1、直流电动机调压调速单相可控直流电源设计简要说明,设计要求,1)直流电动机额定参数：PN=3KW,UN=220V,IN=16A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=0.2；励磁：他励Rf，励磁电压220V,电流过载倍数=1.5，使用单相可控整流电路，工作于电动状态。2）进线交流电源：单相220V 3）性能指标：直流输出电压0-220V，最大输出电流24A，保证电流连续的最小电流为5A。,系统总体框图,交流电网,整流变压器,单相桥式全控整流电路,晶闸管触发电路,晶闸管过电压保护,晶闸管过电流保护,直流电动机负载,本设计整体电路图设计,直流电动机调压调速单相可控直流电源设计组成部分,主电路（单相
2、桥式全控整流电路） 控制电路（单结晶体管触发电路） 保护电路（过压保护、过流保护）,主电路设计原理图,单相桥式全控整流电路,单相桥式全控整流电路工作原理,单相桥式全控整流电路，所接负载为阻感负载。u2的波形为正弦波，在u2的正半周期，触发角处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载中有电感存在使负载电流不能发生突变，电感对负载电流起平波作用，假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一条水平线。u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。至wt=+时刻，给晶闸管VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3已承受正电压，故两管导通。VT2和V
3、T3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称为换相亦称为换流。至下一周期重复上述过程，如此循环下去。,本设计主电路图,当=0时的整流桥输出的电压波形仿真波形如下图所示,添加直流电动机负载后的负载在不同的触发角下各分量的波形如图所示（未添加滤波电容）,当=0。时.转矩负载为额定值19.1N*M时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形分别如下所示,当=30。时转矩负载为额定值15N*M时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁
4、转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形分别如下所示,当=30。时转矩负载为额定值10N*M时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形分别如下所示,当=60。时.转矩负载为5时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形分别如下所示,当=60时.转矩负载为10时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形如下图所示,当=90。时.转矩负载为1时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波
5、形分别如下所示,当=90。时.转矩负载为2时，电机转速（rad/s）电枢电流（A）励磁电流（A）电磁转矩（N*M）晶闸管两端电压（V）的波形分别如下所示,添加滤波电容后整流桥的输出电压波形如下：,电机的转速波形如下图所示,电路中主要工作量的波形如下,触发电路设计电路图,本设计采用单结晶体管的触发电路，单结晶体管实验电路如下,如下左图是单结晶体管的脉冲电路，右图是其脉冲波形,单结晶体管工作原理,单结晶体管触发电路的仿真电路及其仿真波形,当=30。的时候仿真波形如下,当=60。的时候仿真波形如下,当=90。的时候仿真波形如下,晶闸管的过电压保护及其原理,晶闸管过电压保护电路,这种保护电路能有效的抑制内因过电压，从而保护晶闸管不受损坏。这种电路一般和 抑制电路串联使用，从而更好的保护晶闸管。如下图所示：,晶闸管过电压、di/dt抑制保护电路,如图所示，V开通时刻缓冲电容Cs先通过Rs向V放电，使电流ic先上一个台阶，以后因为有di/dt抑制电路的Li，ic的上升速度减慢。Ri、Vdi是在V关断时刻为Li中的磁场能量提供放电回路设置的。在V关断的时刻，负载电流通过VDs向Cs分流，减轻了V的负担，抑制了di/dt和过电压。,
