1、電力電子技術電力電子技術課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目：10KW10KW直流電動機不可逆調速電路直流電動機不可逆調速電路院（系）：院（系）： 專業班級：專業班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： 起止時間：起止時間： I課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院 教研室： 電氣學 號學生姓名專業班級課程設計（論文）題目10KW10KW直流電動機不可逆調速電路直流電動機不可逆調速電路課程設計（論文）任務課題完成的設計任務及功能、要求、技術參數課題完成的設計任務及功能、要求、技術參數實現功能實現功能為 1 臺額定電壓 220V

2、、功率為 10kW 的直流電動機提供直流可調電源，以實現直流電動機的調速設計任務設計任務1、方案的經濟技術論證。2、主電路設計。3、通過計算選擇整流器件的具體型號。4、若采用整流變壓器，確定變壓器變比及容量。5、觸發電路設計或選擇。6、繪制相關電路圖。7、完成 4000 字左右說明書。要求要求1、1、文字在 4000 字左右。2、2、文中的理論分析與計算要正確。3、3、文中的圖表工整、規范。4、元器件的選擇符合要求。技術參數技術參數1、交流電源：三相380V。2、整流輸出電壓Ud在0220V連續可調。3、整流輸出電流最大值50A。4、直流電動機負載，直流電動機額定功率PN10kw，額定電壓Un

3、220V, 額定電流In50A。5、根據實際工作情況，最小控制角取20300左右。進度計劃第 1 天：集中學習；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：主電路設計；第 5 天：選擇器件；第 6 天：確定變壓器變比及容量；第 7 天：確定平波電抗器；第 8 天：觸發電路設計；第 9 天：總結并撰寫說明書；第 10 天：答辯指導教師評語及成績平時： 論文質量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日II注：成績：平時 20% 論文質量 60% 答辯 20% 以百分制計算 摘要中等容量的整流裝置或要求不可逆調速的電力拖動系統中，可采用比三相全控橋式整流電路更簡單、經濟的三相橋式

4、半控整流電路。它由共陰極接法的三相全波可控整流電路與共陽極接法的三相半波不可控整流電路串聯而成，因此這種電路兼有可控與不可控兩者的特性。本文研究了三相半控整流電路帶直流電動的情況，分析了工作原理，設計了主電路、晶閘管觸發電路和保護電路。本文還研究了 10kw 電動機不可逆調速系統的設計，以及如何對其調速.完成了對不可逆直流電動機調速系統電路設計及參數計算，具體分為主電路參數設計，觸發電路設計，保護電路設計，通過利用三相全控橋式整流電路的調速系統方案，以及對其調控系統進行了科學的合理精確計算，闡述了不可逆調速系統的穩定性和可靠性，使其能夠更好的適應工作要求。關鍵詞：三相橋式半控整流電路；晶閘管

5、；直流電動機III目 錄第 1 章 緒論 .11.1 電力電子技術概況 .11.2 本文設計內容 .2第 2 章 主電路設計 .32.1 主電路設計總體設計方案 .32.2 具體電路設計 .42.2.1 直流調速系統.42.2.2 整流電路的電路設計與分析.52.2.3 觸發驅動電路設計.62.2.4 保護電路設計.92.3 元器件型號選擇 .12第 3 章 課程設計總結 .16參考文獻 .171第 1 章 緒論1.1 電力電子技術概況電機調速廣泛應用于我們的生活、生產的各個領域中，例如：機床、電動工具、電動機車、機器人、家用電器、計算機驅動器、汽車、輪船、軋鋼、造紙和紡織行業等等。據報道，世

6、界上大約有 100 億以上各種電機在工作。近年來，我國空調一年的產量就 1000 多萬臺，每臺都需要電機調速控制，可見電機調速應用市場非常龐大。 電機分為直流電機和交流電機兩大類。直流電機由于其便于控制和控制精度比較高的特點，在很長一段時間內被廣泛應用，被人們認為難以被其他電機所取代。隨著單片機技術的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統能達到更高的性能。采用單片機構成控制系統，可以節約人力資源和降低系統成本，從而有效的提高工作效率。直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領

7、域中得到了廣泛的應用。從控制的角度來看，直流調速還是交流拖動系統的基礎早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成，控制系統的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統非常不靈活、調試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發展和應用范圍的推廣。20 世紀 70 年代以來，直流電機傳動經歷了重大的技術、裝備變革。整流器的更新換代，以晶閘管整流裝置取代了習用已久的直流發電機電動機組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進。同時，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發展方向。使直流調速系統的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大。直流調速技術不斷發

8、展，走向成熟化、完善化、系列化、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代。1.2 本文設計內容本文主要研究了 10kw 直流電動機的不可逆調速系統的原理，提出了調速系2統的方案即主電路通過采用晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。在確定調速系統的方案后還他做了以下幾個步驟：1 直流調速系統 2 主電路設計與分析 3 觸發電路設計.4 保護電路設計 5 數據分析計算 6 仿真試驗來確定了不可逆調速系統的穩定性與可靠性。通過課程設計，一方面使我們對本課程所學內容加深理解，另一方面熟悉工程設計的過程、規范和方法，能正確查閱技術資料、技術手冊和標準，培養我們的工程設計能力。電力電子是一門

9、專業基礎性質很強且與生產應用實際緊密聯系的課程，學習本課程，培養我們對物理概念與基本分析方法的學習能力，做到理論結合實際，盡量做到器件、電路、應用三者結合。在學習方法上也形成了對電路的相位與波形的分析習慣，抓住電力電子器件在電路中道通與截止的變化過程，從波形分析中進一步理解電路的工作狀況，培養了讀圖與分析能力，掌握器件計算、測量、調整及電路分析等方面的實踐能力。3第 2 章 主電路設計2.1 主電路設計總體設計方案圖 2.1 10KW 直流電動機不可逆調速電路（1）一般整流器功率在 4KW 以下采用單向整流電路，4KW 以上采用三相整流。該電路采用三相減壓變壓器將電源電壓降低的減壓調速方案，因

10、此勵磁電壓保持恒定。勵磁繞組采用三相全控橋式整流電路，整流電源從主變壓器二次側U2、V2、W2端引入。為保證先加勵磁后加電樞電壓，主接觸器主觸點應在勵磁繞組通電后方可閉合，同時設有弱磁保護環節。42.2 具體電路設計2.2.1 直流調速系統直流調速系統種類直流調速系統種類變壓調速是直流調速系統的主要方法，調節電樞供電電壓需要有專門的可控直流電源。常用的可控直流電源有以下三種：1）旋轉變流機組。用交流電動機和直流發動機組成機組，獲得可調的直流電壓。2）靜止式可調整流器。用靜止式的可控整流器獲得可調的直流電壓。3）直流斬波器或脈寬調制變換器。用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關器件斬

11、波或進行脈寬調制，產生可變的平均電壓。調速系統選擇調速系統選擇機組供電的直流調速系統在上世紀 60 年代使用廣泛，但該系統需要選擇變流機組，至少包含兩臺與調速機組容量相當的旋轉電機，還要一臺勵磁發電機，因此設備多，體積大，費用高，效率低，安裝需打地基，運行有噪聲，維護不方便。為克服這些缺點，60 年代以后就開始使用各種靜止式的變壓或變流裝置來代替旋轉變流機組。晶閘管誕生以后，就逐步出現使用晶閘管整流裝置來實現調速的應用系統。晶閘管整流裝置的使用，去除了直流電機調速需要的較大功率的放大器，而且晶閘管控制的快速性，提高了系統的動態性能。然而晶閘管整流器難以實現系統的可逆運行，由半控整流電路組成的

12、V-M 系統只運行單象限運行，全控整流電路可以實現有源逆變，允許電機工作在反轉制動狀態，若要獲得四象限運行，需采用正、反兩組全控整流電路，變流設備要增加一倍。直流斬波器最初用在簡單的單管控制，后來逐漸發展成采用各種脈沖寬度調制開關的電路，即脈寬調制變換器。如今常用的脈寬調制電路一般為橋式電路，由電力電子器件組成，主電路線路簡單，開關頻率高，電流容易連續，諧波少，低速性能好，因為這一系列優點，直流 PWM 調速系統應用日益廣泛。本直流電動機不可逆調速系統要求不高，故采用轉速單閉環調速結構，系統框圖如下所示：5放大器觸發電路電流截止負反饋MTG圖 2.2 10KW 直流電動機不可逆調速系統（2）2

13、.2.2 整流電路的電路設計與分析 變壓器調速是直流調速系統用的主要方法，調節電樞供電電壓所需的可控制電源通常有 3 種：旋轉電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調制變換器。旋轉變流機組簡稱 G-M 系統，適用于調速要求不高，要求可逆運行的系統，但其設備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。靜止可控整流器又稱 V-M 系統，通過調節觸發裝置 GT 的控制電壓來移動觸發脈沖的相位，即可改變dU，從而實現平滑調速，且控制作用快速性能好，提高系統動態性能。直流斬波器和脈寬調制交換器采用 PWM 受器件各量限制，適用于中、小功率的系統。根據本此設計的技術要求和特點選 V-M 系統。在 V-M 系

14、統中，調節器給定電壓，即可移動觸發裝置 GT 輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓Ud。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡單、經濟且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優點。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。6圖 2.3 晶閘管三相全控橋整流電路2.2.3 觸發驅動電路設計電

15、力電子器件的驅動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環節，對整個裝置的性能有很大影響。采用性能良好的驅動電路，可使電力電子器件工作在較理想的開關狀態，縮短開關時間，減小開關損耗，對裝置的運行效率，可靠性和安全性都有重要意義。簡單的說，驅動電路的任務就是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標的要求，轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關斷的信號。對晶閘管這種半控器件只需要提供開通控制信號，晶閘管雖然是電流驅動型器件，但是它是半控型器件，所以它的驅動電路常稱為吃飯電路。晶閘管觸發電路的作用是產生符合要求的門極觸發脈沖，保證晶閘管在需要的時刻由阻斷轉換為

16、導通。驅動電路的具體形式可以為分離元件構成的，也可以是集成的電力電子驅動電路。本設計根據題目要求，使用分立元件構成的觸發電路，主要由相位控制電路、脈沖放大和輸出環節等構成，電路圖如下：71KR1Res2D1Diode 1N4001D2Diode 1N4001D7Diode 1N4001D6Diode 1N4001D4Diode 1N4001D5Diode 1N40011KR3Res21KR2Res21KR61KR4Res21KR9Res21KR17Res2100pFC1Cap100pFC2Cap100pFC3Cap100pFC4CapT1TransQ12N3904Q32N3904Q52N390

17、4Q72N3904Q82N3904Q42N3904Q62N3904Q22N39061KR5Res Tap1KR10Res TapD3D Zener+15V1KR8Res21KR7Res2R111KR12Res21KR13Res21KR14Res21KR15Res21KR16Res2Uco-15VXYLOCKGND1KR18Res21KR19Res21KR20Res2100pFC6CapD9Diode 1N4001T3TransD11Diode 1N4001D10Diode 1N4001D12Diode 1N4001+15VAKT2TransD8Bridge1100pFC5Cap100pFC7C

18、apGND220V壓壓壓壓壓圖 2.3 觸發電路總圖上圖是完整的晶閘管觸發電路，它由前部同步環節，脈沖產生環節，鋸齒波的形成和脈沖移相環節及雙窄脈沖形成環節組成。為了保證觸發電路和主電路的頻率一致，利用一個同步變壓器，將其一次側接入為主電路供電的電網，由其二次側提供同步電壓信號，由同步電壓決定的觸發脈沖頻率與主電路晶閘管頻率始終是一致的。但是還需要解決觸發電路的定相問題，即選擇同步電壓信號的相位，以保證觸發脈沖相位正確。針對三相橋式整流電路，常采用的同步變壓器接法如下：abcU aU bU c-U sa-U sb-U scU saU sbU scT RT S壓壓壓壓壓壓 壓 壓 壓 壓圖 2.

19、4 同步變壓器和整流變壓器接法上圖的主電路整流變壓器為 Dy11 聯結，同步變壓器為 Dy5y11 聯結，這種接法的同步電壓選取如表 2.1 所示。表 2.1 三相半控整流橋各晶閘管的同步電壓8晶閘管VT1VT2VT3主電路電壓aubucu同步電壓sausbuscu理想的觸發脈沖電流波形會具有一定的寬度，以保證晶閘管可靠導通，而且脈沖還應有足夠的幅度，因此觸發電路的輸出信號的可靠性，需要由脈沖放大環節和脈沖輸出環節來保證。V 1V 2R1R3R2R4V D 1V D 2V D 3TME1E2PG N DAK圖 2.5 觸發電路V1、V2 構成脈沖放大環節和脈沖變壓器 TM 及附屬電路構成脈沖輸

20、出環節。當 V1、V2 導通時，通過脈沖變壓器向晶體管的門極和陰極之間輸出觸發脈沖。VD1 和 R3 是為了使 V1、V2 由導通變為截止時脈沖變壓器 TM 釋放其儲存的能量而設的。為了獲得觸發脈沖的波形中的強脈沖部分，還需要適當附加其他電路環節。在鋸齒波同步的觸發電路中，觸發電路與主電路的同步要求是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關系確定。R25V D 1V D 2R4R2R3C1C2TS 1TransV 2V 1RP 2V S+ 15V壓 壓 壓 壓 壓圖 2.6 同步環節有上圖可知，鋸齒波是由開關管 V2 來控制的，V2 有導通變截止期間產生鋸齒波，V2 截止狀態持續的時間

21、就是鋸齒波的寬度，V2 開關的頻率就是鋸齒波的頻率。同步環節的實現是由同步變壓器 TS 和作同步開關用的晶體管 V2 組成。同9步變壓器和整理變壓器接在同一個電源上，用同步變壓器的二次電壓來控制 V2的通斷作用，這就保證了觸發脈沖與主電路電源同步。2.2.4 保護電路設計保護電路必要性保護電路必要性在電力電子電路中，處理電力電子器件參數選擇合適，驅動電路的設計良好外，采用合適的過電壓保護、電流保護、保護和保護也是必要的。du dtdi dt由于直流電機優良的調速性能，如今它在冶金、機械加工等工業生產中仍有著廣泛的應用。但因為電網電壓波動及負載本身的不穩定性，加之直流電機本身設計結構的缺陷，使得

22、直流電機在運行中時常受損。直流電機價格昂貴，維修周期較長，因此給直流電機供電回路設計適當的保護尤其必要。故本設計將采用一些晶閘管整流供電回路的過壓、過流保護電路。過壓保護過壓保護 過電壓產生的原因有和多種，常見的原因有操作過電壓、雷擊過電壓、換相過電壓和關斷過電壓等。爭對可能出現的過電壓狀況，設計不同的過壓保護電路來避免損傷。下圖是各種過電壓保護措施及其配置位置，各種電力電子裝置可視具體情況只采用其中的幾種。圖 2.7 過電壓抑制措施及配置位置（1）阻容保護阻容保護 過電壓幅度一般都很大，但是其作用時間一般卻都是很短暫的，即點電壓的能量并不是很大的。利用電容兩端的電壓不能突變這一特點，將電容器

23、并聯在保護對象的兩端，可以達到過電壓保護的目的，這種保護方式叫做阻容保護。起保護作用的電容一般都與電阻串聯，這樣可以在過電壓給電容充電的過程中，讓電阻消耗過電壓的能量，還可以限制形成的寄生的震蕩。圖 8 為電源側阻容保護原理圖。圖（a）為單相阻容保護電路，圖（b）和圖（c）為三相阻容保護電路，10RC 網絡連接成星型，如圖（b），也可以連接成三角型，如圖(c)。電容越大對過電壓的吸收作用越明顯。圖 2.8 阻容保護在圖 2.11 中，圖（a）為單相阻容保護，阻容網絡直接接在電源端，吸收電源過電壓。圖（b）為接線形式為星型的三相阻容保護電路，平時電容承受電源相電壓。圖（c）為接線三角型的三相阻容

24、保護電路，平時電容承受電源相電壓。顯然，三角型接線方式電容的耐壓要為星型接線的倍。但是無論哪種接線，對3于同一電路，過電壓的能量是一樣的，電容的儲能也應該相同，所以星型接線的電容容量應為三角型倍。也就是說兩種接線方式電容容量和耐壓的乘積是相3同的。（2）壓敏電阻保護）壓敏電阻保護在整流橋交流側采用壓敏電阻保護回路，如下圖所示：圖 2.9 壓敏電阻保護回路采用壓敏元件作為過電壓保護，其主要優點在于：壓敏電阻具有正反向相同的陡峭伏安特性，在正常工作時只有很微弱的電流通過元件，而一旦出現過電壓時，壓敏電阻可通過高達數千伏的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內，并具有損耗低、體積小，對電壓反應快等優點。

25、（3）用 RC 吸收電路保護11RC 吸收電路基本結構如下所示：圖 2.10 RC 吸收回路 RC 吸收電路作用是抑制電力電子器件的內因過電壓或者過電流，減小器件的開關損耗。過流保護過流保護電力電子電路中的電流瞬時值超過設計的最大允許值，即為過電流。過電流有過載荷短路兩種情況。常用的過電路保護措施如圖 10 所示。一臺電力電子設備可選用其中的幾種保護措施。針對某種電力器件，可能有些保護措施是有效的而另外一些是無效的或不合適的，在選用時應特別注意。圖 2.11 過流保護電路圖交流斷路器保護是通過電流互感器獲取交流回路的電流值，然后來控制交流電流繼電器，當交流電流超過整定值時，過流繼電器動作使得與

26、交流電源連接的交流斷路器斷開，切除故障電流。應當注意過流繼電器的整定值一般要小于電力電子器件所允許的最大電流瞬時值，否則如果電流達到了器件的最大電流過流繼電器才動作，由于器件耐受過電流的時間極短，在繼電器和斷路器動作期間電力電子器件可能就已經損壞。 來自電流互感器的信號還可作用于驅動電路，當電流超過整定值時，將所有驅動信號的輸出封鎖，全控型器件會由于得不到驅動信號而立即阻斷，過電流隨之消失；半控型器件晶閘管在封鎖住觸發脈沖后，未導通的晶閘管不再導通，而已導通的晶閘管由于電感的儲能器件不會立即關斷，但經一定的時間后，電流衰減到 0，器件關斷。這種保護方式由電子電路來實現，又叫做電子保護。與斷路器

27、保護類似，電子保護的電流整定值也一般應該小于器件所能承受的電流最大值。12 快速熔斷器保護一般作為最后一級保護措施，與其它保護措施配合使用。根據電路的不同要求，快速熔斷器可以接在交流電源側（三相電源的每一相串接一個快速熔斷器） ，也可以接在負載側，還可電路中每一個電力電子器件都與一個快速熔斷器串聯。接法不同，保護效果也有差異。熔斷器保護有可以對過載和短路過電流進行“全保護”和僅對短路電流起作用的短路保護兩種類型。 常見快速熔斷器的接入方法有以下幾種形式：圖 2.12 快速熔斷器的幾種接入方式在整流電路中，電抗器的使用也是極其廣泛的。在整理電橋橋壁上串入橋壁電抗器，可以抑制，從而起到一定程度的過

28、電流保護作用。di dt2.3 元器件型號選擇參數計算與器件選擇參數計算與器件選擇U2 的計算其中：則2(11.2)dA BUU0.9,1,0.9AB取A：電路參數 0.4 1.17 2.34B：電網電壓波動系數 0.91.05：安全裕量2220(11.2)271.6 325.9250.9 1 0.9VVU ，取 2UV300電壓比 ：122200.733300KUU一次電流 I1 和二次電流 I2 的計算已知全波整流電路中121.11,1.11fIIKKK111.051.05 1.11 55/0.73387.45dAAIIK IK13221.11 5560.05dAAIIK I變壓器容量的計

29、算111220 87.4519239VAVASU I，222300 60.0518015VAVASU I1211()(19239 18015)18.62722VAkVASSS晶閘管元件的選擇 圖 2.13 晶閘管總設計圖晶閘管的額定電壓(2 3)(2 3) 2300848.528 1272.79TNmVVUU，取1200TNVU。晶閘管的額定電流()5522(1.5 2)(1.5 2)(1.5 2)37.156 49.5421.571.571.57dTT AVAAIII取()50T AVAI 整流二極管同上交流側過電壓保護阻容保護22266 5568.29918627300emCFFSIU1.

30、51.52300636.5mVVUU，選70 F、耐壓 700V 22230027.52.32.315.7181862755shemUURSI ，取20R 1466210250 2.2 300 100.21ccfAAUI22(3 4)(3 4) 0.21202.646 3.528RCRWWPI壓敏電阻1VR的選擇Im1.3 21.3 2 300551.5AVVUU 直流側過電壓保護Im(1.8 2)(1.8 2) 220396 440ADCVVUU選用31 820/3MY的壓敏電阻作直流側過電壓保護。晶閘管及整流二極管兩端的過電壓保護由參考文獻上獲得晶閘管過電壓保護參數估計值如下：表 2.2

31、晶閘管過電壓保護參數元件容量（A）5102050100200500C（F）0.050.100.150.200.250.501.00R（）1020依據上面表格可以初步確定0.2CF、20R 26261050 0.2 ( 2300)104.242mRfCUWWP交流側快速熔斷器的選擇由于260.5IIA,考慮到電動機啟動瞬間電流較大，熔斷器的選取依據(1.5 2.5)rnfNII原則可以選用額定電壓為 300V，額定電流為 120A 熔斷器。元件端快速熔斷器的選擇由于260.05242.461TIIAA,為了減少元件的多樣性便于設計和安裝，本設計將元件端快速熔斷器的規格定為額定電壓為 300V，額

32、定電流為 85A 熔斷器。平波電抗器平波電抗器電阻計算15220.01/3LNNREI=0.024按電流連續要求的電感量：120min2()17.2TdlDTdULkLLmHI式中，00min55.34ddNIIA ;對于三相橋式全控電路 10.693IK 平波電抗器電感量計算方法一、 L =rl =0.5x7mh=17.2mH 方法二、23220()1022()9.22TTddmTdDLidNULUUfLmHS I式中，dmU為最低次諧波電壓幅值；df為最低次諧波電流頻率，對于三相橋式電路df=61f=300ZH；iS為電流脈動系數，要求iS=0。05；三相橋式電路2dmTUU=0.45。故

33、平波電抗器電感選為 18mH。16第 3 章 課程設計總結本次的設計為直流電機的不可逆調速系統，首先就涉及到三相橋式整流電路的設計，這也是整個電路設計的關鍵與主要部分。整流電路的設計方法多種多樣，且根據負載的不同，又可以設計出很多不同的電路。根據題目的要求選擇了三相橋式半控整流電路的主結構。對于一個電路的設計，首先應該對它的理論知識很了解，這樣才能設計出性能好的電路。整流電路中，開關器件的選擇和觸發電路的選擇是最關鍵的，開關器件和觸發電路選擇的好，對整流電路的性能指標影響很大。在這次課程設計過程中，首先碰到的難題就是保護電路的設計。因為保護電路的種類較多，因此要選擇一個適合本課題的保護電路就比

34、較難。經過查閱大量資料和文獻，還有同學的幫助，最終選擇了一個較合適的保護電路。其次遇到的困難是電路中一些參數的計算。橋式整流電路的分析需要結合圖形，一步一步仔細分析，加之帶了反電動勢負載，在分析計算中又多了一個困難。最后是根據整流電路的指標來選擇晶閘管的參數。通過這次課程設計我對于文檔的編排格式又有了一定的掌握，這對于以后的畢業設計及工作需要都有很大的幫助，在完成課程設計的同時我也在復習一遍電力電子這門課程，在更深程度上又理解了一下這么課程。17參考文獻1 王兆安主編.電力電子技術.第四版.北京：機械工業出版社,20032 郝萬新主編.電力電子技術.化學工業出版社, 20023 孟志強主編.電

35、力電子技術.晶閘管中頻感應逆變電源的附加振蕩啟動方法, 2003.64 呂宏主編.電力電子技術.感應加熱電源的 PWM-PFM 控制方法, 2003.15 吳雷主編.電力電子技術.基于 DSP 大功率中頻感應焊機的研究, 2003.46 李金剛主編.電力電子技術.基于 DSP 感應加熱電源頻率跟蹤控制的實現, 2003.4 18課課 程程 設設 計計題目題目：10KW 直流電動機不可逆調速系統課程：課程：電力拖動自動控制系統專業：專業：指導老師：指導老師：組員組員：日期日期：19課題：課題：10KW10KW 直流電動機不可逆調速系統直流電動機不可逆調速系統一、技術數據：一、技術數據：直流電動機

36、：型號：71 、額定功率=10KW 、=220V、 額定電流 =55A3ZNPNUNI =1000r/min、極數 2P=4、電樞電阻 =0.5、電樞電感 =7mHNnNRDL勵磁電壓=220V、勵磁電流=1.6A。LULI二、要求二、要求調速范圍 D=10、 S=15%、電流脈動系數 10%、設計中幾個重點說明iS三、主電路選擇與參數計算三、主電路選擇與參數計算1、主電路選擇原則：一般整流器功率在 4KW 以下采用單向整流電路，4KW以上采用三相整流。2、參數計算包括整流變壓器的參數計算、整流晶閘管的型號選擇、保護電路的說明，參數計算與元件選擇，平波電抗器電感量計算。設計方案設計方案1.1

37、直流電動機直流電動機型號：71 、額定功率=10KW、額定電壓=220V、額定電流 3ZNPNUNI=55A轉速=1000r/min 、極數 2P=4、電樞電阻 =0.5、電樞電感=7mHNnNRDL勵磁電壓=220V、S=15%、勵磁電流=1.6A。LULI1.2 電動機供電方案電動機供電方案據題意采用晶閘管可控整流裝置供電。本設計選用的是中直流電動機，可選用三相整流電路。又因本系統設計是不可逆系統，所以可選用三相半控橋整流電路。電動機的額定電壓為 220V，若用電網直接供電，會造成導通角小，電流脈動大，并且功率因數抵，因此，還是用整流變壓器供電方式為宜。題中對電流的脈動提出要求，故使用增加

38、電抗器。反饋方式選擇原則應是滿足調速指標要求的前提下，選擇最簡單的反饋方案。201.3 反饋方式的選擇反饋方式的選擇負載要求 D10，S15，則系統應滿足的轉速降1000 0.15/min17.647 /min(1)10 (1 0.15)NNrrnDsn s電動系數：22055 0.50.19251000NaNeNNUI RCn該直流電動機固有轉速降55 0.5/min142.857 /min17.647 /min0.1925NaNeNrrrI RnC?故采用電壓閉環控制系統，控制系統電壓放大倍數142.875117.09617.647NuNnKn 1.4 直流調速系統框架圖直流調速系統框架圖

39、系統框架圖如圖 1 所示：給定信號放大器觸發器電動機電壓負反饋+-TGa+圖 1 直流調速系統框架圖1.5 主電路計算主電路計算1.5.1 U2 的計算的計算21其中：則2(11.2)dA BUU0.9,1,0.9AB取A：電路參數 0.4 1.17 2.34B：電網電壓波動系數 0.91.05：安全裕量，取 2220(11.2)271.6 325.9250.9 1 0.9VVU 2UV300電壓比 ：122200.733300KUU1.5.2 一次電流一次電流 I1 和二次電流和二次電流 I2 的計算的計算已知全波整流電路中121.11,1.11fIIKKK111.051.05 1.11 55/0.73387.45dAAIIK IK221.11 5560.05dAAIIK I1.5.3 變壓器容量的計算變壓器容量的計算，111220 87.4519239VAVASU I222300 60.0518015VAVASU I1211()(19239 18015)18.62722VAkVASSS晶閘管整流電路如圖 2 所示：T200V300VaiRCRVRCRVRCRVFURCFURCFURCFURCFURCFURC圖 2 晶閘管電路1.6 晶閘管元件的