【正文】 ......................... 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(xiàn) ............................................................. 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 。鑒于我國軌道交通的發(fā)展?fàn)顩r，我國開始大力研究和推廣應(yīng)用國產(chǎn)設(shè)備。 （ 3） 額定交流電壓： 1180V （ 4） 額定直流輸出電壓： 1500V （ 5） 額定直流空載電壓： 1650V （ 6） 最高直流輸出電壓： 1800V （ 7） 額定直流輸出電流： 2400A （ 8） 整流方式： 二十四脈波整流 整流器的 技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 整流器及其零部件應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn) GB10411 《地鐵直流牽引供電系統(tǒng)》 GB3859 《半導(dǎo)體變流器》 GB4939 《普通整流管》 IEC600028 《銅電阻》 GB/T13926 《工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性》 GB10236 《半導(dǎo)體電力變流器與電網(wǎng)互相干擾及其防護(hù)方法導(dǎo)則》 GB13422 《半導(dǎo)體電力變流器電氣試驗方法》 IEC60255 《電氣保護(hù)繼電器》 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 4 頁 共 39 頁 整流器保護(hù)措施 (1) 內(nèi)部短路保護(hù) ① 當(dāng) 晶閘管 失去單向性能時，回路中將產(chǎn)生短路電流，此時應(yīng)由 晶閘管 熔絲熔斷來保護(hù)。 溫度傳感裝置所測得的溫度數(shù)據(jù) 送到 PLC中 ， 在 PLC中 可設(shè)定兩個 標(biāo)準(zhǔn) 量 ， 其中一個標(biāo)準(zhǔn)量作為報警溫度 ，另 外的一個標(biāo)準(zhǔn)量作為跳閘溫度 ， 標(biāo)準(zhǔn)量 可以 通過改變程序里的數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié) 。 （ 3） 整流器溫度報警和跳閘指示回路 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 5 頁 共 39 頁 當(dāng) 整流 器 中設(shè)置的溫度傳感器件檢測到的 溫度超過設(shè)定值時，發(fā)出報警或跳閘信號，當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn) 方能 顯示 報警及跳 閘信息 。 通過 兩個三相橋式整流電路的 并聯(lián)組成 一個 12 脈波 的 整流 電路 。 （ 4） 晶閘管整流裝置 采用溫度 繼電器作為附加保護(hù)，當(dāng)母排溫度超過 90℃或整流管散熱器溫度超過 150℃時，溫度繼電器觸點閉合，接通跳閘回路，交流開關(guān)跳閘。不進(jìn)行噴塑或噴漆的鋼部件，必須進(jìn)行采取鍍鋅或鍍鎘鈍化處理。六個整流晶閘管的脈沖按 VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6 的順序，相位依次相差 60176。兩套十二脈波整流機組并聯(lián)工作并不會改變整流脈波數(shù)，只有當(dāng)兩套機組的整流變壓器網(wǎng)側(cè)繞組分別移相 +7． 50176。 （ 2） 快速熔斷器 的選型 在每個 晶閘管 支路 都 上串聯(lián)一個快速熔斷器，其作用是 當(dāng) 整流器 的晶閘管發(fā)生短路故障的情況時 ， 快速熔斷器能夠有效的 隔離 短路的 晶閘管 ， 因為單個晶閘管的短路而使得 整機的毀壞 。 (179。 （ 1）直流側(cè)過電壓吸收串聯(lián)電阻 R7計算 整流變壓器短路阻抗百分比 e為 8，則整流變壓器每相漏感 Lt＝ 60 1010032 ??? ? eIU VV＝97932 1200?179。照明燈電源采用 DC 220V。F(AV)＝ 692247。 2400＝ 3600（ A） 橋臂電流為 3600/6＝ 600（ A） 流過整流管的電流： IF(AV)2＝ 600（ A） IF(RMS)2＝ 179。 179。 VTO179。 由于整流 晶閘管 的結(jié)溫為 150℃，在損壞一個整流管條件下整流器滿足 VI 級負(fù)載，要 求所有的整流 晶閘管 的結(jié)溫不超過 150℃。 (3) 當(dāng)壓敏電阻回路中熔斷器熔斷時，發(fā)出報警信號。被公認(rèn)是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應(yīng)用前景 [9]。 圖 45 pspice 主電路圖 圖 46 六脈波波形 由圖 46可見，六脈波的波形并不十分平穩(wěn)，通過 24脈波整流 雖然 能改善上述情況 ， 但如果需要用到 改變觸發(fā)角來進(jìn)行 調(diào)壓的情況時 輸出波形仍會不平穩(wěn)，因此我嘗試著 加入穩(wěn)壓電容 來使輸出波形變得平穩(wěn) ，圖 47為加了穩(wěn)壓電容后的波形圖， 通過圖 46與圖 47的對比后可見 ，增加了穩(wěn)壓電容后波形圖比沒加 穩(wěn)壓電容 之前平穩(wěn)許多 。 在整流器中采用 RC回路作為交流側(cè)與直流側(cè)的保護(hù)電路。 4. pspice的仿真結(jié)果： 通過 pspice 的仿真可以看出采用晶閘管作為主要整流元件的整流器與采用 整流晶閘管 作為主要 整流元件的整流器相比較，在輸出波形方面，由于晶閘管整流器增加了濾波電容，因此效果更為理想。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 在本論文中閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計也只是做了一個大概的構(gòu)思，并沒有具體的完善系統(tǒng)，仍然需要進(jìn)一步的改進(jìn)。二十四脈波整流與普通的整流技術(shù)相比輸出更平穩(wěn)。 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 19 頁 共 39 頁 6 結(jié)論 目前城市地鐵整流系統(tǒng)中都采用 整流晶閘管 作為整流器件， 整流晶閘管 整流器雖然能基本滿足平時的日常所需， 基于目前電子半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展 本文 設(shè)想利用晶閘管來代替普通的 整流晶閘管 ，并與運動控制理論相結(jié)合從而使得地鐵整流系 統(tǒng)能夠平穩(wěn)，安全的輸出可控電壓，以滿足科技進(jìn)一步發(fā)展的需求。 頂 圖 43 觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)圖 圖 44 晶閘管 VT1 觸發(fā)信號 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 17 頁 共 39 頁 主電路的 pspice 仿真 pspice主 電路 的的輸出波形圖 將主電路進(jìn)行 pspice仿真， 將三相電的各個相接入主電路中，并將觸發(fā)裝置依次接入控制端，如圖 45所示， 主電路的 輸入 電壓為 1150V，輸出電壓為 1500V，空載電壓為 1650V。它的用途非常廣泛，不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設(shè)計，還可用于電 子線路、電路和信號與系統(tǒng)等課程的計算機輔助教學(xué)。 軟件所需要實現(xiàn)的主要功能 (1) 當(dāng) 整流器中一個橋僅一個快速熔斷器熔斷時，發(fā)出報警信號。 R 總 ＋（ PF(AV)3－ PF(AV)2） Rth（ 60） ＝ 124＋（ 2098－ 1049）179。 VFM179。 179。 C，滿足設(shè)計要求。 400(A)=692（ A） (通態(tài)均方 根電流 )，折合為正弦半波 180176。 31200? ＝ Ra取 26Ω （ 3） 交流側(cè)保護(hù)電路原理圖 圖 33 交流側(cè)保護(hù)電路原理圖 硬件輔助設(shè)備 （ 1） 輔助電源： DC220V ，電壓允許偏差 ?15%~+10%，直流電源電壓紋波系數(shù)不大于 5%。 RC電路由串聯(lián)阻尼電阻 Rl和電容 C1組成。 ＝ 1224A，流過快速熔斷器電流的有效值為 1224/＝ 707A。 （ 1） 晶閘管的選用 UARM＝ ＝ 179。采用兩臺閥側(cè)電壓相位差 30176。整流晶閘管的導(dǎo)通順序依次為 VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6。 （ 2） 所有材料必須具有低煙無鹵 和阻燃 特性。 （ 3） 晶閘管整流裝置 采用快速熔斷器，交流開關(guān)和直流開關(guān)作綜合過載，短路保護(hù)。由于地鐵 所采用的直流電壓比較高 (北京和 武漢 是 用 750V直流電 ，其它 的城市均 采用 1 500V 直流電 )， 因此 整流 裝置 基本 都是 運用三相 橋式整流電路， 同時 為了 盡可能的消除 地鐵 的 諧波電流對城市電網(wǎng)的污染，除了 北京 的 部分地鐵 運用 三相橋式六脈波 的整流裝置 外， 其余的新建 地鐵 整流裝置均 采用三相橋式并聯(lián) 成 的十二脈波整流電路 ， 采用兩臺閥側(cè)電壓相位差 30度 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