【正文】 。 5) 不允許用石棉板做絕緣材料。 3 整流器 電路的設(shè)計(jì) 各部分的設(shè)計(jì)與介紹 主電路原理圖 主電路采用三相橋式全控整流電路，三相橋式全控整流電路將其中陰極連接在一起的三個(gè)晶閘管稱為共陰極組；陽極連接在一起的三個(gè)晶閘管稱為共陽極組。并且保證每個(gè)時(shí)刻均需兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，其中一個(gè)是共陰極組的，一個(gè)是共陽極組的，且不能為同一相的晶閘管，從而形成向負(fù)載供電的回路。；共陰極組三個(gè)相的脈沖依次相差 120176。同一相的上下兩個(gè)橋臂，脈沖相差 180176。整流輸出電壓 ud一周期脈動(dòng)六次，每次脈沖的波形都一樣，故該電路為六脈波整流電路。的雙繞組整流變壓 器與兩臺(tái)三相橋式整流器構(gòu)成的等效十二脈波整流電路用一臺(tái)三繞組或四繞組整流變壓器，閥側(cè)電壓相位差同樣為 30度，與一臺(tái)雙三相橋式整流器構(gòu)成一套十二脈波整流機(jī)組。一 7． 50176。 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 39 頁 圖 31 主電路原理圖 主電路 器件選型 主電路采用雙橋并聯(lián) ,每個(gè)橋臂并聯(lián)兩個(gè)整流管 ,快速熔斷器上的微動(dòng)開關(guān)接入 PLC 中，作為邏輯保護(hù)。 L+與 L為直流側(cè)輸出，直接接到地鐵供電系統(tǒng)中 [4]。 1200＝ 1692（ V） 式中 UVO－額定交流電壓，我們選用 晶閘管 的反向重復(fù)峰值電壓為 4600V，所以有足夠的電壓裕度?？焖偃蹟嗥髦?要作用是隔離發(fā)生短路的晶閘管，因此在確定熔斷器的額定電流時(shí) 必須考慮躲開負(fù)荷電流及外部短路電流，同時(shí)，需要使用廠家提供的安一秒特性曲線，即在規(guī)定的條件下，熔斷器的預(yù)期開斷電流與弧前時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系曲線。根據(jù)這條過載能力曲線，可校驗(yàn)熔斷器是否滿足過載能力要求 [5]。設(shè)定兩橋的電流不平衡度為 2%，則：流過一個(gè)橋的最大電流為 2400179。 環(huán)境溫度為 50℃時(shí)，額定電流的修正系數(shù)為 ，接觸修正系數(shù)為 ，則快速熔斷器的最大額定電流為 707247。 )＝ 878A。 (3)輸出電壓的計(jì)算 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 39 頁 整流器的輸出電壓為三相電壓的峰值 ,與脈波數(shù)及穩(wěn)壓電容 無關(guān) Ud＝ ＝ 179。過電壓限制回路。另外，在整流器的直流輸出端還并聯(lián)起穩(wěn)壓作用的電阻 R2，用于限制整流器的空載電壓 [7]。 1003148? 179。10 6/20＝ 100000Ω 式中 τ 為放電時(shí)間常數(shù) 取 τ ＝ 2s R5取 （ 3）直流側(cè)過電壓吸收電容 C計(jì)算 C＝ (25000～ 70000)?fUIV? ＝ 3120200 )70000~25000( ? ??? ＝ ～ C取 20μF （ 4）直流側(cè)過電壓保護(hù)原理圖 圖 32 直流側(cè)過電壓保護(hù)原理圖 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 39 頁 交 流側(cè)過壓 保護(hù)電路 (1)交流側(cè)過電壓保護(hù)用電容 Ca計(jì)算 3600kW整流器額定輸入電流 IV＝ 179。3120200 ? ?＝ F （ 2）交流側(cè)過電壓保護(hù)用電阻 Ra計(jì)算 Ra＝ VVIU?? ＝ 179。 （ 2） 每個(gè)整流器柜內(nèi)設(shè)有照明燈，并配備柜門聯(lián)動(dòng)開關(guān)，當(dāng)柜門打開時(shí)，照明燈處于工作狀態(tài)，當(dāng)柜門閉合時(shí)，照明燈自動(dòng)熄滅 ，門控信號應(yīng)能通過變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視 。 （ 3） 整流器柜內(nèi)應(yīng) 設(shè)置必要的除濕裝置，電源電壓為 DC 220V。 15V 1 UV2 15 電壓傳感器 LV100 1 UV3 16 斷路器 5SJ5 2047CC20 4A DC220V 2 QF QF2 17 繼電器 3TH40401XM4 DC220V 9 K1～ 9 18 溫度繼電器 T10G15005L300300G502 150℃常開觸點(diǎn) 1 KT5 19 溫度繼電器 T10G14005L300300G502 140℃常開觸點(diǎn) 1 KT4 20 溫度繼電器 T10G09005L300300G502 90℃常開觸點(diǎn) 1 KT7 21 溫度繼電器 T10G08005L300300G502 80℃常開觸點(diǎn) 1 KT6 22 整流 晶閘管 IN4007 1A 1000V 24 V101～ 124 23 整流 晶閘管 IN4007 1A 1000V 9 V31～ V39 24 照明燈 DC220V40W 飛利浦燈泡 1 GP9 25 限位開關(guān) LXW5A11M 1 S27 26 加熱器 DJR200 200W DC220V 1 R20 27 信號指示燈 AD1622W/G DC220V TH 1 HI 28 指示燈 AD1622B/y28 DC220V TH 8 GP18 結(jié)溫計(jì)算 : 整流器輸出功率為 3600kW,我們按最壞的工況計(jì)算即并聯(lián)的整流管一個(gè)損壞，此時(shí)的整流管在工作點(diǎn)結(jié)溫。 額定工作時(shí)的結(jié)溫 IdN＝ 2400(A)時(shí)，橋臂電流為 2400/6＝ 400(A)即流過整流 晶閘管 的電流為 IF(AV)=400(A) 又 IF(RMS)＝ 179。導(dǎo)通角的電流：I39。 ＝ 441(A) 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 39 頁 整流管通態(tài)平均功耗 PF(AV)1＝ (AV)＋ (AV) ＝ 179。 441＋ 179。 441 ＝ 700（ W） TJ1＝ Ta＋ PF(AV)1(Rsa＋ Rjc＋ Rcs)＝ 40＋ 700(＋ ＋ )＝ 96℃ 顯然小于最高結(jié)溫 150176。 過載 倍時(shí)的結(jié)溫 由于 2小時(shí)故我們依據(jù)長期電流計(jì)算： IdN2＝ 179。 600＝ 1038（ A） 折合為正弦半波 180℃導(dǎo)通角的電流： IF(AV)2＝ 1038/＝ 661（ A） PF(AV)2＝ 179。 IF(AV)2＋ 179。 IF(AV)2 ＝ 179。 661＋ 179。 661 ＝ 1049(W) Tj2＝ Ta＋ PF(AV)2（ Rsa＋ Rjc＋ Rcs） ＝ 40＋ 1049（ ＋ ＋ ） ＝ 124℃ 顯然小于最高結(jié)溫 150℃，滿足設(shè)計(jì)要求。 IdN＝ 3179。 1200＝ 2076（ A） 折合為正弦半波 180℃導(dǎo)通角的電流： 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 39 頁 IF(AV)3=2076/＝ 1322（ A） PF(AV)3＝ 179。 IF(AV)3＋ 179。 IF(AV)3 ＝ 179。 1322＋ 179。 1322 ＝ 2098（ W） Tj3＝ Ta＋ PF(AV)2179。 ＝ 137℃ 式中 Rth（ 60）＝ ℃／ W，查整流管瞬態(tài)熱阻抗曲線得到。所以我們選用的整流管滿足標(biāo)書中提出的使用條件。 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合 ， 在目前地鐵整流系統(tǒng)中基本都采用 施耐德 TWDLCDE 40DRF,并且運(yùn) 行狀況良好 。 (2) 當(dāng)一個(gè)橋中二個(gè)快速熔斷器熔斷時(shí)，發(fā)出跳閘信號。 (4) 當(dāng)母排溫度超過 80?C時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號。 (6) 當(dāng)整流管散熱器溫度超過 140?C時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號。 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 39 頁 PLC的接線 （ 1） PLC的連接線路圖 頂頂頂頂 頂頂 圖 34 PLC 的連接線路圖 （ 2） PLC的 I/O接口表 表 PLC的 I/O接口表 輸入端 作用 輸出端 作用 I0— I24 快速熔斷器信號輸入 Q2 整流管報(bào)警信號 Q4 整流管跳閘信號 Q5 跳閘信號 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 39 頁 PLC程序設(shè)計(jì) （ 1） PLC流程圖 圖 35 PLC 流程圖 （ 2） PLC程序 見附錄 A 是 開始 是否有快熔報(bào)警 否 有兩個(gè)及兩個(gè)以上快熔報(bào)警 發(fā)送跳閘信號 結(jié)束 發(fā)送報(bào)警信號 是 否 上海海洋大 學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 地鐵整流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 39 頁 4 整流器電路的仿真 pspice 的優(yōu)點(diǎn) pspice 仿真軟件具有強(qiáng)大的電路繪制與電路模擬仿真以及圖形后處理功能和元器件符號制作功能，能夠以圖形方式輸入，自動(dòng)進(jìn)行電路檢查，生成圖表，模擬和計(jì)算電路 [8]。與印制版設(shè)計(jì)軟件配合使用，還可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。 輔助電路的 pspice 仿真 電源部分 PSPICE中沒有直接的三相電供電模型 ,因此我我采用的方法是將三個(gè) 交流電源一端接地 ,另一端輸出相位相差 120度的電壓。 圖 41 電源部分模型