【正文】 ................... 15 電源部分 ................................................... 15 觸發(fā)脈沖部分 ............................................... 16 主電路的 pspice 仿真 .............................................. 17 pspice 主電路的的輸出波形圖 ................................. 17 5 閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 ....................................................... 18 閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)勢 ................................................... 18 閉環(huán)系統(tǒng)的原理 ................................................... 18 6 結(jié)論 ................................................................. 19 謝辭 ................................................................. 20 參考文獻 ............................................................. 21 附錄 A ............................................................... 22 附錄 B ............................................................... 37 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 1 頁 共 42 頁 地鐵整流系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 ： 城市地鐵牽引供電系統(tǒng)采用二極管整流獲得 750V 或 kV 直流供電方式，二極管整流系統(tǒng)在實際的運行過程之中不可控 ， 并且直流電壓在交流側(cè)存在大量諧波以及無功 ， 不但 浪費能源 ， 而且對電網(wǎng)造成污染 。 關(guān)鍵詞 ： 地鐵整流系統(tǒng) ； Pspice； 閉環(huán)系統(tǒng)控制 ； Design of subway rectifier system Abstract： City metro traction power supply system using diode rectification get 750V DC power supply or kV, diode rectifier systems running in the actual process of being uncontrollable, and the DC voltage at the AC side of the large number of harmonics and reactive power exists, not only a waste of energy, but also for power pollution. Based on the existing level and transistor PWM technology is fully able to use to replace the ordinary SCR rectifier diodes to achieve, through the actual numerical putation to calculate the specific parameters of the various ponents of the rectifier and rectifier with PLC as a guarantee safe operation monitoring device. Then run the rectifier using pspice simulation, and finally through the closedloop control of the system to ensure the new rectifier with controlled output voltage stability, high safety factor advantages. Key words： Metro rectification system； Pspice； Closedloop system control； 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 2 頁 共 39 頁 1 概述 課題的來源及意義 課題的來源 目前 城市 地鐵整流系統(tǒng)中都采用二極管作為整流器件，二極管整流器雖然能基本滿足平時的日常所需，但是二極管整流器也存在著諸多問題，比如說輸出電壓 不可控 ,并且直流電壓在交流側(cè)存在大量諧波以及無功 ,不但浪費能源 ,而且對電網(wǎng)造成污染 。整流機組的設(shè)計、結(jié)構(gòu)特點和保護方式，將關(guān)系到整個直流牽引供電系統(tǒng)能否正常運行。 課題的背景 如今地鐵供電系統(tǒng)普遍采用二極管整流獲得 750V或 1． 5 kV直流供電方式，用二極管整流的弊端是直流電壓在交流電網(wǎng)側(cè)存在大量的無功和諧波．因而對電網(wǎng)造成了嚴重的污染。 課題的基本要求 （ 1） 整流器的硬件設(shè)計 （ 2）器件的選型 （ 3） pspice的仿真試驗 （ 4） PLC保護程序的設(shè)計 （ 5）閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 3 頁 共 39 頁 2 整流器的 設(shè)計 要求 整流器的工作環(huán)境 （ 1） 環(huán)境溫度： － 10℃~+40℃ （ 2） 相對濕度： 月平均值不大于 90% 日平均值不大于 95% （ 3） 飽和蒸氣壓： 日平均值不大于 月平均值不大于 （ 4） 海拔高度： ≤1000 m （ 5） 地震裂度： ≤7 度 整流器 總技術(shù)要求 （ 1） 負荷性質(zhì)： 電動機車組 （ 2） 額定 頻率： 50Hz。直流側(cè)過電壓保護主要采用 RC吸收回路和壓敏電阻保護。 直流側(cè)： 壓敏電阻， RC回路 (4) 溫度保護 溫度傳感 裝置通常安裝 在 整流器 運行時 溫度最高部位， 通常是在兩個橋臂的中間位置 。母線及二極管溫度保護分別各設(shè)兩個定值，一個作為 報警溫度，另一個 作為 跳閘溫 度，為整流裝置的過熱起到保護作用。 （ 2） 整流晶閘管 故障跳閘控制回路 整流器柜內(nèi)同一整流橋的兩個 整流晶閘管 故障時， 能 發(fā)出跳閘信號，當(dāng)?shù)睾瓦h方顯示故障信號。 整流器 狀態(tài) 數(shù)據(jù)采集 （ 1）整流器各種報警及跳閘信息，變電所綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能對其進行實時監(jiān)測。 整流器工作原理 （ 1） 地鐵整流器的兩個整流裝置各相輸入電壓 之間 的 相位 角 差 30176。 這樣的兩 組 晶閘管整流裝置并聯(lián)成了 24脈波整流。當(dāng)整流管反向擊穿引起內(nèi)部短路時，快速熔斷器熔斷以防止事故擴大。當(dāng)整流橋中任意兩只快速熔斷器熔斷時，發(fā)出跳閘信號。 （ 3） 制作結(jié)構(gòu)用的鋼材必須是熱浸電鍍產(chǎn)品。 5) 不允許用石棉板做絕緣材料。并且保證每個時刻均需兩個晶閘管同時導(dǎo)通，其中一個是共陰極組的，一個是共陽極組的，且不能為同一相的晶閘管，從而形成向負載供電的回路。同一相的上下兩個橋臂，脈沖相差 180176。的雙繞組整流變壓 器與兩臺三相橋式整流器構(gòu)成的等效十二脈波整流電路用一臺三繞組或四繞組整流變壓器，閥側(cè)電壓相位差同樣為 30度，與一臺雙三相橋式整流器構(gòu)成一套十二脈波整流機組。 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 7 頁 共 39 頁 圖 31 主電路原理圖 主電路 器件選型 主電路采用雙橋并聯(lián) ,每個橋臂并聯(lián)兩個整流管 ,快速熔斷器上的微動開關(guān)接入 PLC 中，作為邏輯保護。 1200＝ 1692（ V） 式中 UVO－額定交流電壓，我們選用 晶閘管 的反向重復(fù)峰值電壓為 4600V，所以有足夠的電壓裕度。根據(jù)這條過載能力曲線，可校驗熔斷器是否滿足過載能力要求 [5]。 環(huán)境溫度為 50℃時，額定電流的修正系數(shù)為 ，接觸修正系數(shù)為 ，則快速熔斷器的最大額定電流為 707247。 (3)輸出電壓的計算 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 8 頁 共 39 頁 整流器的輸出電壓為三相電壓的峰值 ,與脈波數(shù)及穩(wěn)壓電容 無關(guān) Ud＝ ＝ 179。另外，在整流器的直流輸出端還并聯(lián)起穩(wěn)壓作用的電阻 R2，用于限制整流器的空載電壓 [7]。10 6/20＝ 100000Ω 式中 τ 為放電時間常數(shù) 取 τ ＝ 2s R5取 （ 3）直流側(cè)過電壓吸收電容 C計算 C＝ (25000～ 70000)?fUIV? ＝ 3120200 )70000~25000( ? ??? ＝ ～ C取 20μF （ 4）直流側(cè)過電壓保護原理圖 圖 32 直流側(cè)過電壓保護原理圖 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計 第 9 頁 共 39 頁 交 流側(cè)過壓 保護電路 (1)交流側(cè)過電壓保護用電容 Ca計算 3600kW整流器額定輸入電流 IV＝ 179。 （ 2） 每個整流器柜內(nèi)設(shè)有照明燈，并配備柜門聯(lián)動開關(guān)，當(dāng)柜門打開時，照明燈處于工作狀態(tài)，當(dāng)柜門閉合時，照明燈自動熄滅 ，門控信號應(yīng)能通過變電所綜合自動化系統(tǒng)進行監(jiān)視 。 15V 1 UV2 15 電壓傳感器 LV100 1 UV3 16 斷路器 5SJ5 2047CC20 4A DC220V 2 QF QF2 17 繼電器 3TH40401XM4 DC220V 9 K1～ 9 18 溫度繼電器 T10G15005