单相全控桥式晶闸管电动机系统

课程设计任务书学生姓名：郑畅专业班级：自动化1101班指导教师：李向明工作单位：自动化学院题目：单相全控桥式晶闸管-电动机系统设计初始条件：电动机负载，直流电动机额定参数为：PN＝3KW，UN＝220V，IN＝17A，nN＝1500r/min，Ra＝0.2Ω，励磁：它励，励磁电压220V，交流电源：单相220V，电流过载倍数λ＝1.5，使用单相可控整流电路，工作于电动状态。要求完成的主要任务：1.单相全控桥式主电路设计（包括整流变压器参数计算，整流元件定额的选择）,讨论晶闸管电路对电网的影响及系统功率因数。2.触发电路设计。触发电路选型（可使用单结管触发电路或集成触发器），同步信号的定相等。3.晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计。4.提供系统电路图纸不少于一张。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：2011.7.4～2011.7.5收集资料2011.7.6～2011.7.8系统设计2011.7.9～2011.7.10撰写课程设计论文及答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书摘要整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。整流电路可从各种角度进行分类，主要分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数可分为单相电路和多相电路；按变压器二次电流的方向是单向或双向，可分为单拍电路和双拍电路。整流电路的应用十分广泛，例如直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源等。单相整流电路中应用较多的是单相桥式全控整流电路，可带电阻负载、阻感负载和反电动势负载。当负载是蓄电池、直流电动机的电枢等时，负载可看成是一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。单相全控桥式晶闸管-电动机系统就是带的反电动势负载。关键字：单相桥式全控整流电路分类方法晶闸管反电动势负载武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书目录1设计任务及原理..........................................................................................................................11.1设计任务............................................................................................................................11.2设计原理............................................................................................................................12单相桥式全控整流电路工作情况...............................................................................................22.1带电阻负载的工作情况....................................................................................................22.2带阻感负载的工作情况....................................................................................................32.3带反电动势负载时的工作情况........................................................................................43整流电路参数计算及元件选择...................................................................................................53.1晶闸管电压定额选择........................................................................................................53.2晶闸管电流定额选择........................................................................................................53.3整流变压器额定参数的计算............................................................................................63.3.1二次侧电压U2.......................................................................................................63.3.2二次相电流I2和一次相电流I1.............................................................................63.4系统功率因数....................................................................................................................74晶闸管电路对电网的影响...........................................................................................................74.1增加电网损耗....................................................................................................................74.2产生谐波............................................................................................................................85辅助电路设计...............................................................................................................................85.1触发电路设计....................................................................................................................85.1.1脉冲形成环节.........................................................................................................85.1.2同步信号的定相.....................................................................................................95.2保护电路设计..................................................................................................................105.2.1主电路的过电压保护电路设计...........................................................................105.2.2主电路的过电流保护电路设计............................................................................105.3平波电抗器.......................................................................................................................11总结................................................................................................................................................12参考文献........................................................................................................................................13附录................................................................................................................................................14武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书1单相全控桥式晶闸管-电动机系统设计1设计任务及原理1.1设计任务电动机负载，直流电动机额定参数为：PN＝3KW，UN＝220V，IN＝17A，nN＝1500r/min，Ra＝0.2Ω，励磁：它励，励磁电压220V，交流电源：单相220V，电流过载倍数λ＝1.5，使用单相可控整流电路，工作于电动状态。完成单相全控桥式主电路设计，讨论晶闸管电路对电网的影响及系统功率因数，触发电路设计，晶闸管的过电压保护与过电流保护电路设计，并提供系统电路图纸不少于一张。1.2设计原理根据设计任务，画出系统总体框图，如图1所示。图1系统总体框图整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。由图1可知，交流电网送出的交流电经过整流变压器和整流电路整流后，变为直流电，再输送给直流电动机负载。晶闸管可控整流装置带电动机负载组成的系统，习惯上称为晶闸管直流电动机系统，是电力拖动系武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书2统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途之一。这里用到的控制电路为单相桥式全控。当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通，所以必须设计晶闸管触发电路。电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能发生过电压或者过电流的现象。因此，在电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护也是必要的。由于电流断续对电动机负载是很不利的，因此需要串联平波电抗器来保证电流连续。2单相桥式全控整流电路工作情况单相整流电路中应用较多的是单相