三相全控桥式晶闸管电动机系统设计.doc

中北大学 电子技术课程设计说明书 三相全控桥式晶闸管-电动机系统设计 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2013年1月4 日 目 录   1 引言 1.1 设计条件及内容 ?设计条件： 1．直流电动机额定参数： PN=10KW, UN=220V, IN =50A,nN =1000r/min，电枢电阻Ra=0.5Ω，电流过载倍数λ＝1.5，电枢电感LD =7mH，励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6A，使用三相可控整流电路，电动机负载，工作于电动状态。 2. 进线交流电源：三相380V 3. 性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流75A，保证电流连续的最小电流为5A。 设计内容： 1. 三相全控桥式主电路设计（包括整流变压器额定参数计算，整流元件定额的选择，平波电抗器电感量的计算等）,讨论晶闸管电路对电网及系统功率因数的影响。 2.触发电路设计，包括触发电路选型（可使用集成触发器），同步信号的定相等。 3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。 1.2 问题分析 根据所给任务的要求，首先认真分析题目，题目是三相全控桥式晶闸管―电动机系统设计。由于所给电动机是直流电动机，可以知道这是一个交流到直流的变换电路，即整流电路。直流电动机负载可以看成是三相全控桥式晶闸管电路接一个反电动势负载，由此可以得出此设计的重点在于设计三相全控桥式晶闸管整流电路实现交流到直流的转换，且保证输出的直流电压和电流能使电动机工作在电动状态即可。然后分别对主电路及触发电路进行设计。 主电路的设计主要包括整流变压器的选取、整流元件的选择及平波电抗器的选择，触发电路根据TC787进行设计。后续内容将分别介绍各个模块的构成原理和使用方法。 2 三相全控桥式主电路设计 2.1整流变压器的设计 2.1.1整流变压器的设计原理 整流变压器就是降压变压器降到所需电压后再用半导体管整流和普通变压器的原理相同变压器是根据电磁感应原理制成的一种变换交流电压的设备变压器一般有初线和次级两个互相独立绕组这两个绕组共用一个铁芯变压器初级绕组接通交流电源，在绕组内流过交变电流产生磁动势于是在闭合铁芯中就有交变磁通初次级绕组切割磁力在次级就能感应出相同频率的交流电变压器的初次级绕组的匝数比等于电压比 2.2.1晶闸管简介 晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。 晶闸管的开通和关闭和三极管有很大的差别，可以视为一个双稳态器件，只具有两个工作状态即开通和关闭。晶闸管的开通受2个条件约束，阴阳极的正偏压和门极与阴极的正偏压，关断则只需要流过管子的电流小于一定的值，并且维持一定的时间就自然关断。不受门极控制。工作原理相当于两个三极管的等效电路。 2.2.2整流器件的定额计算和选择 本设计采用晶闸管三相全控桥整流电路，根据设计要求可得 ： 由此可以的出： 经分析知 综上所述，选定额为 ＝50A, ＝800V的晶闸管作为整流器件,可采用KP50-8系列的晶闸管。 2.2.3三相全控桥式整流电路的特点 一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般 1、3、52、4、6（1）21，且不能为同1相器件。 （2） 1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60(。 2)共阴极组VT1、VT3、VT5120(，共阳极组VT4、VT6、VT2120(。 3)同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180(。 （3）Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。 （4）2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是 （5）三相桥式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。 6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 – VT1 → VT1 – VT2 → VT2 – VT3 → VT3 – VT4 → VT4 – VT5 → VT5 – VT6 依此