【正文】 1）交流側(cè)過電壓保護(hù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 阻容保護(hù) 即在變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻 R 和電容 C 進(jìn)行保護(hù)。 對(duì)于三相電路，Ｒ和Ｃ的值可按下表?yè)Q算。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 變壓器接法 單相 三相、二次Ｙ聯(lián)結(jié) 三相二次Ｄ聯(lián)結(jié) 阻容裝置接法 與變壓器二次側(cè)并聯(lián) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) Y 聯(lián)結(jié) D 聯(lián)結(jié) 電容 Ｃ Ｃ 1/3C 3C C 電阻 Ｒ Ｒ 3R 1/3R R 本系統(tǒng)采用 DY 連接。 S=， U2=120V Iem取值：當(dāng) S=1~10KVA 時(shí)，對(duì)應(yīng)的 Iem=4~1，所以 Iem 取 3。 C≥31179。 6IemS/U22=31179。 6179。 3179。 34179。 103/1202= 耐壓≥ =179。 120179。 2 = 選取 20181。F 的鋁電解電容 器。 shU 選?。? S=1~10KVA， shU =1~5，所以 shU =3 R≥31179。 U22/SemshIU=31179。 179。 1202/179。 103 83 = IC=2π fCUC179。 106=2π179。 50179。 40179。 106179。 120179。 106=179。 106A PR≥ (34)IC2R=(34) 179。（ 179。 106） 2179。 =（ ）179。 1013W 選取電阻為 ZB110 的電阻。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 壓敏電阻的計(jì)算 U1MA= 2 U=179。 2 179。 120= 流通量取 5KVA。 選 MY31220/5 型壓敏電阻。允許偏差 +10％（ 242V）。 2）直流側(cè)過電壓保護(hù) 直流側(cè) 保護(hù)可采用與交流側(cè)保護(hù)相同保護(hù)相同的方法，可采用阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)。但采用阻容保護(hù)易影響系統(tǒng)的快速性，并且會(huì)造成 dtdi/ 加大。因此，一般不采用阻容保護(hù)，而只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。 U1MA=（ ） UDC=() 179。 230=414460V 選 MY31440/5 型壓敏電阻。允許偏差 +10％（ 484V） 。 3）閘管及整流二極管兩端的過電壓保護(hù) 查下表： 阻容保護(hù)的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定 晶閘管額定電流/μ A 10 20 50 100 200 500 1000 電容 /μ F 1 2 電阻 /Ω 100 80 40 20 10 5 2 抑制晶閘管關(guān)斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路方法。廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值 mU 的 ～ 倍。 得 C=， R=100Ω。 選 R 為 的 CZJD2 型金屬化紙介質(zhì)電容器。 PR=fCUm2179。 106=50179。 179。 106179。 ( 2 179。 120)2179。 106=179。 106W 選 R 為 20Ω普通金屬膜電阻器， 。 電流保護(hù) 快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施?？焖偃蹟嗥骺梢园惭b在直流側(cè)、交流側(cè)和直接與晶閘管串聯(lián)。 1） 交流側(cè)快速熔斷器的選擇 I2= 選取 RLS10 快速熔斷器，熔體額定電流 6A。 2） 晶閘管串連的快速熔斷器的選擇 I=I2=， IT=3I== 選取 RLS10 快速熔斷器，熔體額定電流 4A。 3）電壓和電流上升率的限制 電壓上升率 dtdu/ ：正相電壓上升率 dtdu/ 較大時(shí)，會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。因此作用于晶閘管的正相電壓上升率應(yīng)有一定的限制。 造成電壓上升率 dtdu/ 過大的原因一般有兩點(diǎn)：由電網(wǎng)侵入的過電壓；由于晶閘管換相時(shí)相當(dāng)于線電壓短路，換相結(jié)束后線電壓有升高，每一次換相都可能造成 dtdu/ 過大。 限制 dtdu/ 過大可在電源輸入端串聯(lián)電感和在晶閘管每個(gè)橋臂上串聯(lián)電感，利用電感的濾波特性，使 dtdu/ 降低。 電流上升率 dtdi/ ：導(dǎo)通時(shí)電流上升率太大，則可能引起門極附近過熱，造成晶閘管損壞。因此對(duì)晶閘管的電流上升率 dtdi/ 必須有所限制。 產(chǎn)生 dtdi/ 過大的原因，一般有：晶閘管導(dǎo)通時(shí)，與晶閘管并聯(lián)的阻容保護(hù)中的電容突然向晶閘管放電；交流電源通過晶閘 管向直流側(cè)保護(hù)電容充電；直流側(cè)負(fù)載突然短路等等。 限制 dtdi/ ，除在阻容保護(hù)中選擇合適的電阻外，也可采用與限制 dtdu/相同的措施，即在每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè)電感。 限制 dtdu/ 和 dtdi/ 的電感，可采用空心電抗器，要求 L≥（ 20～ 30）μH；也可采用鐵心電抗器， L 值可偏大些。在容量較小系統(tǒng)中，也可把接晶閘管的導(dǎo)線繞上一定圈數(shù)，或在導(dǎo)線上套上一個(gè)或幾個(gè)磁環(huán)來(lái)代替橋臂 電抗器。 所以為了防止 dtdi/ 和 dtdu/ ，每個(gè)橋臂上串聯(lián)一個(gè) 30μ H 的電感。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 平波電抗器的計(jì)算 為了使直流負(fù)載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計(jì)算主要是電感量的計(jì)算。 1）算出電流連續(xù)的臨界電感量 1L 可用下式計(jì)算，單位 mH。 min211 dIUKL ? 式中 1K －與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得； mindI －最小負(fù)載電流，常取電動(dòng)機(jī)額定電流的 5％～ 10％計(jì)算。 根據(jù)本電路形式查得 1K = 所以 1L =% ??= 2）限制輸出電流脈動(dòng)的電感量 2L 由于晶 閘管整流裝置的輸出電壓是脈動(dòng)的，因此輸出電流波形也是脈動(dòng)的。該脈動(dòng)電流可以看成一個(gè)恒定直流分量和一個(gè)交流分量組成。通常負(fù)載需要的只是直流分量，對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載來(lái)說，過大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來(lái)限制輸出電流的脈動(dòng)量。平波電抗器的臨界電感量 2L （單位為 mＨ）可用下式計(jì)算 diISUKL 222? 式中 2K －系數(shù)，與整流電路形式有關(guān)， iS －電流最大允許脈動(dòng)系數(shù)，通常單相電路 iS ≤ 20％，三相電路 iS ≤（ 5～ 10）％。 根據(jù)本電路形式查得 2K = 所以diISUKL 222?=%10 ??= 3）電動(dòng)機(jī)電感量 DL 和變壓器漏電感量 TL 電動(dòng)機(jī)電感量 DL （單位為 mH）可按下式計(jì)算 3102 ?? DDdD pnIUKL 式中 DU 、 DI 、 n－直流電動(dòng)機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速，常用額定值代入； p－電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)； DK －計(jì)算系數(shù)。一般無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取 8～ 12，快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取 6～8，有補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取 5～ 6。 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 本設(shè)計(jì)中取 DK = DU =230V、 DI =、 n=1000r/min、 p=1 3102 ?? DDdD pnIUKL = 2308 ????? = 變壓器漏電感量 TL （單位為 mH）可按下式計(jì)算 DshTT IUUKL 100 2? 式中 TK －計(jì)算系數(shù)，查表可得 shU －變壓器的短路比，一般取 5～ 10。 本設(shè)計(jì)中取 TK =、 shU =6 所以DshTT IUUKL 100 2?= ???= 4）實(shí)際串入電抗器的電感量 考慮輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感量： )(11 TDd NLLLL ??? Ｎ在三相橋式電路中?。?，其余電路可取１。 )(11 TDd NLLLL ??? =－（ +2179。 ） = 考慮限制電流脈動(dòng)時(shí)的實(shí)際電感量： )(22 TDd NLLLL ??? 本電路 )(22 TDd NLLLL ??? =－（ +2179。 ） = mH 如上述條件均需滿足時(shí)，應(yīng)取 1dL 和 2dL 中較大者作為串入平波電抗器的電感值，所以本電路選取 2dL =6 mH 作為平波電抗器的電感值。 可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流電抗器（又稱均衡電抗器），電感 量 TL （單位為 mH）的計(jì)算公式為：Trr IUKL 2? 式中 rK －計(jì)算系數(shù)，一般取 rK ＝ 1K ； 1K = rI －要求的環(huán)流值，通常取 rI ＝（ 3％～ 10％） DI （ DI 為直流電動(dòng)機(jī)電樞電流）。 Trr IUKL 2?=%5 ??= mH 實(shí)際所需的均衡電感量為 raL ： Trra LLL ?? 如果均衡電流經(jīng)過變壓器兩相繞組，計(jì)算 raL 時(shí)，應(yīng)代入 2 TL 。 Trra LLL ?? =－ 179。 2= mH 一般說來(lái)，均衡電抗器 raL 和平波電抗器 DL 分設(shè)的方案比較經(jīng)濟(jì)，故采用較為普遍。 勵(lì)磁電路元件的選擇 整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取 700V。額定電流可查得廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 K=， ID(AV)=(~2)K Ii =(~2)**= 可選用 ZP 型 3A、 700V 的二極管。 RPL 為與電動(dòng)機(jī)配套的磁場(chǎng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。 為 實(shí)現(xiàn)弱磁保護(hù)，在磁場(chǎng)回路中串入了欠電流繼電器 KA ，動(dòng)作電流通過 RPI 調(diào)整。根據(jù)額定勵(lì)磁電流 Iex =，可選用吸引線圈電流為 的JL1411ZQ 直流欠電流繼電器。 主電路及保護(hù)電路原理圖 圖 31 主電路及保護(hù)電路原理圖 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 第 4 章 控制電路與單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)控制電路設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)方法 晶閘管三相全控橋式整流電路簡(jiǎn)圖如圖 41 所示。 圖 41 三相全控橋式整流電路 圖 42 三相電壓曲線 三相全控橋式整流電路共有六個(gè)晶閘管，它們分為共陰極和共陽(yáng)極兩組。在觸發(fā)時(shí)，采用雙脈沖觸發(fā)方式，每次兩組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通。六個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?SCR SCR SCR SCR SCR SCR6，如圖 42 所示。相電壓曲線的交點(diǎn) t1～ t6,就是晶閘管 SCR1～ SCR6的控制角起點(diǎn)。取線電壓 Uac從負(fù)半波的過零點(diǎn) G（ t1） 作為同步基準(zhǔn)點(diǎn)，則應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通的第一對(duì)晶閘管為 SCR1 、 SCR6，根據(jù)波形圖可分析出各晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻（ 對(duì)應(yīng)于控制角α =00）及觸發(fā)順序如圖 43 所示。 圖 43 晶閘管觸發(fā)時(shí)刻 (α =00)及觸發(fā)順序 單片機(jī)在觸發(fā)晶閘管時(shí) ,根據(jù)電流控制器的輸出控制值 uk，以同步基準(zhǔn)點(diǎn)位參考點(diǎn)，算出晶閘管控制角α的大小，再通過定時(shí)器按控制角的大小以及觸發(fā)順序，準(zhǔn)確地向各個(gè)晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖。 在控制觸發(fā)時(shí)，有兩種觸發(fā)方法：絕對(duì)觸發(fā)方法和相對(duì)觸發(fā)方法。所謂廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 絕對(duì)觸發(fā)方法就是指觸發(fā)脈沖形成的時(shí)刻都直接取決于基準(zhǔn)時(shí)刻點(diǎn)。對(duì)三相全控橋式整流電路，在交流電的一個(gè)周期內(nèi)需要 6 個(gè)（或者 3 個(gè)）基準(zhǔn)點(diǎn)。相 對(duì)觸發(fā)方式是以前一觸發(fā)脈沖為基準(zhǔn)來(lái)確定后一觸發(fā)脈沖時(shí)刻，它用加長(zhǎng)或縮短相鄰兩次觸發(fā)脈沖之間的間距來(lái)改變控制角，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)間距等于 600，控制角α改變時(shí)，該間距應(yīng)相應(yīng)改變。但由于電網(wǎng)頻率的波動(dòng)以及計(jì)算機(jī)定時(shí)器的誤差，會(huì)使控制角偏離要求值。因此，在相對(duì)觸發(fā)方式時(shí)，應(yīng)在一個(gè)周期內(nèi)用同步脈沖信號(hào)進(jìn)行一次校正，以避免誤差的積累。 對(duì)于單相電路，均使用絕對(duì)觸發(fā)方式。在三相全控橋式整流電路中，一般則常使用相對(duì)觸發(fā)方式。 綜上本次設(shè)計(jì)使用相對(duì)觸發(fā)的觸發(fā)控制方法。 控制算法 設(shè)相鄰控硅之間觸發(fā)脈沖間距角為Δ。 在穩(wěn)定情況下，Δ =600。當(dāng)α由α k1 變?yōu)棣?k 時(shí)，應(yīng)有： Δ =α kα k1+600 在控制時(shí)，一般均使用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)完成觸發(fā)脈沖輸出。這樣，須把角度轉(zhuǎn)換成時(shí)間值。交流電的一個(gè)周期（對(duì)頻率為 50Hz 為 20ms） 對(duì)應(yīng)于3600，故 600 對(duì)應(yīng)于 10/3 ms。觸發(fā)間距時(shí)間 TΔ 可表示為： TΔ =Tα kTα k1+T60 （ 41） 為了避免觸發(fā)錯(cuò)誤，必須加入同步校正。每隔 3600 來(lái)一個(gè)同步脈沖（取自線電壓 uac的過零點(diǎn) ），以此為基準(zhǔn)點(diǎn)，校正觸發(fā)第一對(duì)晶閘管 的控制角。這可采用在每個(gè)周期用定時(shí)器計(jì)數(shù)同步脈沖發(fā)生時(shí)刻與實(shí)際同步脈沖發(fā)生時(shí)刻之差 Te，然后在計(jì)算第一對(duì)晶閘管的控制時(shí)刻時(shí)，按以下公式進(jìn)行計(jì)算： TΔ =Tα kTα k1+T60+Te （ 42） 控制角的計(jì)算 三相全控橋式整流電路輸出電壓 ud 與控制角α有以下關(guān)系 : ud= (43) 其中 E 為電源相電壓有效值。 對(duì)于數(shù)字調(diào)節(jié)器，要求對(duì)象為線性系統(tǒng)。而 根據(jù)式（ 43）可知，如果控制角α與控制輸出 uk 為線性關(guān)系，則輸出電壓 ud 與控制輸出 Uk 之間為非線性關(guān)系（余弦關(guān)系），這是我們所不希望的。如要求觸發(fā)整流環(huán)節(jié)為一個(gè)放大系數(shù)為 Ks 的線性環(huán)節(jié)，則有： 廈門南洋職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 ud= =Ksuk 即有 c