基于单相全控桥式整流电路的有环流可逆直流拖动系统的设计介绍.doc

摘要 本次课程设计主要是运用单相全控桥式晶闸管整流电路来控制直流电动机的可你运行的研究。通过对整流电路主电路的设计，用两组晶闸管反并联的V-M系统来控制直流电动机。本设计主要应用电力电子技术中单相全控桥式整流电路的知识来设计。主电路中包括电路参数的计算，器件的选型；触发电路中包括器件选择，参数设计；保护电路包括过电压保护，过电流保护，电压上升率抑制，电流上升率抑制。 关键词：单相全控整流电路 直流电动机 晶闸管 目录 引言 1 第一章 主电路设计 2 1.1 主电路的结构 2 1.2 主电路的工作原理 2 1.3 整流电路参数的计算 3 第二章 晶闸管元器件的选择 4 2.1 晶闸管额定电压的确定 4 2.2 晶闸管额定电流的确定 4 2.3 晶闸管的型号确定 4 第三章 驱动电路的设计 6 3.1 触发电路的简介 6 3.2 对触发电路的要求 6 3.3 集成触发电路TCA785 6 第四章 保护电路的设计 8 4.1 过电压保护 8 4.1.1 交流侧过电压保护可采用阻容保护或压敏电阻保护 8 4.1.2 直流侧过电压保护 9 4.1.3 晶闸管两端的过电压保护 9 4.2 过电流保护 9 4.3 电压上升率du/dt的抑制 10 4.4 电流上升率di/dt的抑制 10 结论 11 心得体会 12 参考文献 13 引言 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 图1-1 可逆有环流拖动系统的主电路 1.2 主电路的工作原理 改变电枢两端的电压能使电动机改变转向。尽管电枢反接需要较大容量的晶闸管装置，但是它反向过程快，由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常采用两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，电动机正转时，由正组晶闸管装置VF供电；反转时，由反组晶闸管装置VR供电。如图1所示两组晶闸管分别由两套触发装置控制，可以做到互不干扰，都能灵活地控制电动机的可逆运行，所以本设计采用两组晶闸管反并联的方式。并且采用三相桥式整流。虽然两组晶闸管反并联的可逆V-M系统解决了电动机的正、反转运行的问题，但是两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，，称作环流，一般地说，这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率。环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态、为正时，强迫让反组处于逆变状态、使为负，且幅值与相等，使逆变电压把整流电压顶住，则直流平均环流为零。于是 又由于 其中，分别为VF和VR的控制角。由于两组晶闸管装置相同，两组的最大输出电压是一样的，因此，当直流平均环流为零时，应有 如果反组的控制角用逆变角表示，则按照这样控制就可以消除环流。 1.3 整流电路参数的计算 在整流电路的参数计算过程中直流电动机和平波电抗器的串联可以看作是整流电路带阻感负载的形式。假设直流电动机的参数如下： 直流电动机：PN=3KW,UN=220V,IN=17.5A,nN=1500r/min,Ra=1.25Ω， 电枢回路总电阻 ：R=2.85Ω 平波电抗器的阻抗值：。 1.在阻感负载下电流连续，整流输出电压的平均值为 由设计任务有电感，电阻R=1.25Ω，，则输出电压平均值的最大值可由下式可求得。 可见，当在范围内变化时，整流器输出电压可在范围内取值。 2.整流输出电压有效值为 3.整流输出电流平均值为： 第二章 晶闸管元器件的选择 2.1 晶闸管额定电压的确定 晶闸管在导通时管压降=0,故其波形为与横轴重合的直线段；VT1和VT2加正向电压但触发脉冲没到时，VT3、VT4已导通，把整个电压加到VT1或VT2上，则每个元件承受的最大可能的正向电压等于；VT1和VT2反向截止时漏电流为零，只要另一组晶闸管导通，也就把整个电压加到VT1或VT2上，故两个晶闸管承受的最大反向电压也为。UN为2~3倍的最大反向电压 2.2 晶闸管额定电流的确定 在一个周期内每组晶闸管各导通180°，两组轮流导通，整流变压器二次电流是正、负对称的方波，电流的平均值和有效值相等，其波形系数为1。 流过每个晶闸管的电流平均值与有效值分别为： 2.3 晶闸管的型号确定 由以上分析计算知选取晶闸管的型号KP20-8。 3、KP20-8晶闸管的具体参数 额定通态平均电流（）：20A; 断态重复峰值电压（）:500V; 反向重复峰值电压（）:1800V; 断态重复平均电流（）:≤8mA; 反向重复平均电流（）:≤8mA; 门极触发电流（）:60mA; 门极触发电压（）:1.8V; 断态电压临界上升率（du/d