卷纸机不可逆调速系统的可控直流电源设计.doc

设计的目的 本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。本课程设计的任务是培养学生综合运用《电力电子学》、《模拟电子技术》和《电机学》所学知识分析、解决工程或科研实际问题的能力。其目的是巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。 设计的任务及要求 卷纸机不可逆调速系统的可控直流电源设计? A 原始数据： P=7.5kW，Ued=220V，Ied=40.8A，n=1480r/min，Ra=0.25Ω，LM=14mH，λ=1.5。 B 设计内容及要求： a) 设计整流电路主电路。 b) 设计变压器参数：U1，I1，U2，I2。 要求考虑最小控制角αmin、电网电压波动、晶闸管管压降和变压器漏抗等因素计算变压器二次相电压值，附主要计算步骤。 c) 整流元件参数的计算及选择：依据参数计算，正确选择器件型号，并附主要参数。 d) 触发电路设计及主要参数的计算，同步电压的选择。 e) 设计保护电路：正确选择电压、过流保护电路，简要说明选择依据；计算保护元件参数并选择保护元件型号。 f) 电抗器的参数设计 三.具体的计算和选择过程 〈一〉.主电路的选择 根据实验要求的原始数据，直流电机的功率，属于较大功率的电机，同时此电机为直流电机，并且需要较平稳恒定的速度，因此需要驱动电路提供较平稳的电压和电流，而且作为卷纸机的驱动电机，其需要较大的调速范围，综合分析以上因素，所以选用驱动功率大，输出电压脉动较小，而且电压调节范围较大的三相桥式全控整流电路。 〈二〉.整流变压器的设计及计算 是一个重要参数，选择过低，无法保证输出额定电压。选择过高，又会造成延迟角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。一般可按下式计算，即 式中 ______整流电路输出电压最大值； ______主电路电流回路个晶闸管正向压降； ______线路连接方式系数，三相全控桥的取0.5； _______变压器的短路比，对10—100kVA变压器，=0.05~0.1； ______变压器二次实际工作电流与额定电流之比，应取最大值。 在要求不高的场合或近似估算时，用下式计算则更加方便，即 式中 A—理想情况下，时整流电压与二次电压之比，即，三相全控桥的为2.34。 变压器二次侧相电流有效值的计算。 因为整流器的负载输出端串联有电抗器，一次变压器的二次侧电流可视为大小不变的电流，因此其有效值为： 因为 故： 变压器一次侧相电流有效值的计算 因为在①中，已将变压器二次侧相电压有效值计算出来 故可计算出变压器的变比K 假设采用的变压器为-Y连接，一次侧为接，二次侧为Y接。 K==380/ 128.286= 2.96213 因此，一次侧电流的有效值=KI=99.8700 综上所述：变压器的主要参数 k 为 k 380V 128.286V 100A 33.29A 3 〈三〉.晶闸管的选择 额定电流的计算 因为本驱动电流的主电路应用的是三相桥全控整流电路，因此晶闸管的电流的有效值与直流端的输出电流的关系为 因此可求出晶闸管的额定电流 考虑到晶闸管的过载能力差，在选择晶闸管的额定电流时，取实际需要的1.5—2倍，使之有一定的安全裕量，保证晶闸管的可靠运行。因此晶闸管的额定电流计算公式为： 所以在此主电路中晶闸管的额定电流为：  额定电压的计算 由三相桥全控整流电路的特点得出晶闸管在电路中所可能承受的最大正反向电压为： 所以元件正反向重复峰值电压必须满足： 式中考虑电网的波动、过压等的安全因素，一般取= 2—3。 在380V的整流电路中，取2.2。 所以根据以上晶闸管额定电压的分析其额定电压为： 691.3175V 晶闸管的选择极其主要参数 691.3175V 故晶闸管选用KP系列的晶闸管，其主要参数为 额定电 50A 额定电压 100-2400V 触发电流 150mA 〈四〉.触发电路的设计 ①.触发电路的选择： 相比于分立元件的触发电路，集成电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。随着集成电路制作技术达的提高，晶闸管触发电路的集成化已经逐渐普及，现已逐步取代分立式电路。TC787是为移相触发集成电路而设计的单片集成电路。与TCA785及KJ(或KC)系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ系列器件组合才能具有的三相移相功能。TC787分别具有A型和B型器件，使用户可方便地根据自己应用系统所需要的工作频率来选择(工频时选A型器件，中频100～400Hz时选B型器件)。 ②.触发电路芯片的