郑州航空工业管理学院
电力电子课程设计说明书
2008 级 电气工程及其自动化 专业 0806073班级
题 目 基于三相桥式全控整流电路的可逆直流
电力拖动系统
姓 名 学号 指导教师 职称
二О一一 年 6 月 20 日
一 .设计题目：基于三相桥式全控整流电路的可逆直流电力拖动系统
二 .设计条件：
（1） 电网：380V, 50HZ;
（2） 直流电机额定功率17KW，额定电压220V，
额定电流90A，额定转速1500r/min. （3） 变压器漏感：0.5mh
三 . 设计任务：
（1） 晶闸管的选型。
（2） 电源变压器参数的计算。 （3） 平波电抗器的计算。 （4） 控制角移相范围的计算。 （5） 主电路图的设计。
四 ．设计要求：
（1） 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。
（2） 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。
（3） 计算电源变压器的变比，容量。
（4） 计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。
（5） 根据设计条件，计算换相重叠角、最小逆变角、最小控制角。
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取得控制角移相范围。
（6） 画出完整的主电路图。
五．设计内容：
1. 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。 电流计算：
因为流过电动机的额定电流就是平均电流，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。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，二次回路中负载的最大平均电流为
Idmax=2IN=2*90=180(A)，所以流过晶闸管的最大平均电流为
11IdTmax?Idmax?60(A)最大有效值ITmax?Idmax?104.00(A)，所以流过晶
33闸管的额定电流IT(AV)?ITmax?2?132.54(A)，额定电流IT(AV)=140A。 1.572. 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。
电压计算:
由于是三相桥式全控整流电路，并且电流连续，所以晶闸管承受的最大正、反电压都是线电压的峰值，即变压器二次侧电压
6倍，
UFM?URM?2?3?2.45U2,因为电动机的额定电压是220V，根据Ud=2.34U2cos?,?=0时U2取最大，所以U2=Ud/2.34 cos?=94.0V.所以6U2=230.3V。所以晶闸管最大反压为230.3（V），考虑电压要用2~3倍的余量，因此晶闸管的选型为额定电压600V。
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3. 计算电源变压器的变比，容量。
（1）根据Ud=2.34U2cos?,所以U2=Ud/2.34 cos?=94.0V.考虑到余量的问题，变压器二次侧的额定电压选为125V。
（2）二次侧最大有效电流的计算：根据I2?2Id?0.816Id?73.44(A)
3（3）容量的计算：根据S?3U2I2?3?125?73.44?27540(VA)算的其容量，
考虑到变压器的实际情况所以选择容量为30KVA的变压器。 （4）变比的计算：根据n?U13803.04，可以取变比为n=3:1. ??U212514. 计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。
为了保证电流的连续，平稳负载电流的脉动，一般在电路中要增加平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，平波电抗器要选择合适的电感值从而保证电流的连续。至于三相全控桥式整流电动机负载的系统，在电流断续去的最高理想转速为2U2LCe'，当负载电流为最小临界值时，为保证电流
U2，最小Idmin的连续，电枢回路中应有的电感量L（mH）的表达式为L?0.693电流一般取得电动机额定值的50?100（这里取得为50），即
000Idmin?50IN?4.5(A)，代入公式中可以的到L=17.71（mH）故取L=18（mH）。
05. 根据设计条件，计算换相重叠角、最小逆变角、最小控制角。取得控制角移相范围。
为了防止逆变失败，不仅逆变角?不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。逆变时允许采用的最小?角应等于
?min??????'式中，?为晶闸管的关断时间tp折合的电角度；?'为安全欲量
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角。
晶闸管的关断时间tp，大的可达200--300?m,折算到电角度?约4??5?。至于重叠角?，它随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。
根据一般中小型可逆直流拖动的运行经验，?'约取10?。
至于重叠角?，其值约15?～20?，这样最小?一般取30?～35?。重叠角?与Id和XB有关，当电路参数确定后，重叠角就有定值。逆变时要求?min>?,故存在如下关系：cos?min?1?IdXB2U2sin?m。因为是三相桥式全控整流电路，
所以每个周期内有6个波头，m=6，将Idmax，XB，U2的值代入到公式中可得cos?min?0.840，从而得到?min>32.86?。
还需指出的是，在应用晶闸管交流器的可逆直流拖动系统中，由于限制逆变角不得小于?min，为此整流控制角也必须不得小于?min。所以?min??min,从而保证电路从整流到逆变时，保证调节?总能使交流器输出的最大逆变电压和电枢电动势的最大值相平衡，满足EM?Ud的条件，避免产生过电压。因此，控制角的移相范围：1.晶闸管在整流状态时，控制角?的移相范围（35?～90?），保证在一定范围能恒导通。2. 晶闸管在逆变状态时，逆变角?的移相范围（35?～90?）。
经检验，当取变压器二次侧电压为125V，整流控制角?取35?时，能达到电动机的额定电压，Ud?2.34U2cos??2.34?125?cos35??239.60V，符合要求。
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