1、电力电子技术课程设计（论文）题目：10KW直流电动机不可逆调速电路院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 电气学 号 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目10KW直流电动机不可逆调速电路课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能为 1 台额定电压 220V、功率为 10kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速设计任务1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具体型号。4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、触发电路设计或选择。
2、6、绘制相关电路图。7、完成 4000 字左右说明书。要求1、 1、文字在 4000 字左右。2、 2、文中的理论分析与计算要正确。3、 3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。技术参数1、交流电源：三相380V。2、整流输出电压U d在0220V连续可调。3、整流输出电流最大值50A。4、直流电动机负载，直流电动机额定功率PN10kw ，额定电压Un220V, 额定电流In50A。5、根据实际工作情况，最小控制角取2030 0左右。进度计划第 1 天：集中学习；第 2 天：收集资料；第 3 天：方案论证；第 4 天：主电路设计；第 5 天：选择器件；第 6 天：确定变压器变比及容
3、量；第 7 天：确定平波电抗器；第 8 天：触发电路设计；第 9 天：总结并撰写说明书；第 10 天：答辩指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日II注：成绩：平时 20% 论文质量 60% 答辩 20% 以百分制计算 摘要中等容量的整流装置或要求不可逆调速的电力拖动系统中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相全波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。本文研究了三相半控整流电路带直流电动的情况，分析了工作原理，设计了主电路、晶闸管触发电路和保护电
4、路。本文还研究了 10kw 电动机不可逆调速系统的设计，以及如何对其调速 .完成了对不可逆直流电动机调速系统电路设计及参数计算，具体分为主电路参数设计，触发电路设计，保护电路设计，通过利用三相全控桥式整流电路的调速系统方案，以及对其调控系统进行了科学的合理精确计算，阐述了不可逆调速系统的稳定性和可靠性，使其能够更好的适应工作要求。关键词：三相桥式半控整流电路；晶闸管 ；直流电动机III目 录第 1 章 绪论 11.1 电力电子技术概况 .11.2 本文设计内容 .2第 2 章 主电路设计 32.1 主电路设计总体设计方案 .32.2 具体电路设计 .42.2.1 直流调速系统 .42.2.2
5、整流电路的电路设计与分析 .52.2.3 触发驱动电路设计 .62.2.4 保护电路设计 .92.3 元器件型号选择 12第 3 章 课程设计总结 .16参考文献 171第 1 章 绪论1.1 电力电子技术概况电机调速广泛应用于我们的生活、生产的各个领域中，例如：机床、电动工具、电动机车、机器人、家用电器、计算机驱动器、汽车、轮船、轧钢、造纸和纺织行业等等。据报道，世界上大约有 100 亿以上各种电机在工作。近年来，我国空调一年的产量就 1000 多万台，每台都需要电机调速控制，可见电机调速应用市场非常庞大。 电机分为直流电机和交流电机两大类。直流电机由于其便于控制和控制精度比较高的特点，在很
6、长一段时间内被广泛应用，被人们认为难以被其他电机所取代。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难
7、，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。20 世纪 70 年代以来，直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。1.2 本文设计内容本文主要研究了 10kw 直流电动机的不可逆调速系统的原理，提出了调速系2统的方案即主电路通过采用晶闸管三相全控桥整流
8、电路供电方案。在确定调速系统的方案后还他做了以下几个步骤：1 直流调速系统 2 主电路设计与分析 3 触发电路设计.4 保护电路设计 5 数据分析计算 6 仿真试验来确定了不可逆调速系统的稳定性与可靠性。通过课程设计，一方面使我们对本课程所学内容加深理解，另一方面熟悉工程设计的过程、规范和方法，能正确查阅技术资料、技术手册和标准，培养我们的工程设计能力。电力电子是一门专业基础性质很强且与生产应用实际紧密联系的课程，学习本课程，培养我们对物理概念与基本分析方法的学习能力，做到理论结合实际，尽量做到器件、电路、应用三者结合。在学习方法上也形成了对电路的相位与波形的分析习惯，抓住电力电子器件在电路中
9、道通与截止的变化过程，从波形分析中进一步理解电路的工作状况，培养了读图与分析能力，掌握器件计算、测量、调整及电路分析等方面的实践能力。3第 2 章 主电路设计2.1 主电路设计总体设计方案图 2.1 10KW 直流电动机不可逆调速电路（1）一般整流器功率在 4KW 以下采用单向整流电路，4KW 以上采用三相整流。该电路采用三相减压变压器将电源电压降低的减压调速方案，因此励磁电压保持恒定。励磁绕组采用三相全控桥式整流电路，整流电源从主变压器二次侧U2、V 2、W 2端引入。为保证先加励磁后加电枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节。42.2 具体电路设计2.2.1
10、 直流调速系统直流调速系统种类变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。常用的可控直流电源有以下三种：1） 旋转变流机组。用交流电动机和直流发动机组成机组，获得可调的直流电压。2） 静止式可调整流器。用静止式的可控整流器获得可调的直流电压。3） 直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，产生可变的平均电压。调速系统选择机组供电的直流调速系统在上世纪 60 年代使用广泛，但该系统需要选择变流机组，至少包含两台与调速机组容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，因此设备多，体积大，费用高，效率低，安装需打地
11、基，运行有噪声，维护不方便。为克服这些缺点，60 年代以后就开始使用各种静止式的变压或变流装置来代替旋转变流机组。晶闸管诞生以后，就逐步出现使用晶闸管整流装置来实现调速的应用系统。晶闸管整流装置的使用，去除了直流电机调速需要的较大功率的放大器，而且晶闸管控制的快速性，提高了系统的动态性能。然而晶闸管整流器难以实现系统的可逆运行，由半控整流电路组成的 V-M 系统只运行单象限运行，全控整流电路可以实现有源逆变，允许电机工作在反转制动状态，若要获得四象限运行，需采用正、反两组全控整流电路，变流设备要增加一倍。直流斩波器最初用在简单的单管控制，后来逐渐发展成采用各种脉冲宽度调制开关的电路，即脉宽调制
12、变换器。如今常用的脉宽调制电路一般为桥式电路，由电力电子器件组成，主电路线路简单，开关频率高，电流容易连续，谐波少，低速性能好，因为这一系列优点，直流 PWM 调速系统应用日益广泛。本直流电动机不可逆调速系统要求不高，故采用转速单闭环调速结构，系统框图如下所示：5放大器 触发电路电流截止负反馈MTG图 2.2 10KW 直流电动机不可逆调速系统（2）2.2.2 整流电路的电路设计与分析变压器调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有 3 种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称 G-M 系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系
13、统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。静止可控整流器又称 V-M 系统，通过调节触发装置 GT 的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变 dU，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用 PWM 受器件各量限制，适用于中、小功率的系统。根据本此设计的技术要求和特点选 V-M 系统。在 V-M 系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置 GT 输出脉冲的相位，从而方便的改变整流器的输出，瞬时电压 Ud。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑使电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案。因三相桥式全控整流电压
14、的脉动频率比三相半波高，因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半，这是三相桥式整流电路的一大优点。并且晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同时，由于电机的容量较大，又要求电流的脉动小。综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。6图 2.3 晶闸管三相全控桥整流电路2.2.3 触发驱动电路设计电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大影响。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率，可靠性和安全性都有重要
15、意义。简单的说，驱动电路的任务就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。对晶闸管这种半控器件只需要提供开通控制信号，晶闸管虽然是电流驱动型器件，但是它是半控型器件，所以它的驱动电路常称为吃饭电路。晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转换为导通。驱动电路的具体形式可以为分离元件构成的，也可以是集成的电力电子驱动电路。本设计根据题目要求，使用分立元件构成的触发电路，主要由相位控制电路、脉冲放大和输出环节等构成，电路图如下：71KRes2Diod N406539pFCaTrnQ8Z+
16、VUc-XYLOGABg压图 2.3 触发电路总图上图是完整的晶闸管触发电路，它由前部同步环节，脉冲产生环节，锯齿波的形成和脉冲移相环节及双窄脉冲形成环节组成。为了保证触发电路和主电路的频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管频率始终是一致的。但是还需要解决触发电路的定相问题，即选择同步电压信号的相位，以保证触发脉冲相位正确。针对三相桥式整流电路，常采用的同步变压器接法如下： bS图 2.4 同步变压器和整流变压器接法上图的主电路整流变压器为 Dy11 联结，同步变压器为 Dy5y11 联结，这种接法
17、的同步电压选取如表 2.1 所示。表 2.1 三相半控整流桥各晶闸管的同步电压8晶闸管 VT1 VT2 VT3主电路电压 aubucu同步电压 sss理想的触发脉冲电流波形会具有一定的宽度，以保证晶闸管可靠导通，而且脉冲还应有足够的幅度，因此触发电路的输出信号的可靠性，需要由脉冲放大环节和脉冲输出环节来保证。 V12R34DTMEPGNAK图 2.5 触发电路V1、V2 构成脉冲放大环节和脉冲变压器 TM 及附属电路构成脉冲输出环节。当 V1、V2 导通时，通过脉冲变压器向晶体管的门极和阴极之间输出触发脉冲。VD1 和 R3 是为了使 V1、V2 由导通变为截止时脉冲变压器 TM 释放其储存的
18、能量而设的。为了获得触发脉冲的波形中的强脉冲部分，还需要适当附加其他电路环节。在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步要求是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。 5CSrn+压图 2.6 同步环节有上图可知，锯齿波是由开关管 V2 来控制的，V2 有导通变截止期间产生锯齿波，V2 截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度，V2 开关的频率就是锯齿波的频率。同步环节的实现是由同步变压器 TS 和作同步开关用的晶体管 V2 组成。同9步变压器和整理变压器接在同一个电源上，用同步变压器的二次电压来控制 V2的通断作用，这就保证了触发脉冲与主电路电源同步。2.2.4 保护电路设计
19、保护电路必要性在电力电子电路中，处理电力电子器件参数选择合适，驱动电路的设计良好外，采用合适的过电压保护、电流保护、 保护和 保护也是必要的。dutdit由于直流电机优良的调速性能，如今它在冶金、机械加工等工业生产中仍有着广泛的应用。但因为电网电压波动及负载本身的不稳定性，加之直流电机本身设计结构的缺陷，使得直流电机在运行中时常受损。直流电机价格昂贵，维修周期较长，因此给直流电机供电回路设计适当的保护尤其必要。故本设计将采用一些晶闸管整流供电回路的过压、过流保护电路。过压保护过电压产生的原因有和多种，常见的原因有操作过电压、雷击过电压、换相过电压和关断过电压等。争对可能出现的过电压状况，设计不
20、同的过压保护电路来避免损伤。下图是各种过电压保护措施及其配置位置，各种电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。图 2.7 过电压抑制措施及配置位置（1）阻容保护过电压幅度一般都很大，但是其作用时间一般却都是很短暂的，即点电压的能量并不是很大的。利用电容两端的电压不能突变这一特点，将电容器并联在保护对象的两端，可以达到过电压保护的目的，这种保护方式叫做阻容保护。起保护作用的电容一般都与电阻串联，这样可以在过电压给电容充电的过程中，让电阻消耗过电压的能量，还可以限制形成的寄生的震荡。图 8 为电源侧阻容保护原理图。图（a）为单相阻容保护电路，图（b）和图（c）为三相阻容保护电路，10RC 网络连
21、接成星型，如图（b），也可以连接成三角型，如图(c)。电容越大对过电压的吸收作用越明显。图 2.8 阻容保护在图 2.11 中，图（a）为单相阻容保护，阻容网络直接接在电源端，吸收电源过电压。图（b）为接线形式为星型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。图（c）为接线三角型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。显然，三角型接线方式电容的耐压要为星型接线的 倍。但是无论哪种接线，对3于同一电路，过电压的能量是一样的，电容的储能也应该相同，所以星型接线的电容容量应为三角型 倍。也就是说两种接线方式电容容量和耐压的乘积是相3同的。（2）压敏电阻保护在整流桥交流侧采用压敏电阻保护回路，如下
22、图所示：图 2.9 压敏电阻保护回路采用压敏元件作为过电压保护，其主要优点在于：压敏电阻具有正反向相同的陡峭伏安特性，在正常工作时只有很微弱的电流通过元件，而一旦出现过电压时，压敏电阻可通过高达数千伏的放电电流，将电压抑制在允许的范围内，并具有损耗低、体积小，对电压反应快等优点。（3）用 RC 吸收电路保护11RC 吸收电路基本结构如下所示：图 2.10 RC 吸收回路RC 吸收电路作用是抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流，减小器件的开关损耗。过流保护电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大允许值，即为过电流。过电流有过载荷短路两种情况。常用的过电路保护措施如图 10 所示。一台电力电子设
23、备可选用其中的几种保护措施。针对某种电力器件，可能有些保护措施是有效的而另外一些是无效的或不合适的，在选用时应特别注意。图 2.11 过流保护电路图交流断路器保护是通过电流互感器获取交流回路的电流值，然后来控制交流电流继电器，当交流电流超过整定值时，过流继电器动作使得与交流电源连接的交流断路器断开，切除故障电流。应当注意过流继电器的整定值一般要小于电力电子器件所允许的最大电流瞬时值，否则如果电流达到了器件的最大电流过流继电器才动作，由于器件耐受过电流的时间极短，在继电器和断路器动作期间电力电子器件可能就已经损坏。 来自电流互感器的信号还可作用于驱动电路，当电流超过整定值时，将所有驱动信号的输出
24、封锁，全控型器件会由于得不到驱动信号而立即阻断，过电流随之消失；半控型器件晶闸管在封锁住触发脉冲后，未导通的晶闸管不再导通，而已导通的晶闸管由于电感的储能器件不会立即关断，但经一定的时间后，电流衰减到 0，器件关断。这种保护方式由电子电路来实现，又叫做电子保护。与断路器保护类似，电子保护的电流整定值也一般应该小于器件所能承受的电流最大值。12快速熔断器保护一般作为最后一级保护措施，与其它保护措施配合使用。根据电路的不同要求，快速熔断器可以接在交流电源侧（三相电源的每一相串接一个快速熔断器） ，也可以接在负载侧，还可电路中每一个电力电子器件都与一个快速熔断器串联。接法不同，保护效果也有差异。熔断
25、器保护有可以对过载和短路过电流进行“全保护”和仅对短路电流起作用的短路保护两种类型。 常见快速熔断器的接入方法有以下几种形式：图 2.12 快速熔断器的几种接入方式在整流电路中，电抗器的使用也是极其广泛的。在整理电桥桥壁上串入桥壁电抗器，可以抑制 ，从而起到一定程度的过电流保护作用。dit2.3 元器件型号选择参数计算与器件选择U2 的计算其中： 则2(1.)dABU0.9,10.9B取 A：电路参数 0.4 1.17 2.34B：电网电压波动系数 0.91.05：安全裕量220(1.)71.6325.99.VV，取 2UV 30电压比 ： 120.KU一次电流 I1 和二次电流 I2 的计算
26、已知全波整流电路中 1 2.,1.fII1.05.05/0.738.45d AI1321.560.dAIK变压器容量的计算 1187.41923VSU， 22306.5180VASUI2()(05)8.67AkV晶闸管元件的选择图 2.13 晶闸管总设计图晶闸管的额定电压 (23)()23084.5217.9TNmVVU，取 120TNVU。晶闸管的额定电流 () 221.52)(1.5)(1.5)37.15649.2.7.7.dTTAV AAIII取()0整流二极管同上交流侧过电压保护阻容保护 226568.91730emCFSIU1 .5V，选 70、耐压 700V 22303. 1.81
27、867shemRSI，取 20R146 621025.301.2ccf AUI 2(34)(34)43.58RCWP压敏电阻 1V的选择Im.32.3051.AV直流侧过电压保护 I(1.8)(1.82)39640ADC VU选用 320/MY的压敏电阻作直流侧过电压保护。晶闸管及整流二极管两端的过电压保护由参考文献上获得晶闸管过电压保护参数估计值如下：表 2.2 晶闸管过电压保护参数元件容量（A） 5 10 20 50 100 200 500C（ F） 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.50 1.00R（ ） 1020依据上面表格可以初步确定 0.2CF、 0R26 61
28、05.(3)14.2mRfCUWP 交流侧快速熔断器的选择由于 2.IA,考虑到电动机启动瞬间电流较大，熔断器的选取依据(1.5)rnfNI原则可以选用额定电压为 300V，额定电流为 120A 熔断器。元件端快速熔断器的选择由于 260.542.61TIA,为了减少元件的多样性便于设计和安装，本设计将元件端快速熔断器的规格定为额定电压为 300V，额定电流为 85A 熔断器。平波电抗器平波电抗器电阻计算1520.1/3LNREI=0.024按电流连续要求的电感量： 120min()17.2TdlDTULkLmHI式中， 0min5.34ddNIIA ;对于三相桥式全控电路 0.693IK平波
29、电抗器电感量计算方法一、 L =rl =0.5x7mh=17.2mH 方法二、 2320()10()9.2TTdmTdDLidNUUf mHSI式中， 为最低次谐波电压幅值； f为最低次谐波电流频率，对于三相桥式电路df=6 1=300 ZH； iS为电流脉动系数，要求 iS=0。05；三相桥式电路 2dmTU=0.45。故平波电抗器电感选为 18mH。16第 3 章 课程设计总结本次的设计为直流电机的不可逆调速系统，首先就涉及到三相桥式整流电路的设计，这也是整个电路设计的关键与主要部分。整流电路的设计方法多种多样，且根据负载的不同，又可以设计出很多不同的电路。根据题目的要求选择了三相桥式半控
30、整流电路的主结构。对于一个电路的设计，首先应该对它的理论知识很了解，这样才能设计出性能好的电路。整流电路中，开关器件的选择和触发电路的选择是最关键的，开关器件和触发电路选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。在这次课程设计过程中，首先碰到的难题就是保护电路的设计。因为保护电路的种类较多，因此要选择一个适合本课题的保护电路就比较难。经过查阅大量资料和文献，还有同学的帮助，最终选择了一个较合适的保护电路。其次遇到的困难是电路中一些参数的计算。桥式整流电路的分析需要结合图形，一步一步仔细分析，加之带了反电动势负载，在分析计算中又多了一个困难。最后是根据整流电路的指标来选择晶闸管的参数。通过这次课程设
31、计我对于文档的编排格式又有了一定的掌握，这对于以后的毕业设计及工作需要都有很大的帮助，在完成课程设计的同时我也在复习一遍电力电子这门课程，在更深程度上又理解了一下这么课程。17参考文献1 王兆安主编 .电力电子技术.第四版.北京：机械工业出版社,20032 郝万新主编 .电力电子技术.化学工业出版社, 20023 孟志强主编.电力电子技术.晶闸管中频感应逆变电源的附加振荡启动方法, 2003.64 吕宏主编 .电力电子技术.感应加热电源的 PWM-PFM 控制方法, 2003.15 吴雷主编 .电力电子技术.基于 DSP 大功率中频感应焊机的研究 , 2003.46 李金刚主编电力电子技术.基
32、于 DSP 感应加热电源频率跟踪控制的实现, 2003.4 18课 程 设 计题目：10KW 直流电动机不可逆调速系统课程：电力拖动自动控制系统专业：指导老师：组员：日期：19课题：10KW 直流电动机不可逆调速系统一、技术数据：直流电动机：型号： 71 、额定功率 =10KW 、 =220V、 额定电流 =55A3ZNPNUNI=1000r/min、极数 2P=4、电枢电阻 =0.5、电枢电感 =7mHNn RDL励磁电压 =220V、励磁电流 =1.6A。LULI二、要求调速范围 D=10、 S=15%、电流脉动系数 10%、设计中几个重点说明iS三、主电路选择与参数计算1、主电路选择原则
33、：一般整流器功率在 4KW 以下采用单向整流电路，4KW以上采用三相整流。2、参数计算包括整流变压器的参数计算、整流晶闸管的型号选择、保护电路的说明，参数计算与元件选择，平波电抗器电感量计算。设计方案1.1 直流电动机型号： 71 、额定功率 =10KW、额定电压 =220V、额定电流 3ZNPNUNI=55A转速 =1000r/min 、极数 2P=4、电枢电阻 =0.5、电枢电感 =7mHNn RDL励磁电压 =220V、S=15%、励磁电流 =1.6A。LULI1.2 电动机供电方案据题意采用晶闸管可控整流装置供电。本设计选用的是中直流电动机，可选用三相整流电路。又因本系统设计是不可逆系
34、统，所以可选用三相半控桥整流电路。电动机的额定电压为 220V，若用电网直接供电，会造成导通角小，电流脉动大，并且功率因数抵，因此，还是用整流变压器供电方式为宜。题中对电流的脉动提出要求，故使用增加电抗器。反馈方式选择原则应是满足调速指标要求的前提下，选择最简单的反馈方案。201.3 反馈方式的选择负载要求 D10，S15，则系统应满足的转速降 10./min17.64/in()()N rrns电动系数： 205.01925NaeNUIRC该直流电动机固有转速降 50./min142.857/in1.647/min192NaerrrIn?故采用电压闭环控制系统，控制系统电压放大倍数 142.8
35、75.0966NuK1.4 直流调速系统框架图系统框架图如图 1 所示：给定信号 放大器 触发器 电动机电压负反馈+-T Ga+图 1 直流调速系统框架图1.5 主电路计算1.5.1 U2 的计算21其中： 则2(1.)dABU0.9,10.9B取 A：电路参数 0.4 1.17 2.34B：电网电压波动系数 0.91.05：安全裕量，取 220(1.)71.6325.99.VV2UV 30电压比 ： 120.KU1.5.2 一次电流 I1 和二次电流 I2 的计算已知全波整流电路中 1 2.,1.fII1.05.05/0.738.45d AIK2.6.A1.5.3 变压器容量的计算，1108
36、7.451923VSUI22306.5180VASUI2()(0)8.67AkV晶闸管整流电路如图 2 所示：T 2 0 0 V 3 0 0 Va iRCR VRCR VRCR VF URCF URCF URCF URCF URCF URC图 2 晶闸管电路1.6 晶闸管元件的选择1.6.1 晶闸管的额定电压，取 。(23)()23084.5217.9TNmVVU120TNVU1.6.2 晶闸管的额定电流22取()5221.52)(1.5)(1.)37.15649.2.7.7.dTTAV AAIII()0整流二极管同上1.7 晶闸管保护环节的计算1.7.1 交流侧过电压保护1.7.1.1 阻容
37、保护 226568.91730emCFSIU，选 、耐压 700V 1 .5V70，取22303. 1.81867shemRSI20R6 65.0.ccf AI 22(34)(34)0.1.43.528RCWP1.7.1.2 压敏电阻 的选择1VIm.32.3051.A VU1.7.1.3 直流侧过电压保护Im(1.8)(1.82)39640ADC选用 的压敏电阻作直流侧过电压保护。320/MY1.7.1.4 晶闸管及整流二极管两端的过电压保护由参考文献上获得晶闸管过电压保护参数估计值如下：元件容量（A ） 510205010020050023C（ ）F0.050.100.150.200.25
38、0.501.00R（ ）1020依据上面表格可以初步确定 、0.2CF0R26 6105.(3)14.2mRfCUWP 1.7.2 过电流保护1.7.2.1 交流侧快速熔断器的选择由于 ,考虑到电动机启动瞬间电流较大，熔断器的选取依据260.5IA原则可以选用额定电压为 300V，额定电流为 120A 熔断器。(1.5)rnfNI1.7.2.2 元件端快速熔断器的选择由于 ,为了减少元件的多样性便于设计和安260.542.61TIA装，本设计将元件端快速熔断器的规格定为额定电压为 300V，额定电流为 85A熔断器。1.8 平波电抗器181 平波电抗器电阻计算=0.02420./3LNREI按电流连续要求的电感量： 120min()17.2TdlDTULkLmHI式中， ;对于三相桥式全控电路 0min5.34ddNIIA .693IK1.82 平波电抗器电感量计算法一、 L =rl =0.5x7mh=17.2mH 法二、 2320()10()9.2TTdmTdDLidNUUf mHSI式中， 为最低次谐波电压幅值； 为最低次谐波电流频率，对于三相桥f24式电路 =6 =300 ； 为电流脉动系数，要求 =0。05；三相桥式电路df1ZHiSiS=0.45。2mTU故平波电抗器电感选为 18mH。
