【文章內(nèi)容簡介】 確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓?2U只能在一個(gè)較小的范圍內(nèi)變化，為此必須精確計(jì)算整流變壓器次級(jí)電壓 。 3/)~(2 NU?? 式中 NU—— 電動(dòng)機(jī)額定電壓； 帶入數(shù)據(jù)得 ~)~(2 ????V 取 136V 因此變壓器的變比近似為： ??? ??UUK 、二次側(cè)相電流的計(jì)算 （ 1） 二次側(cè)相電流 2I的計(jì)算 dNIVIKI ?2 式中 ——IVK二次側(cè)相電流計(jì)算系數(shù) dNI—— 整流器額定直流電流（ A）。 AII dN ???? （ 2） 一次側(cè)相電流 1I的計(jì)算 14 21 K?? 式中 K—— 變壓器的變壓比 AAI ???? 變壓器 一次側(cè)容量 ?1S 111 IUm ?。 變壓器二次側(cè)容量 2IU??。 一次相電壓有效值 1U 取決于電網(wǎng)電壓，所以變流變壓器的平均容量為 121 ()2S S S?? 對(duì)于本設(shè)計(jì) 21 mm?=3 121 ()2S S S?? 2/)( 222111 IUmIUm ?? ?? AKV V V V?? ? ????? )( )(2/)( )(2/) 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為AKV?的整流變壓器。 . 整流元件晶閘管的選型 選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓TnU 和額定電流 )(AVTI 。 TnU 對(duì)于本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按 1至 6的順序?qū)?，在阻感?fù)載中晶閘管承受的最大電壓VUm 2 ???? ?， 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電壓等因素，還要放寬 2～ 3 倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓Tn計(jì)算結(jié)果： VUU mTM ~)3~2()3~2( ????? 取 V1000 式中 m—— 晶閘管可能承受的電壓最大值（ V）。 )(AVTI 晶閘管額定電流 )(AVTI 的 有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。一般取按此原則所得計(jì)算結(jié)果的 ～ 2倍。 已知 Ad ? ?? m ax31 dVT II 15 可得晶閘管的額定電流 )(AVTI 計(jì)算結(jié)果 ： ? ? AII VTAVT ~)2~( ?? 取 16A 本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為 KP20 額定電壓： TnU 1000V 額定電流： ()TAVI 16A 電抗器的設(shè)計(jì) 為了限制整流 電流的脈動(dòng)、保持整流電流連續(xù)，通常在變流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。 一個(gè)整流電路中，通常包含有電動(dòng)機(jī)電樞電抗、變壓器漏抗和外接電抗器的電抗三個(gè)部分。 aL（ mH) mHa ? T（ mH) ? H(mH) mHH ? 主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇（二） 過電壓保護(hù) 圖 31 交流測過電壓保護(hù)（阻容吸收保護(hù)） 阻 容吸收保護(hù)通常在變壓器二次側(cè)并接電阻 R和電容 C串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)。 16 此種接法電容電阻的計(jì)算： )(6 22 FU SIC em ??? 電容的耐壓 ? emdlIUSUR ? 電阻功率 RIP RR 2)4~3(? 通過電阻的電流 62 102 ??? cR fCUI ? 式中 S—— 變壓器容量（ AKV?)； ?2U—— 變壓器二次相電壓有效值（ V）； emI—— 變壓器勵(lì)磁電流百分比； dl—— 變壓器的短路比； c—— 阻容元件兩端正常工作時(shí)交流電壓峰值（ V）。 本系統(tǒng) S=AKV? ?2U=136V emI=3A dlU=3V FC ? 2 ???? 取 5F? ???? 2R 取 11? +~WUV 圖 32 直流側(cè)過于保護(hù) 直流側(cè)過電壓保護(hù)可以用阻容或壓敏電阻，但采用阻容保護(hù)容易影響系 17 統(tǒng)的快速性，并造成 dtdi/加大（上升率大會(huì)使 SCR 誤導(dǎo)通）。因此，一般只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。 壓敏電阻標(biāo)稱電壓 mAU1按下式選擇，即 DCmA U)2~(1 ? 式中 DC—— 正常工作時(shí)加壓敏電阻兩端的直流電壓（ V）。 則 VVU DCmA 440~396220)2~()2~(1 ???? 所以壓敏電阻選取額定電壓 440V 的。 選型：壓敏電阻規(guī)格為 10K681。 為了抑制晶閘管的換相過電壓，采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路的方法，如圖 33。阻容保護(hù)的元件參數(shù)可以根據(jù)表 31 列出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。 電容耐壓值，通常按加在晶閘管兩端工作電壓峰值mU的 ~ 倍計(jì)算。 電阻功率 RP（ W）為 62 10 ??? mR fCUP 式中 f—— 電源頻率（ Hz） C—— 電容值（F?） mU—— 晶閘管工作電壓峰值（ V）。 表 31 阻容保護(hù)的元件參數(shù) 晶閘管額定電流 /A 10 20 50 100 200 500 1000 電容 /F? 1 2 電阻 /? 100 80 40 20 10 5 2 RC~ 圖 33 晶閘管過壓保護(hù) 晶閘管的額定電流? ? AI AVT 16? 18 則由表可得保護(hù)電容FC ??， ?80R。 電容的 耐壓值 VU ~)~( ??? 過電流保護(hù) 1）交流一次側(cè)過電流保護(hù) 交流一次側(cè)過電流保護(hù)可通過斷路器實(shí)現(xiàn) Q FL 1L 2L 3 圖 34 交流一次過電流保護(hù) 低壓斷路器的沖擊電流為 4 6FNI I A? ? ? ? 斷路器的型號(hào)為： DZ5 2）交流二次側(cè)過電流保護(hù) ~+UV 圖 35 交流二 次過電流保護(hù) 額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ???? ? 額定電流：AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。 過電流是晶閘管電路經(jīng)常發(fā)生的故障，是造成器件損壞的主要原因之一，因此，過電流保護(hù)應(yīng)首先考慮。 造成晶閘管過電流的主要因素有：電網(wǎng)電壓波動(dòng)太大，電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載 19 超過允許值，電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊 穿短路簡單游等。 快速熔斷器保護(hù)是最簡單有效的過流保護(hù)器件，與普通熔斷器相比，具有快速熔斷的特性，在通常的發(fā)生短路后，熔斷時(shí)間小于 20ms，能保證在晶閘管損壞之前熔斷自身而斷開故障點(diǎn)，避免過電流燒壞管子。 +~WUV 圖 36 晶閘管過電流保護(hù) 快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個(gè)方面： （ 1） 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 VVUKU UTFN 2 ??? ?? 取 240V。 （ 2） 快速熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于被保護(hù)晶閘 管額定電流。 AII AVTFN 16)( ?? 則選型為 RS3/25020。 觸發(fā)回路設(shè)計(jì) 晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在必要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： （ 1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，三相全控橋式電路應(yīng)采用寬于 60176?；虿捎孟喔?60176。的雙窄脈沖 。 （ 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流 3～ 5 倍，脈沖前沿的陡度也需增加，一般需達(dá) 1～2A∕ us。 （ 3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 20 （ 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。 本設(shè)計(jì) 用到兩組 三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管 ，觸發(fā)順序依次為： VT1— VT2— VT3— VT4— VT5— VT6，晶閘管必須嚴(yán)格按編號(hào)輪流導(dǎo)通， 6個(gè)觸發(fā)脈沖相位依次相差 60O， 可以選用 3 個(gè) KJ004 集成塊和一個(gè) KJ041 集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路。 37。 (1~ 3腳為 6路 單脈沖輸入)(15 ~10 腳為6 路雙脈沖輸出)至V T 1至V T 2至V T 3至V T 4至V T 5至V T 6 圖 37 三 相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 由于晶閘管在主回路中，與觸發(fā)電路直接相連時(shí)易導(dǎo)通，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)變壓器隔離兩部分電路。 VD VD2 用來消除負(fù)半周波。 21 VT1VD1VD2 圖 39 隔離電路 觸發(fā)電路需要 +15V、 — 15V的穩(wěn)壓電源（直流）和 saU、 sa、 sa同步信號(hào)，利用變壓器將電網(wǎng)電壓降壓后接入。 U s a U s cU s bQ F 圖 310 同步信號(hào)變壓器 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) L 1L 2L 3NK IR P 圖 311 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) 22 本設(shè)計(jì)要求勵(lì)磁額定電壓 220V，則可通過三相半波進(jìn)行整流，通過 RP進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁線圈兩側(cè)電壓為 220V。欠電流繼電器可以進(jìn)行失磁保護(hù)，當(dāng)電流小于某一數(shù)值時(shí)將電路斷開，防止因失磁而引起飛車現(xiàn)象。 23 第 4 章 控制回路設(shè)計(jì) 電流環(huán)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多，對(duì)電流環(huán)來說，反電動(dòng)勢是一個(gè)變化較慢的擾動(dòng)，在電流的瞬變過程中，可以 認(rèn)為反電動(dòng)勢基本不變。 所以 在按動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)電流環(huán)時(shí)，可以暫不考慮反電動(dòng)勢變化的動(dòng)態(tài)影響，即 ?E≈ 0。這時(shí)，電流環(huán)如圖 41 所示。 * ( )iUsA C R11lRTs ?()cUs ()dIs1ssKTs ?11oiTs ? 1oiTs ? ?()doUs 圖 41電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（忽略反電動(dòng)勢的動(dòng)態(tài)影響） 忽略反電動(dòng)勢對(duì)電流環(huán)作用的近似條件是 lmci TT13?? 式中 ω ci—— 電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成 U*i(s) /? ，則電流環(huán) 便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。 如圖 35 所示。 * ( )iUs?A C R ( 1 ) ( 1 )sliKRT s T s???()cUs ()dIs1oiTs? ? 圖 42電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)） 最后，由于 Ts 和 Toi 一般都比 Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為