配合控制的有環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-05-09 01:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 25 SF16 SS 13 24 ZP1500A 1500 ≤ 50～ 3000 ≤ 30 SS14 30 ZP2021A 2021 ≤ 50～ 3000 ≤ 30 SS14 36 ZP3000A 3000 ≤ 50～ 3000 ≤ 35 SS14 40 圖 21 ZP 系列整流管參數(shù)表 選取 ZP50型號(hào)的晶閘管即可滿足要求，其額定電流 AIAVT 50)( ?。 3. 平波電抗器參數(shù)的計(jì) 算 在 VM系數(shù)中，脈動(dòng)電流會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械不利。此外，電流波形的斷續(xù)給予平均值描述的系統(tǒng)帶來一種非線性的因素，也引起機(jī)械特性的非線性，影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能。為了減輕電流脈動(dòng)的影響，這里采用設(shè)置平波電抗器的方式來抑制電流脈動(dòng)。 對(duì)于三相橋式整流電路，總電感量的計(jì)算公式為： mindIUL ? 一般情況下 mindI 為電動(dòng)機(jī)額定電流 的 10% ~ 5% 。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 mHIUL dN 2 ?? 其中電動(dòng)機(jī)電樞的電感量為： mHRTL ala * ??? 因此無需電抗器即可滿足要求。 2) 主電路保護(hù)元件的參數(shù)計(jì)算及選型。 1. 變壓器二次側(cè)過電壓保護(hù) 整流設(shè)備晶閘管能夠承受的最大峰值電壓是重要參數(shù)之一，該參數(shù)表征晶閘管承受過電壓的能力。過電壓主要是指電氣系統(tǒng)內(nèi)部合閘、分閘 和電力電子器件的關(guān)斷等原因造成的操作過電壓。例如，降壓變壓器初次合閘時(shí)，初級(jí)施加的高壓會(huì)通過初、次級(jí)繞組間的分布電容耦合到次級(jí)，使之出現(xiàn)感應(yīng)過電壓；交、直流側(cè)的分閘操作切斷電感回路電流時(shí)，會(huì)因電感釋放磁場(chǎng)儲(chǔ)能而形成數(shù)倍額定電壓的過電壓；在晶閘管管斷過程中，因反向電流迅速減小?；芈冯姼兄袝?huì)產(chǎn)生很高的換相過電壓。除了操作過電壓外，還有由于雷擊等外部因素侵入電網(wǎng)的偶然性的浪涌過電壓，過電壓倍數(shù)會(huì)很高。 采取過電壓保護(hù)措施后，會(huì)使經(jīng)常發(fā)生的操作過電壓限制在器件額定電壓以下，偶然性的浪涌電壓限制在其間的斷態(tài)和反向不 重復(fù)峰值電壓數(shù)值以下。 過電壓保護(hù)措施有基于吸收原理的阻容保護(hù)和基于泄放原理的非線性元件保護(hù)兩種，其目的都是為將過電壓限制在允許范圍之內(nèi)。 阻容保護(hù) 圖 21 過電壓阻容吸收保護(hù)電路原理圖 在本設(shè)計(jì)中采用阻容吸收保護(hù)的方式來抑制過電壓， 阻容吸收裝置中 )( FC? 的計(jì)算公式為： lsg UfIKC221 ?? R 的阻值（ ? ）計(jì)算 公式為：222 IUKR lg ?? R 的功率（ W ）計(jì)算公式為： RIKPgR 223 )( ?? 以上各式中， lU2 為變壓器次級(jí)空載線電壓， V ， 2I 為變壓器次級(jí)線電流， A ， sf 為電源頻率， Hz ， 1gK 、 2gK 、 3gK 為計(jì)算系數(shù)，見下表， ? 為變壓器勵(lì)磁電流對(duì)額定電流的標(biāo) 么值，一般取 ~ 。 電路形式 單相橋式 三相橋式 三相半波 三相雙反星形 1gK 29000 17320 13860 12120 2gK 3gK 表 22 變壓器的容量 30KVA，將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得： FC ?? ,取 E24 系列標(biāo)準(zhǔn)電容值 F? 。 電容的耐壓值： VUUVm 2 0 2 ??? ? 計(jì)算電阻阻值： ?? 計(jì)算電阻功率： WPR ? 因此電阻可以取標(biāo)準(zhǔn)值 ?47 的水泥電阻。 金屬氧化物壓敏電阻的過電壓保護(hù) 壓敏電阻是由氧化鋅，氧化鉍等燒結(jié)制成的非線性電阻元件，它具有正反相同很陡的伏安特性，正常工作時(shí)漏電流小、損耗小，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過電壓能力強(qiáng)，除此之外，它對(duì)沖擊電壓反映快，體積又比較小，應(yīng)用廣泛。 壓敏電阻的選擇可按下式 壓峰值壓敏電阻承受的額定電?? ~ ?mAU 式 中 mAU1 為壓敏電阻的額定電壓； ? 為電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，一般 ? 取 ~。取 ??得： VVUmA 268~~ ????，查壓敏電阻型號(hào) 表得知 MYG32D471K型號(hào)的壓敏電阻即可滿足要求。以下是其技術(shù)參數(shù)： 型號(hào) 最大連續(xù)工作 電壓 壓敏電壓 最大限制 電壓 通流容量（ 8/20u s） 最大能量 （ J） 額定功率 電容量 AC(V) DC(V) Vp(V) lp(A) 1 次 (A) 2 次 (A) 10/ 1000us 2ms (W) 1KH Z (pF) MYG32D471K 300 385 470(423517) 775 200 25000 20210 380 2800 表 23 MYG32D471K 技術(shù)參數(shù)表 2. 直流側(cè)過電壓保護(hù) VF12 圖 22 直流側(cè)過壓保護(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)容易影響系統(tǒng)的快速性，并造成 dtdi 加大（上升率大會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通）。因此，一般只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)可以按照下式來計(jì)算所需要的壓敏電壓： bcaVV mA ? a=表示電源電壓波動(dòng)系數(shù)一般取 V=表示 電路直流工作電壓（交流時(shí)為有效值） B=壓敏電阻的公差，一般取 C=表示元件的老化系數(shù)一般取 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 : VbcaVVmA ????? 查壓敏電阻的規(guī)格表，選擇型號(hào)為 DC 385V的 MYG32D471K 的壓敏電阻。 3. 晶閘管過電壓保護(hù)： 圖 23 晶閘管阻容吸收保護(hù)電路原理圖 為了抑制晶閘管的換相過電壓，并限制電路電壓上升率 dtdu （ dtdu 過大會(huì)導(dǎo)致晶閘管誤導(dǎo)通），確保晶閘管安全工作，需要在晶閘管兩端并聯(lián) RC 阻容吸收網(wǎng)絡(luò)。 上圖中阻容保護(hù)的元件參數(shù)可以根據(jù)下表列出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行選定。 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： mDC UV )~(? 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）。 晶閘管額定電流（)(AVVTI） 10 20 50 100 200 500 1000 電容 / F? 1 2 電阻 /? 100 80 40 20 10 5 2 表 24 阻容保護(hù)的元件參數(shù) 晶閘管額定電流 /A 在本設(shè)計(jì)中所選擇的晶閘管的型號(hào) ZP50 的額定電流 AIAVT 50)( ?，對(duì)應(yīng)上表選擇電容FC ?? ，耐壓值 VVUV mDC 3 5 9~2 6 2)~( ?? ，相應(yīng)耐壓值為 400V。 選擇電阻 ??40R ，電阻功率為 WfC UP mR 62 ??? ? 4. 晶閘管的過電流保護(hù)： 當(dāng)變流裝置內(nèi)部元件損壞、控制或觸發(fā)系統(tǒng)發(fā)生故障、可逆?zhèn)鲃?dòng)環(huán)流過大或逆變失敗、交流電壓過高、過低或缺相、負(fù)載過載等，均會(huì)引起裝置中電力電子器件的電流超過正常工作電流。由于晶閘管的過流能力比一般電氣設(shè)備低得多，因此，必須對(duì)晶閘管采取過電流保護(hù)措施。 在這里我們采用串聯(lián)快速熔斷器的方式來對(duì)晶閘管進(jìn)行過電流保護(hù)。一般說來快速熔斷器額定電流值（有效值 RDI ）應(yīng)小于被保護(hù)晶閘管的額定方均根通態(tài)電流（即有效值） TRMSI即)( AVTI，同時(shí)要大于流過晶閘管的實(shí)際通態(tài)方均根電流（即有效值） RMSI 。即： RMSRDTAV III ?? 通過查表得熔斷器可以選用 370RSM30Z7880A型號(hào)的快速熔斷器。 3) 抑制環(huán)流電抗器參數(shù)的計(jì)算 A+ 圖 24 環(huán)流電抗器電路原理圖 在采用 ??? 配合控制之后， rf ?? ? ，使得 rdfd UU 00 ?? ，消除了直流平均環(huán)流，但這只是就電壓的平均值班而言的，由于整流與逆變瞬時(shí)電 壓值上的差異，仍會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電壓 rdfd UU 00 ?? 的情況，從而仍能產(chǎn)生瞬時(shí)的環(huán)流，這類因?yàn)樗矔r(shí)電壓差而產(chǎn)生的環(huán)流被稱為瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。為了抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，可在環(huán)流回路中串入電抗器，做環(huán)流電抗器。上圖中電抗器的電感量可以按照把瞬時(shí)環(huán)流的直流分量 cpI 限制在負(fù)載額定電流的%10~%5 來設(shè)計(jì)。 1. 抑制環(huán)流 電抗器參數(shù)的計(jì)算 設(shè)計(jì)環(huán)流電抗器須考慮產(chǎn)生環(huán)流的最嚴(yán)重情況，反并聯(lián)線路在 ?60?? 時(shí)最為嚴(yán)重，此時(shí) 2 ?UUcm 。 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 0 . 0 1 5 0 . 0 2 0 . 0 2 5 0 . 0 3 0 . 0 3 5 0 . 0 4 2 0 0 1 0 00100200t ( s )U(V) 圖 25 MATLAB 模擬的環(huán)流電壓波形 ?60?? 在 Simulink 進(jìn)行環(huán)流仿真： 1L . sT r a n s f e r F 1 S co p eR e p e a t i n gS e q u e n ce 圖 26 Simlink 框圖 由等式sLsUsI )()( ?得出上面的仿真原理圖 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 601
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