【正文】 C2 的恒定充電電流 I1c，因此 RP2 是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。當(dāng) V2 導(dǎo)通時，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，u b3 便形成一鋸齒波，同樣 ub3 也是一個鋸齒波電壓，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，見圖 37a：圖 37 b4點的等效電路 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，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 為負值時，b 4 點的波形由 uh+u’p 確定，如圖 38 所示。當(dāng) uco 為正值時，b 4 點的波形由 uh+u’p+u’co 確定。由于 V4 的存在，上述電壓波形與實際波形有點出入，當(dāng)電壓等于 后，V 4 導(dǎo)通。之后 ub4 一直被鉗位在 。所以實際波形如圖 36 所示。圖中 M 點是 V4 由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點。由前面分析可知 V4 經(jīng)過M 點時使電路輸出脈沖。因此當(dāng) up 為固定值時，改變 uco 就可以改變 M 點的時間坐標(biāo)，即改變了脈沖產(chǎn)生的時刻，脈沖移相，從而改變晶閘管電路整流電壓的大小。可以看出，加 up 的目的是為了確定控制電壓 uco=0 時脈沖的初始相位。當(dāng)感性負載電流連續(xù)時，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，令 uco=0，調(diào)節(jié) up 的大小使產(chǎn)生脈沖的 M 點移至鋸齒波240176。的中央，相應(yīng)于 =90176。的位置。這時，如 uco 為正值，M 點就向前移，控制?角 90176。，晶閘管電路處于整流工作狀態(tài)；如 uco 為負值，則 M 點向后移，?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)二次電壓波形在負半周的下降段時，VD 1 導(dǎo)通，電容 C1 被迅速充電。因 O 點接地為零電位，R 點為負電位，Q 點電位與 R 點相近，故在這一階段 V2 基極為反向偏置，V 2 截止。在負半周的上升段，+E 1 電源通過 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 點電位達 時，V2 導(dǎo)通，Q 點電位被鉗位在 。直到 TS 二次電壓的下一個負半周到來時，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。在一個正弦波周期內(nèi)，V2 包括截止與導(dǎo)通兩個狀態(tài)，對應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個周期，與主回路電源頻率完全一致，達到同步的目的?？梢钥闯觯琎 點電位從同步電壓負半周上升段開始時刻到達 的時間越長，V 2 截止時間就越長，鋸齒波就越寬?？芍忼X波的寬度是由充電時間常數(shù) R1C1 決定的。 強觸發(fā)環(huán)節(jié)強觸發(fā)脈沖可以縮短晶閘管的開通時間，提高晶閘管承受 di/dt 的能力，有利于改善串并聯(lián)器件的動態(tài)均壓和均流，其電路如圖 33 所示。根據(jù)強觸發(fā)脈沖形狀的特點，在脈沖初期階段輸出約為通常情況下的 5 倍脈沖幅值，時間只占整個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)計時要考慮能瞬時輸出高電壓和大電流。?此電路強觸發(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 R15 向 C6 充電。所以 B 點電位已經(jīng)升到 50V。當(dāng) V8 導(dǎo)通時，C 6 經(jīng)過脈沖變壓器、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，二極管 VD15 由截止變?yōu)閷?dǎo)通。雖然這時 50V 電源電壓較高，但它向 V8 提供較大的負載電流，在 R15 上的電阻壓降較大，不可能向 C6 提供超過 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，50V 電源電壓又通過 R15 向 C6 充電，使 B 點電位再升到 50V，準(zhǔn)備下一次強觸發(fā)。電容 C5 是為提高強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格比較優(yōu)越的、每個觸發(fā)單元一個周期內(nèi)輸出兩個間隔60176。的脈沖的電路。圖 33 中，V V 6 兩個晶體管構(gòu)成一個“或”門。當(dāng) VV 6 都導(dǎo)通時，u c5 約為15V ，使 VV 8 都截止，沒有脈沖輸出。但只要 VV 6 中有一個截止，都會使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來控制 V5或 V6 的截止，就可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。其中，第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的uc0 對應(yīng)的控制角 使 V4 由截止變?yōu)閷?dǎo)通造成 V5 瞬時截止，于是 V8 輸出脈沖，隔?60176。的第二個脈沖是由后 60176。相位的后一相觸發(fā)單元在產(chǎn)生第一個脈沖時刻將其信號引至本相觸發(fā)單元 V6 的基極，使 V6 瞬時截止，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互相干擾。在三相半波整流電路中，器件導(dǎo)通次序為 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，因為 VT2 器件的第一個脈沖比 VT1 器件的第一個脈沖滯后 60176。所以當(dāng) VT2觸發(fā)單元電路的 V4 由截止變?yōu)閷?dǎo)通時，本身輸出一個脈沖，同時使 VT1 器件觸發(fā)單元的 V6 管截止，給 VT1 器件補送一個脈沖。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，因為 VT6 器件比 VT1 器件超前 60176。導(dǎo)通，所以 VT1器件產(chǎn)生脈沖時給 VT6 器件補送一個脈沖。依次類推，可以卻確定六個器件相應(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)電路的同步信號是個很重要的問題。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，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。對三相變流器來說，六個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 鐘點數(shù)。變壓器一次與二次側(cè)相同接法時，是偶數(shù)點鐘，一次與二次側(cè)不同接法時為奇數(shù)點鐘。由于同步變壓器二次電壓要分別接到六個觸發(fā)電路，要有公共接地端，只能是星形接法，故實際方案只有 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。對于負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。對于它的同步信號相對于該觸發(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。對晶閘管 VT1 來講，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，簡單的兩位按鈕 “開”和“斷”，接觸器的線圈一個接頭，根據(jù)線圈的電壓要求，接上一條火線或零線。在按電鈕“開” 的時候，由按鈕接通線圈的另一個接頭，提供了線圈電壓，接觸器吸和。當(dāng)按鈕斷開時，按鈕的這一條火線，通過接觸器的輔助接點，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，就按動按鈕開關(guān)的“?！保佑|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 變壓器的容量計算本設(shè)計屬于三級負荷，故只需一臺變壓器即可。由題目中所給出的數(shù)據(jù)：直流電動機額定功率為 50kW，額定電壓 220V，效率 。可得： 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。的正負矩形2i波，因此其有效值為： =436A （42）2I????????????????變壓器總的計算負荷為： = =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。因為，變壓器采用 D,yn11 聯(lián)結(jié)較之采用 Y,yn0 聯(lián)結(jié)有下列優(yōu)點：1）對 D,yn11 聯(lián)結(jié)變壓器來說，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，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除。3）當(dāng)接用單相不平衡負荷時，由于 Y,yn0 聯(lián)結(jié)變壓器要求中性線電流不超過二次繞組額定電流的 25℅，因而嚴(yán)重限制了接用單相負荷的容量，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。變壓器的型號可選 S9200/10（），聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 D,yn11。第 5 章 確定晶閘管的規(guī)格和數(shù)量 晶閘管參數(shù)的計算及選擇根據(jù)直流電動機額定電壓 Un=220V，三相半波整流供電電壓不能超過這個電壓，所以晶閘管的控制角要受一定約束,則根據(jù)式（51）