn0 聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小得多，從而更有利于低壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收系谋Ｗo(hù)和切除。3）當(dāng)接用單相不平衡負(fù)荷時(shí)，由于 Y,yn0 聯(lián)結(jié)變壓器要求中性線電流不超過(guò)二次繞組額定電流的 25℅，因而嚴(yán)重限制了接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。所以，我們選擇 D,yn11 聯(lián)結(jié)變壓器。我們選擇 200 kVA，即選擇容量為 200kVA 的變壓器即可。變壓器的型號(hào)可選 S9200/10（），聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) D,yn11。第 5 章 確定晶閘管的規(guī)格和數(shù)量 晶閘管參數(shù)的計(jì)算及選擇根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)額定電壓 Un=220V，三相半波整流供電電壓不能超過(guò)這個(gè)電壓，所以晶閘管的控制角要受一定約束,則根據(jù)式（51）