电力电子变流技术课程设计.doc

专业课程设计报告 题目：电力电子变流技术课程设计 系 别 机电工程学院 专业班级 自动化班 学生姓名 XX 指导教师 XXX 提交日期 2012年6月 8日 设计任务书 设计题目：三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统 设计条件： 电网：380V，50Hz 直流电动机额定功率15Kw、额定电压220V、额定电流79.6A、额定转速3000r/min。 变压器漏感：0.4mH 设计任务： 电源变压器参数的计算。 晶闸管的选型。 平波电抗器的计算。 控制角移相范围的计算。 最小逆变角的计算。 主电路图的设计 设计要求： 根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。 分析晶闸管可能承受到的最大正向、反向电压，选择晶闸管的额定电压。 计算电源变压器变比，容量。 计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。 根据设计条件，计算幻想重叠角，最小逆变角，最小控制角。取得控制角移相范围。 画出完整的主电路图。 提示： 最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择，自选。 负载电流可近似认为是一条水平直线，即：负载电流就是平均电流。 在计算平波电抗器、最小逆变角等参数时，需要用到变压器2次侧电压有效值，因此本题目的重点在于给出合适的电源变压器参数。 关于U2的选择：首先根据负载要求得到一个大致的数据，适当留出裕量；依据该数据计算最小逆变角；依据最小逆变角给出最小控制角；计算换相压降；依据最小控制角以及换相压降验证是否满足负载要求，如果不满足，调整裕量，重新计算。总原则：考虑最小控制角限制以及换相压降影响后，在满足负载要求的前提下，U2裕量尽量小。 平波电抗器的计算见第3章第5节。 注意： 每一步都必须给出具体的计算过程和分析过程。 可用波形图配合说明计算过程。 设计题目：三相半波可控整流电路有环流可逆直流电力拖动系统 一：电源变压器参数的计算 计算变压器参数也就是求出,求出后后边的变量就可以逐一解出。由于是三相半波可控整流电脑阻感性负载，并且阻感负载很大，当电流连续的情况下是容易计算出的。首先根据公式： 题中条件已经给出为220v，当=0°时可得到的最小值。所以有下式： 这是根据负载要求所得的一个大致的数据，考虑到裕量，暂时设为220v。 二：计算最小逆变角 根据公式：，，，求得重叠角即可得到。 由公式：，可求得。 有题意可知道负载电流就是平均电流，最大负载平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍~2倍之间选择，现在选择1.5倍。 即是：。 =100 m=3, =220v 联立代入，可得到=0.94，求反余弦得到 所以=33.9° 由于需满足33.9°。 三：计算换相压降 根据公式：；；=100 ；m=3； 7v 即换相压降等于7v 四：现在验证是否满足负载要求 由；；=220v。 从而得到207v，不满足负载要求，调整裕量，从新计算。 五：调整裕量，获得新的值，进行重新计算。 经过上一步骤的验证，根据粗略的估算，现在设=232v。 重复上面的计算步骤，再次根据公式：，求 经过计算可得到：18.2°32.2°即最小逆变角为32.2°。 由于需满足 32.2° 进行再次验证，看是否满足负载要求。 由；；=232v； 经过计算知道224v，满足负载要求！ 六：晶闸管的选型 由于是三相半波电路，所以晶闸管的电流有效值; 因而晶闸管最大通态平均电流=0.368=45A 考虑裕量，晶闸管电流定额（一般取其平均电流的1.5~2倍）, 故晶闸管的额定电流取为80A 晶闸管电压定额（一般取额定电压为正常工作电压时晶闸管所承受峰值电压的2-3倍） =(2~3) 故晶闸管的额定电压取为1600v。 七：平波电抗器的计算 根据公式： 所以 八：控制角移相范围的计算 根据逆变工作时 ，且需满足 ；=32.2° 所以控制角移相范围为： 九：计算电源变压器的变比，容量。 根据； ; ; =119.4A; S=KVA 故变压器额定容量取50KVA。 三相交流电源，线电压为380V，则一次侧的有效值=220V。 变压器变比K= 十：主电路图的设计如下： 结语： 通过本次课程设计，加深了对三相半波可控整流电路的理解，更加牢固的掌握了这方面的知识。通过这次课程设计也发现了一些以前学习上的问题。比如，以前在课堂上有老师的讲解，感觉学的还可以，上课也能听懂，但是通过这次的独立学习，发现自己以前的“明白”很浅，有些基本概念根本就没弄懂，也不知道是什么意思。这次的课程设计是通过自己独立完成的，把以前没弄明白的问题，通过这次的再学习，弥补了以前一些知识的空白，感到非常有