【正文】 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 電力電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 650kW大 功率可控整流電路 院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣 123 學(xué) 號(hào)： 120303079 學(xué)生姓名： 于國濤 指導(dǎo)教師： 孫麗 穎 起止時(shí)間： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） II 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語 院（系）：電氣工程學(xué) 院 教研室： 電氣 注：成績：平時(shí) 20% 論文質(zhì)量 60% 答辯 20% 以百分制計(jì)算 學(xué) 號(hào) 120303079 學(xué)生姓名 于國濤 專業(yè)班級(jí) 電氣 123班 課程設(shè)計(jì)（論文）題目 650kW大功率可控整流電路 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能 為 1 臺(tái)額定電壓 660V、功率為 650kW 的直流電動(dòng)機(jī)提供直流可調(diào)電源，以實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 設(shè)計(jì)任務(wù) 方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。 若采用整流變壓器，確定變壓器變比及容量。 完成設(shè)計(jì)說明書。 元器件的選擇符合要求。 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載。它是利用電力電子技術(shù)的基本特點(diǎn)以小信號(hào)輸入控制很大的功率輸出，放大倍數(shù)極高，這就是電力電子設(shè)備成為強(qiáng)、弱電之間接口的基礎(chǔ)。然后， 選擇觸發(fā)電路和保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)以及晶閘管的型號(hào)和變壓器的變比及容量，完成本設(shè)計(jì)的任務(wù)。進(jìn)入新世紀(jì)后電力電子技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。為了減少干擾，可采用多重化整流。相控晶閘管具有對(duì)稱的阻斷特性和較低響應(yīng)速度，這類整流的特點(diǎn)是控制簡單，運(yùn)行可靠，適宜超大功率應(yīng)用。 第 1章 TC 0 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 2 本文內(nèi)容設(shè)計(jì) 根據(jù)電力電子器件以及電力電子技術(shù)對(duì)整流電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算出相關(guān)元器件的數(shù)值，熟練掌握晶閘管及整流管的工作特性。 從而使整流裝置的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路、串聯(lián) 12 脈波全控整流電路、并聯(lián)12 脈波全控整流電路，都適用于大功率整流，但帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路多適用于需要輸出低電壓大電流的裝置。 并聯(lián) 12 脈波全控整流電路帶有平衡電抗器，而串聯(lián) 12 脈波全控整流電路則沒有，其對(duì)材料的消耗大于串聯(lián) 12 脈波全控整流電路，在當(dāng)今世界上有色金屬資源有限的情況下，這是不利的，其成本也比串聯(lián) 12 脈波全控整流電路高，而且其接線也比串聯(lián) 12 脈波全控整流電路復(fù)雜。 在此設(shè)計(jì)中采用 串聯(lián) 12 脈波整流，方框圖如圖 所示 。因?yàn)槔@組接法不同，變壓器一次繞組和 二次繞組的匝數(shù)比為 1:1: 3 。 圖 三相橋式全控電路圖 為簡單起見， 在分析整流電路工作時(shí)，認(rèn)為晶閘管（ SCR）為 理想 器件 ，即 晶閘管 導(dǎo)通 時(shí)其管壓降等于晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于 0。此時(shí)電路電壓工作波形如圖 所示。c 的自然換相點(diǎn)。 ： dd v T II 31? （ 2— 4） dvT II31? （ 2— 5） ? ?2 3 22332 6 s in 4 . 6 8 c o s ( 2 1 )dU U td t U? ?? ? ? ? ?? ??? ? ? ??( 2 3 )dmd dUEI R??? 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 2I 和 晶閘管承受的最大反相電壓 maxU 分別 為： 控制電路設(shè)計(jì) 對(duì)于多重串聯(lián)可控整流電路來說，必須配有控制電路，來控 制晶閘管的通斷，在晶閘管陽極承受正向電 壓 ，還必須在晶閘管門極與陰極之間加觸發(fā)電壓，使晶閘管可靠導(dǎo)通。其采用 18 引腳封裝，如圖 所示： 圖 TC787 管腳圖 （ 1） 電路原理： 相同步電壓經(jīng)過 T 型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入電路，同步電壓的零點(diǎn)設(shè)計(jì)為 1/2 電源 電壓（電路輸入端同步電壓峰峰值不宜大于電源電壓），通過 零檢測和極性判別電路檢測出2 2 ( 2 6 )3 dII??m a x 26 ( 2 7 )UU ?? 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 零點(diǎn)和極性后，在 Ca、 Cb、 Cc 三個(gè)電容上積分形成鋸齒波。抗干擾電路具有鎖定功能，在交相點(diǎn)以后鋸齒波或移相電壓的波動(dòng)將不能影響輸出，保證交相唯一并且穩(wěn)定。 5 腳為保護(hù)端，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過流過壓時(shí)，將 5 腳置高電平 VH，輸出脈沖即被禁止。 相觸發(fā)脈沖調(diào)相角可在 0～ 180176。 電路備有輸出保護(hù)禁止端，可在過流過壓時(shí)保護(hù)系統(tǒng)安全 。但又不能完全根據(jù)裝置運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的暫時(shí)過電流和過電壓的數(shù)值來確定器件參數(shù)，必須充分發(fā)揮器件應(yīng)有的過載能力。常見的過電壓有兩種：操作過電壓和浪涌過電壓。 RC 過電壓抑制電路（如圖 所示）通常并聯(lián)在變壓器次級(jí)，以吸收變壓器鐵心磁場釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)換為電容的電場能儲(chǔ)存起來。 表 與晶閘管并聯(lián)的阻容電路經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 晶閘管額定電 /A 10 20 50 100 200 500 1000 電容 /uF 1 2 電阻 /? 100 80 40 20 10 5 2 電力電子電路運(yùn)行不正常或者發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流，過電流分過載和短路兩種情況，由于晶閘管的熱容量較小，以及從管心到散熱器的傳導(dǎo)途徑中要遭受到一系列熱阻，所以一旦過電流，結(jié)溫上升很快，特別在瞬時(shí)短路電流通過時(shí)，內(nèi)部熱量來不及傳導(dǎo)，結(jié)溫上升更快，晶閘管承受過載或短路電流的能力主要受結(jié)溫的限 制。 （ 2）電流容量應(yīng)按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定。 帶保護(hù)電路的整流電路圖如圖 所示 ： 圖 帶保護(hù)電路的整流電路 元器件型號(hào)選擇 晶閘管參數(shù)計(jì)算與選擇 ①額定電壓 NU ： 在選用管子時(shí)，額定電壓應(yīng)為晶閘管承受的最大反向電壓的 2~3 倍，以保證電路的工作安全。 Simulink 是 MATLAB 各種工具箱中比較特別的。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方 程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn) 。 三相變壓器參數(shù)設(shè)置： 采用 3 繞組三相變壓器， 1 次側(cè)繞組采用 Y 形接線方式， 2 次側(cè)繞組分別采用Y 形和 ? 形接線方式。 同步脈沖觸發(fā)器設(shè)置： 頻率為 50 zH ，脈沖的寬度取 20degrees，選取雙脈沖觸發(fā)方式。該電路具有開關(guān)管承受的電壓低，開關(guān)器件 少，驅(qū)動(dòng)電路安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電路安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。但是定量的要求卻完全達(dá)不到，后來經(jīng)過老師所給材料，找到突破