【正文】 沖變壓器 TM 釋放其儲存的能量而設(shè)的。 對于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔 60176。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出 6 路脈沖，再經(jīng)補脈沖形成及分配單元形成補脈沖并按順序輸出 6 路脈沖。如圖 中兩個晶閘管構(gòu)成一個“或”門。其中VD4和 R17的作用，主要是防止雙窄脈沖信號相互干擾。依次類推，可以確定六個器件相應(yīng)觸發(fā)單元電路的雙脈沖環(huán)節(jié)間的相互接線。查閱資料可得鐵心材料的飽和磁密 BS=， 飽和磁場強度 HS=1900A/m2，剩磁磁密 Bγ=。 （ 4）確定鐵心體積 V。在設(shè)計過程的時候要注意設(shè)計完要校驗。 （ 2）電流濾波時間常數(shù) Toi。 （ 4）電磁時間常數(shù) Tl的確定。 檢查對電源電壓的抗擾性能： 003 031 ??? ssTT il,參照附表 的典型 I 型系統(tǒng)動武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 態(tài)抗擾性能，各項指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計。 （ 2） 忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 1113 3 4 7 . 8 10 . 0 6 3 0 . 0 6 2 5 cimlsT T s s ??? ? ? ?? （ 57） 滿足近似條件。由前述已知， KITΣi=，則 1 2 2 0 . 0 0 3 7 0 . 0 0 7 4iI T s sK ?? ? ? 。 5. 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 由圖 ，按所用運算放大器取 R0=40kΩ，各電阻和電容值為 0 40 K R k k? ? ? ? ? ? 取 45kΩ （ 59） 630 .0 3 1 3 0 .7 1 04 5 1 0iiiC F FR? ?? ? ? ?? 取 （ 510） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 6304 4 0 . 0 0 2 0 . 2 1 0 0 . 24 0 1 0oioi TC F F FR ???? ? ? ? ?? 取 （ 511） 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 ζi=%5%，滿足設(shè)計要求。 電流開環(huán)增益：要求 ζi≤5%時，取 KITζi=，因此 10 .5 0 .5 1 3 5 .10 .0 0 3 7IiKsTs??? ? ? （ 54） 于是， ACR 的比例系數(shù)為 1 3 5 . 1 0 . 0 3 1 3 0 . 5 80 . 5 4 53 6 0 . 1 2 5Iii sKRK K ?? ??? ? ?? （ 55） 式中 電流反饋系數(shù) 10/10 ???NIV ??； 晶閘管專制放大系數(shù) Ks=36。 21 m i n0 . 6 9 3 1 4 01 8 . 1 30 . 1 5 3 . 5ldUL K m HI ?? ? ?? （ 51） 則電磁時間常數(shù) 1 8 .1 3 0 .0 3 1 30 .5 8ll L mHTsR?? ? ?? （ 52） 2. 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計要求 ζi≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。 （ 3）電流環(huán)小時間常數(shù) 之和 TΣi。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計 1. 確定時間常數(shù) （ 1）整流裝置滯后時間常數(shù) Ts。通過軟件來實現(xiàn) 模擬電路的功能 。 （ 3）計算脈沖磁導(dǎo)率，選定鐵心材料。 如圖可以得出 TP 脈沖變壓器的一次側(cè)電壓 U1 強觸發(fā)電壓 50V 弱觸發(fā)電壓 15V。所以當(dāng)VT2 觸發(fā)單元的 V4 由截止變導(dǎo)通時，本身輸出一個脈沖，同時使 VT1 器件觸發(fā)單元 V6的管截止，給 VT1器件補送一個脈沖。所以只要用適當(dāng)?shù)男盘杹砜刂频?V5或 V6 截止（前后間隔 60176。 (1~3腳 為6路 單脈沖輸入)(15~ 10腳 為6路 雙脈沖輸出)至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6 圖 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 脈沖變壓器的設(shè)計 本方案的雙脈沖電路是采用性能價格比優(yōu)越的、每個觸發(fā)單元的一個周期內(nèi)輸出兩個相隔 60176。根據(jù)單相同步信號的上升沿和下降沿，形成兩個同步點，分別發(fā)出兩個相位互差 180176。 V 1V 2T MV D 1R 3R 1R 2V D 2V D 3R 2 圖 觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)電路類型很多，有分立式、集成式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對來說電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機上來實現(xiàn)，需要通過編程來實現(xiàn)，本設(shè)計不采用。它由 V V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 器 TM 及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。 （ 4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離?；虿捎孟喔?60176。如右圖 快速熔斷器保護 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 V tV tF uF u 圖 根據(jù)快速熔斷器的要求熔斷器的額定電壓 5 5 140 343K N R MU U U V? ? ? ? ? （ 337） 因此，按本課題的設(shè)計要求，用于晶閘管過電流保護的快速熔斷器的額定電壓可選擇 350V。 由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。本課題設(shè)計中變壓器的一次側(cè)的線電壓為 380V，熔斷器額定電壓可選擇 400V。 （ 5） 快速熔斷器 它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。 ② 快速開關(guān)的額定電壓 UKld ≥額定整流電壓 UN。 （ 2）在交流側(cè)設(shè)置電流檢測裝置，利用過電壓信號去控制觸發(fā)器，使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進行封鎖。 通過經(jīng)驗公式 3( 2 4) 10TCI ?? ? ? 10 30R? ? ? 212RmP CU? 圖 阻容吸收回路 得： 33( 2 4) 10 ( 2 4) 50 10 0. 1 0. 2TC I F???? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 330） 2 6 2 311 0 . 2 1 0 1 4 0 1 . 9 6 1 022RmE C U J??? ? ? ? ? ? ? （ 331） 由于一個周期 晶閘管充放電各一次，因此 332 2 6 10 2 10REJ??? ? ? ? ? （ 332） 33 .9 2 1 0 0 .1 9 60 .0 2EPWT ??? ? ? （ 333）功率選擇留 5～ 6 倍裕量 ( 5 ~ 6) ( 5 ~ 6) 96 1 ~ P W W? ? ? ? （ 334） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 因此，電阻 R 選擇阻值為 20Ω,功率選擇 1W 的電阻。 3．晶閘管的過電壓保護 晶閘管對過電壓很敏感，當(dāng)正向電壓超過其斷態(tài)重復(fù)峰值值電壓一定值時，就會誤導(dǎo)通，引發(fā)電路故障；當(dāng)外加的反向電壓超過其反向重復(fù)峰值電壓 DRMU 一定值時，晶閘管將會立即損壞。其電路圖如右圖 所示 。 0222 0 . 4 2 . 1 8 5 1 . 1 2 833R m Z lI K I A? ? ? ? ? （ 325） （ 3）計算壓敏電阻的最大電壓 RmU 的公式為 1aRm R RmU K I? （ 326） 式中， KR 壓敏元件特性系數(shù)； a 壓敏元件非線性系數(shù)。因此，是一種較好的過電壓保護元件。因此除了在選擇元件的容量外，還必須有完善的保護裝置。 nP極對數(shù)，取 nP=2。直流側(cè)電抗器的主要作用為了限制直流電流脈動；輕載或空載時維持電 流連續(xù)；在有環(huán)流可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升率。 再確定晶閘管額定電流 IT(AV)，額 定電流有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。 對于本設(shè)計 KI2取 ,且忽略變壓器一二次側(cè)之間的能量損耗，故 AIKI NI ?????? ? （ 34） 根據(jù)整流變壓器的特性，即 m1U1I1=m2U2I2 , m取 3，所以 U1I1=U2I2，所以整流變壓器的容量為： 1 2 1 1 1 2 2 2 2 2 211( ) ( )22S S S m U I m U I m U I? ? ? ? ? （ 35） K V AIUmS ????? （ 36） 設(shè)計時留取一定的裕量，可以取容量為 30KVA 整流變壓器。而一次相電流有效值 )//( 2121 UUII ? ，所以一次側(cè)容量 2222 IUmS ? 。 對于本設(shè)計：為了保證電動機負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn) ,計算所得 U2應(yīng)有一定的裕量 ,根據(jù)經(jīng)驗所知 ,公式中的控制角 α應(yīng)取 300為宜。 綜合以上因素得到的 U2精確表達(dá)式為： m a x2m a x[1 ( 1 ) ]%[]100dN a TddKdIU r n UIUICUABI?? ? ???? （ 31） 式中 20UUA d? 表示當(dāng)控制角 ??0? 時，整流電壓平均值與變壓器次級相電壓有效值之比； 0ddUUB ?? 表示控制角為 ? 時和 ??0? 時整流電壓平均值之比； 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 C 是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)； UK%為變壓器的短路電壓百分比， 100 千伏安以下的變壓器取 UK%=5， 100～ 1000千伏安的變壓器取 UK%=5~10； ? 為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)。 (2)晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時有一定的管壓降，用 VT表示。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 3 主電路各器件的選擇和計算 交 流變壓器容量的計 算和選擇 在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致；此外，為了盡量減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項用的變壓器的一次側(cè)繞組采用△聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用 Y聯(lián)接。這樣的濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)來表示，其濾波時間常數(shù)按需 oiT 要選定，以濾平電流檢測信號為準(zhǔn)然而，在抑制交流分量的同時，濾波環(huán)節(jié)也 延遲了反饋信號的作用，為了平衡這個延遲作用，在給定信號通道上加入一個同等時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。按照 PI 調(diào)節(jié)器的特性，只有使轉(zhuǎn)速超調(diào)， ASR 的輸入偏差電壓為負(fù)值，才能使 ASR 退出飽和。當(dāng) ASR 飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng) ASR 不飽和時，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)則表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。 Id NId m0n0nCABId 圖 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 dmd II ? ASR主導(dǎo)，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差 dmd II ? ACR主導(dǎo)，表現(xiàn)為電流無靜差（過電流保護） 動態(tài)數(shù)學(xué)模型 如下圖 表示雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)框圖，圖中 )(sWASR 和分別 )(sWACR表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個電流無靜差的點電流閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。即 PI 的作用使輸入偏差電壓 U? 在穩(wěn)態(tài)時總為零。 A S R A C RβKsα1 / CeRU n * U i *U iU cU d 0 E nI