【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。其意義是，讓給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)相同的延時(shí)，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶?lái)設(shè)計(jì)上的方便。 由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上加入時(shí)間常數(shù)為的給定濾波環(huán)節(jié)。第4章 主電路各器件的選擇和計(jì)算4．1 變流變壓器容量的計(jì)算和選擇在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致；此外，為了盡量減小電網(wǎng)與晶閘管裝置的相互干擾，要求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器，這里選項(xiàng)用的變壓器的一次側(cè)繞組采用△聯(lián)接，二次側(cè)繞組采用Y聯(lián)接。為整流變壓器的總?cè)萘?，為變壓器一次?cè)的容量，為一次側(cè)電壓, 為一次側(cè)電流, 為變壓器二次側(cè)的容量，為二次側(cè)電壓，為二次側(cè)的電流，、為相數(shù)，以下就是各量的推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程。為了保證負(fù)載能正常工作，當(dāng)主電路的接線形式和負(fù)載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側(cè)的電壓只能在一個(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。影響值的因素有：(1)值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的最大電流值的。(2)晶閘管并非是理想的可控開關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降，用表示。(3)變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降。(4)平波電抗器有一定的直流電阻，當(dāng)電流流經(jīng)該電阻時(shí)就要產(chǎn)生一定的電壓降。(5)電樞電阻的壓降。綜合以上因素得到的精確表達(dá)式為： （41）式中 表示當(dāng)控制角時(shí)，整流電壓平均值與變壓器次級(jí)相電壓有效值之比；表示控制角為時(shí)和時(shí)整流電壓平均值之比；C是與整流主電路形式有關(guān)的系數(shù)；為變壓器的短路電壓百分比，100千伏安以下的變壓器取，100～1000千伏安的變壓器取；為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)。通常取,供電質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)較大的情況應(yīng)取較小值； 表示電動(dòng)機(jī)電樞電路總電阻的標(biāo)么值，對(duì)容量為的電動(dòng)機(jī)，通常。表示主電路中電流經(jīng)過(guò)幾個(gè)串聯(lián)晶閘管的管壓降。 負(fù)載電流最大值；所以,表示允許過(guò)載倍數(shù)。對(duì)于本設(shè)計(jì)：為了保證電動(dòng)機(jī)負(fù)載能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn),計(jì)算所得應(yīng)有一定的裕量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知,公式中的控制角應(yīng)取300為宜。，，,，（其中A、B、） 變流變壓器的計(jì)算系數(shù)整流電路單相雙半波單相半控橋單相全控橋三相半波三相半控橋三相全控橋帶平衡電抗器的雙反星形C11 （42）以下為計(jì)算過(guò)程和結(jié)果： （43）這里可以取。實(shí)際選取為標(biāo)準(zhǔn)變壓器時(shí)可以通過(guò)改變線圈匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)主電路的不同的接線方式，,從而求的、出變壓器二次側(cè)容量。而一次相電流有效值，所以一次側(cè)容量。一次相電壓有效值取決于電網(wǎng)電壓。所以變流變壓器的平均容量為。 為各種接線形式時(shí)變壓器次級(jí)電流有效值和負(fù)載電流平均值之比。,且忽略變壓器一二次側(cè)之間的能量損耗，故 （44）根據(jù)整流變壓器的特性，即 取3，所以，所以整流變壓器的容量為： （45） （46）設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為整流變壓器。4．2 整流元件晶閘管的選型正確選擇晶閘管能夠使晶閘管裝置在保證可靠運(yùn)行的前提下降低成本。選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 和額定電流首先確定晶閘管額定電壓，晶閘管額定電壓必須大于元件在電路中實(shí)際承受的最大電壓，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過(guò)電壓等因素，還要放寬2～3倍的安全系數(shù)，則計(jì)算公式： （47）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)ǎ谧韪胸?fù)載中晶閘管承受的最大電壓， 故計(jì)算的晶閘管額定電壓為 （48）取。再確定晶閘管額定電流，額定電流有效值大于流過(guò)元件實(shí)際電流的最大有效值。～2倍。 （49） （410）由此可求出晶閘管的額定電流，其公式為： （411）可以取額定電流為50A。本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為KP（3CT）50A額定電壓： VDRM 800V 額定電流： IT(AV) 50A門極觸發(fā)電壓：VGT V 門極觸發(fā)電流：IGT 300 mA4．3 電抗器設(shè)計(jì)直流側(cè)電抗器的選擇直流側(cè)串接一個(gè)只有空氣隙的鐵心平波電抗器，以限制電流的波動(dòng)分量，維持電流連續(xù),提高整流裝置對(duì)負(fù)載供電的性能及運(yùn)行的安全可靠性。直流側(cè)電抗器的主要作用為了限制直流電流脈動(dòng)；輕載或空載時(shí)維持電流連續(xù)；在有環(huán)流可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側(cè)短路電流上升率。（1）用于限制輸出電流的脈動(dòng)的臨界電感（單位為mH） （412）式中電流脈動(dòng)系數(shù)，??；電壓脈動(dòng)系數(shù)，三相全控橋；輸出電流的基波頻率，單位為，對(duì)于三相全控橋。即 （413）（2）用于保證輸出電流連續(xù)的臨界電感（單位為mH） （414）式中，為要求的最小負(fù)載電流平均值，單位為，本設(shè)計(jì)中； 為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋。 即 （415）（3）直流電動(dòng)機(jī)的漏電感（單位為mH） （416）式中，K計(jì)算系數(shù)，對(duì)于一般無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)K=8～12，對(duì)于快速無(wú)補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)K=6～8，對(duì)于有補(bǔ)償繞組電動(dòng)機(jī)K=5～6，其余系數(shù)均為電動(dòng)機(jī)額定值。n極對(duì)數(shù)，取n=2。 即 （417）（4）折合到交流側(cè)的漏電抗L（單位為mH） L= （418） 式中，%變壓器短路比，一般取為； 為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋。 即 （419）（5）實(shí)際要接入的平波電抗器電感 （420）可?。?）電樞回路總電感 （421）4．4 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì)電力半導(dǎo)體元件雖有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，但承受過(guò)電流和過(guò)電壓的性能都比一般電氣設(shè)備脆弱的多，短時(shí)間的過(guò)電流和過(guò)電壓都會(huì)使元件損壞，從而導(dǎo)致變流裝置的故障。因此除了在選擇元件的容量外，還必須有完善的保護(hù)裝置。4．4．1過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)電壓保護(hù)可分為交流側(cè)和直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)，前常采用的保護(hù)措施有阻容吸收裝置、硒堆吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過(guò)電壓保護(hù)。1．交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)壓敏電阻采用由金屬氧化物（如氧化鋅、氧化鉍）燒結(jié)制成的非線性壓敏元件作為過(guò)電壓保護(hù)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于：壓敏電阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作時(shí)只有很微弱的電流（1mA以下）通過(guò)元件，而一旦出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)電壓，壓敏電阻可通過(guò)高達(dá)數(shù)千安的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內(nèi)，并具有損耗低，體積小，對(duì)過(guò)電壓反映快等優(yōu)點(diǎn)。因此，是一種較好的過(guò)電壓保護(hù)元件。 本設(shè)計(jì)采用三相全控橋整流電路，變壓器的繞組為△—Y聯(lián)結(jié)，在變壓器交流側(cè)，采用壓敏電阻的保護(hù)回路。 二次側(cè)過(guò)電壓壓敏電阻保護(hù)（1）壓敏電阻的額定電壓選擇可按下式： （422）式中，壓敏電阻的額定電壓， VYJ型壓敏電阻的額定電壓有：100V、200V、4760V、1000V等；變壓器二次側(cè)的線電壓有效值，對(duì)于星形接法的線電壓等于相電壓。 （423）（2）計(jì)算壓敏電阻泄放電流初值，即三相變壓器時(shí)： （424）式中，能量轉(zhuǎn)換系數(shù)，； 三相變壓器空載線電流有效值。 （425）（3）計(jì)算壓敏電阻的最大電壓的公式為 （426）式中，壓敏元件特性系數(shù)； 壓敏元件非線性系數(shù)。一般 在20～25之間，在取時(shí)。 （427）因此，壓敏電阻額定電壓取650V型壓敏電阻。2．直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)整流器直流側(cè)在快速開關(guān)斷開或橋臂快速熔斷等情況，也會(huì)在A、B之間產(chǎn)生過(guò)電壓，可以用非線性元?dú)饧种七^(guò)電壓，本設(shè)計(jì)壓敏電阻設(shè)計(jì)來(lái)解決過(guò)電壓時(shí)(擊穿后)，正常工作時(shí)漏電流小、損耗低，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)，除此之外，它對(duì)沖擊電壓反應(yīng)快，體積又比較小，故應(yīng)用廣泛。 。 壓敏電阻的額定電壓的選取可按下式計(jì)算： 壓敏電阻承受的額定電壓峰值 壓敏電阻保護(hù)電路式中為壓敏電阻的額定電壓；為電網(wǎng)電壓升高系數(shù)，～。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是晶閘管控制角=300時(shí)輸出電壓 。 （428）對(duì)于本設(shè)計(jì)： （429）因此，壓敏電阻額定電壓取350V 型壓敏電阻。3．晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)晶閘管對(duì)過(guò)電壓很敏感，當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷態(tài)重復(fù)峰值值電壓一定值時(shí)，就會(huì)誤導(dǎo)通，引發(fā)電路故障；當(dāng)外加的反向電壓超過(guò)其反向重復(fù)峰值電壓一定值時(shí)，晶閘管將會(huì)立即損壞。因此，必須研究過(guò)電壓的產(chǎn)生原因及抑制過(guò)電壓的方法。過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要是供給的電壓功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化，使得系統(tǒng)來(lái)不及轉(zhuǎn)換，或者系統(tǒng)中原來(lái)積聚的電磁能量不能及時(shí)消散而造成的。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式 阻容吸收回路得： （430） （431）由于一個(gè)周期晶閘管充放電各一次，因此 （432）