【正文】 由前述已知， KITΣi=，則 1 2 2 0 . 0 0 3 7 0 . 0 0 7 4iI T s sK ?? ? ? 。 5. 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容 由圖 ，按所用運(yùn)算放大器取 R0=40kΩ，各電阻和電容值為 0 40 K R k k? ? ? ? ? ? 取 45kΩ （ 59） 630 .0 3 1 3 0 .7 1 04 5 1 0iiiC F FR? ?? ? ? ?? 取 （ 510） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 6304 4 0 . 0 0 2 0 . 2 1 0 0 . 24 0 1 0oioi TC F F FR ???? ? ? ? ?? 取 （ 511） 按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為 ζi=%5%，滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件 1113 3 4 7 . 8 10 . 0 6 3 0 . 0 6 2 5 cimlsT T s s ??? ? ? ?? （ 57） 滿足近似條件。 電流開(kāi)環(huán)增益：要求 ζi≤5%時(shí)，取 KITζi=，因此 10 .5 0 .5 1 3 5 .10 .0 0 3 7IiKsTs??? ? ? （ 54） 于是， ACR 的比例系數(shù)為 1 3 5 . 1 0 . 0 3 1 3 0 . 5 80 . 5 4 53 6 0 . 1 2 5Iii sKRK K ?? ??? ? ?? （ 55） 式中 電流反饋系數(shù) 10/10 ???NIV ??； 晶閘管專(zhuān)制放大系數(shù) Ks=36。 檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能： 003 031 ??? ssTT il,參照附表 的典型 I 型系統(tǒng)動(dòng)武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 態(tài)抗擾性能，各項(xiàng)指標(biāo)都是可以接受的，因此基本確定電流調(diào)節(jié)器按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 21 m i n0 . 6 9 3 1 4 01 8 . 1 30 . 1 5 3 . 5ldUL K m HI ?? ? ?? （ 51） 則電磁時(shí)間常數(shù) 1 8 .1 3 0 .0 3 1 30 .5 8ll L mHTsR?? ? ?? （ 52） 2. 選擇電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ζi≤5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型 I 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。 （ 4）電磁時(shí)間常數(shù) Tl的確定。 （ 3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù) 之和 TΣi。 （ 2）電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1. 確定時(shí)間常數(shù) （ 1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) Ts。在設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)候要注意設(shè)計(jì)完要校驗(yàn)。通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) 模擬電路的功能 。 （ 4）確定鐵心體積 V。 （ 3）計(jì)算脈沖磁導(dǎo)率，選定鐵心材料。查閱資料可得鐵心材料的飽和磁密 BS=， 飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度 HS=1900A/m2，剩磁磁密 Bγ=。 如圖可以得出 TP 脈沖變壓器的一次側(cè)電壓 U1 強(qiáng)觸發(fā)電壓 50V 弱觸發(fā)電壓 15V。依次類(lèi)推，可以確定六個(gè)器件相應(yīng)觸發(fā)單元電路的雙脈沖環(huán)節(jié)間的相互接線。所以當(dāng)VT2 觸發(fā)單元的 V4 由截止變導(dǎo)通時(shí)，本身輸出一個(gè)脈沖，同時(shí)使 VT1 器件觸發(fā)單元 V6的管截止，給 VT1器件補(bǔ)送一個(gè)脈沖。其中VD4和 R17的作用，主要是防止雙窄脈沖信號(hào)相互干擾。所以只要用適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)控制的 V5或 V6 截止（前后間隔 60176。如圖 中兩個(gè)晶閘管構(gòu)成一個(gè)“或”門(mén)。 (1~3腳 為6路 單脈沖輸入)(15~ 10腳 為6路 雙脈沖輸出)至VT1至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6 圖 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 脈沖變壓器的設(shè)計(jì) 本方案的雙脈沖電路是采用性能價(jià)格比優(yōu)越的、每個(gè)觸發(fā)單元的一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)相隔 60176。然后由分屬三相的此種電路組成脈沖形成單元輸出 6 路脈沖，再經(jīng)補(bǔ)脈沖形成及分配單元形成補(bǔ)脈沖并按順序輸出 6 路脈沖。根據(jù)單相同步信號(hào)的上升沿和下降沿，形成兩個(gè)同步點(diǎn)，分別發(fā)出兩個(gè)相位互差 180176。 對(duì)于三相全控整流或調(diào)壓電路，要求順序輸出的觸發(fā)脈沖依次間隔 60176。 V 1V 2T MV D 1R 3R 1R 2V D 2V D 3R 2 圖 觸發(fā)電路 晶閘管觸發(fā)電路類(lèi)型很多，有分立式、集成式和數(shù)字式，分立式相控同步模擬電路相對(duì)來(lái)說(shuō)電路比較復(fù)雜；數(shù)字式觸發(fā)器可以在單片機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)不采用。 VD1和 R3是為了 V V2由導(dǎo)通變?yōu)橹苯?時(shí)脈沖變壓器 TM 釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)的。它由 V V2構(gòu)成的脈沖放大環(huán)節(jié)和脈沖變壓武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 器 TM 及附屬電路構(gòu)成的脈沖輸出環(huán)節(jié)兩部分組成。理想的觸發(fā)脈沖電流波形如圖 。 （ 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。 （ 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，對(duì)戶外寒冷場(chǎng)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。或采用相隔 60176。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)。如右圖 快速熔斷器保護(hù) 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 V tV tF uF u 圖 根據(jù)快速熔斷器的要求熔斷器的額定電壓 5 5 140 343K N R MU U U V? ? ? ? ? （ 337） 因此，按本課題的設(shè)計(jì)要求，用于晶閘管過(guò)電流保護(hù)的快速熔斷器的額定電壓可選擇 350V。晶閘管過(guò)電流保護(hù)方法中最常用的是快速熔斷器。 由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量小，特別像晶閘管這類(lèi)高電壓、大電流的功率器件，結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制，否則將遭至徹底損壞。本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的電流 I1 22111 4 0 4 3 .7 1 6 .1380UIIAU ?? ? ? （ 335） 熔斷器額定電流 16. 1 25. 76FUI I A? ? ? ? （ 336） 因此，如圖 在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器，按本課題的設(shè)計(jì)要求熔斷器的額定電壓可選 400V，額定電流選 25A。本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為 380V，熔斷器額定電壓可選擇 400V。 ② 熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶 體的額定電流。 （ 5） 快速熔斷器 它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。快速開(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流 Ig2d 按電動(dòng)機(jī)最大過(guò)載電流整定 Ig2d=KIN。 ② 快速開(kāi)關(guān)的額定電壓 UKld ≥額定整流電壓 UN。 （ 4）對(duì)于大容量和中等容量的設(shè)備以及經(jīng)常逆變的情況，可以用直流快速開(kāi)關(guān)進(jìn)行過(guò)載或短路保護(hù)。 （ 2）在交流側(cè)設(shè)置電流檢測(cè)裝置，利用過(guò)電壓信號(hào)去控制觸發(fā)器，使脈沖快速后移或?qū)γ}沖進(jìn)行封鎖。 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì) 過(guò)電流保護(hù)措施有下面幾種，可以根據(jù)需要選擇其中一種或數(shù)種。 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式 3( 2 4) 10TCI ?? ? ? 10 30R? ? ? 212RmP CU? 圖 阻容吸收回路 得： 33( 2 4) 10 ( 2 4) 50 10 0. 1 0. 2TC I F???? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 330） 2 6 2 311 0 . 2 1 0 1 4 0 1 . 9 6 1 022RmE C U J??? ? ? ? ? ? ? （ 331） 由于一個(gè)周期 晶閘管充放電各一次，因此 332 2 6 10 2 10REJ??? ? ? ? ? （ 332） 33 .9 2 1 0 0 .1 9 60 .0 2EPWT ??? ? ? （ 333）功率選擇留 5～ 6 倍裕量 ( 5 ~ 6) ( 5 ~ 6) 96 1 ~ P W W? ? ? ? （ 334） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 因此，電阻 R 選擇阻值為 20Ω,功率選擇 1W 的電阻。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。 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 DRMU 一定值時(shí)，晶閘管將會(huì)立即損壞。壓敏電阻承受的額定電壓 圖 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 峰值就是晶閘管控制角 α=300時(shí)輸出電壓 Udα。其電路圖如右圖 所示 。 11 201 . 4 4 5 6 . 0 9 1 . 1 2 8 6 4 2 . 3 8aR m R R mU K I V? ? ? ? ? （ 327） 因此，壓敏電阻額定電壓取 650V型壓敏電阻。 0222 0 . 4 2 . 1 8 5 1 . 1 2 833R m Z lI K I A? ? ? ? ? （ 325） （ 3）計(jì)算壓敏電阻的最大電壓 RmU 的公式為 1aRm R RmU K I? （ 326） 式中， KR 壓敏元件特性系數(shù)； a 壓敏元件非線性系數(shù)。 圖 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 U1mA 選擇可按下式： 2mA lUU? （ 322） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 式中， U1mA 壓敏電阻的額定電壓， VYJ 型壓敏電阻的額定電壓有： 100V、200V、 4 760V、 1000V等； U2l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，22 3UU l ? 。因此，是一種較好的過(guò)電壓保護(hù)元件。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過(guò)電壓保護(hù)。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。即 2% 3 . 9 1 4 0 5 %0 . 0 0 51 0 0 1 0 0 5 3 . 5BKBNK U UL m HI ??? ? ?? （ 319） （ 5）實(shí)際要接入的平波電抗器電感 LK m a x ( , ) 2 2 6 .2 7 6 .8 5 2 0 .0 0 5 1 9 .4 1K m l a BL L L L L m H? ? ? ? ? ? ? ? （ 320） 可取 LK=20Hm。 nP極對(duì)數(shù)，取 nP=2。即 3320 . 4 6 1 4 01 0 1 0 6 . 3 92 2 3 . 1 4 3 0 0 1 0 % 5 3 . 5umd i NSUL m Hf S I? ?? ? ? ? ?? ? ? ? （ 313） 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 （ 2）用于保證輸出電流連續(xù)的臨界電感 L（單位為 mH） 12minlKUL I? （ 314） 式中， Imin 為要求的最小負(fù)載電流平均值，單位為 A，本設(shè)計(jì)中 Imin=5%IN； KI為計(jì)算系數(shù)，三相全控橋 KI=。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。 AII