直流v-m双闭环直流不可逆调速系统设计(编辑修改稿)

直流v-m双闭环直流不可逆调速系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

T VT5 接成共阴极组，晶闸管 VTVT VT2 接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接 在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管同时导通时， 才构成完整的整流电路。 为了使元件免受在突发情况下超过其所承受的电压电流的侵害，在 三相交流电路的交 流侧 、直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路保护有电压 保护 、电流保护。 主电路的设计 变流变压器的设计 一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网电压是不一致的，所以需要变流变压器，通过变压器进行电压变换，并使装置于电网隔离，减少电网于晶闸管变流装置的互相干扰。 这里选项用的变压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用 Y 联接。 S为整流变压器的总容量， S 为变压器一次侧的容量， 1U 为一次侧电压 , 1I 为一次侧电流 , 2S 为变压器二次侧的容量， 2U 为二次侧电压， 2I 为二次侧的电流，1m 、 2m 为相数。 为了保证负载能正常工作，当主电路的接线形式和负载要求的额定电压确定之后，晶闸管交流侧的电压 2U 只能在一个较小的范围内变化，为此必须精确计算整流变压器次级电压 2U。 影响 2U 值的因素有： 1) 2U 值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的 maxdI ； 10 2) 晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用 TV 表示； 3) 变压器漏抗的存在会产生换相压降； 4) 平波 电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时会产生一定的电压降； 5) 电枢电阻的压降； 综合以上因素得到的 2U 精确表达式为 m a x2m a x[ 1 ( 1 ) ]%[]100dN a TddKdIU r n UIUICUABI   （ 31） 式中 NU 为电动机额定电压；20UUA d ，0ddUUB  及 C 见表 31；NNa URIr  ， NI 为电动及额定电流， R 为电动机电枢电路总电阻； TnU 表示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降；  为电网电压波动系数，通常取  ，供电质量较差，电压波动较大的情况  应取较小值 ； %KU 为变压器的短路电压百分比， 100 千伏安以下的变压器取 5%KU ， 100～ 1000 千伏安的变压器取 % 5 10KU  ； maxdI 为 负载电流最大值； maxddNII , 表示允许过载倍数。 表 31 变流变压器的计算系数 整流电路 单相 双半波 单相 半 控桥 单相 全控桥 三相 半波 三相 半控桥 三相 全控桥 带平衡电抗器的双反星形 02/dA U U 0/ddB U U cos 1 cos2  cos cos 1 cos2  cos cos C 22/IdK I I 1 1 2U 也可以 简化 为下面公式 2U =（ ） BAUa （ 32） 其中，系数（ ）为考虑各种因素的安全系数， aU 为整流 11 输出电压。 对于本设计， 为了保证电动机负载能在额定转速下运转 ,计算所得 2U 应有一定的裕量 ,根据经验所知 ,公式中的控制角  应取 300为宜。 由表 31知：  ，A ， 2330c o sc o s  OB  ， 把已知条件代入式（ 32）可得结果 U2 = (~) UdAεB = (~) 750√3 2⁄= 411~494V （ 33） 取 U2=447V，则 U1 U2⁄ =380/447= 根据主电路的不同接线方式，由 表 31 查的 22/IdK I I ，即可得 二次侧电流的有效值 22 Id KII  （ 34） 从而求出变压器二次侧容量 2 2 2 2S mU I （ 35） 一次相电流有效值 21 II  / 21/UU （ 36） 一次侧容量 1S 2222 IUmS  （ 37） 一次相电压有效值 1U 取决于电网电压，所以变流变压器的平均容量为 121 ()2S S S 222 IUm （ 38） 对于本设计 2IK  , 2m =3 ， 考虑变压器励磁电流得 22 Id KII  = 2IN KI  =780= （ 39） 121 ()2S S S 222 IUm=3447= （ 310） 设计时留取一定的裕量，可以取容量为 1281KVA 的整流变压器。 整流元件晶闸管的选择 选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压 TMU 和额定电流 )(AVTI 对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按 1至 6的顺序导通，在阻 12 感负载中晶闸管承受的最大电压 226 2 .4 5RMU U U， 而考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽 2～ 3 倍的安全系数，则晶闸管额定电压 TMU 计算结果 U M = (2~3)447=2146~3218V （ 311） 取 U M=2400V。 晶闸管额定电流 )(AVTI 的 有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。 一般取按此原则所得计算结果的 ～ 2 倍。 已知 𝐼𝑑 max=λIN =780=1170A （ 312）  m ax31 dVT II （ 313） 可得晶闸管的额定电流 )(AVTI 计算结果 𝐼 (A ) = (~2)𝐼 =645~861A （ 314） 取 𝐼 (A )=700A。 本 设计选用晶闸管的型号为 KP9 70024。 13 4 单元模块设计 平波电抗器的设计 为了使直流负载得到平滑的直流电流，通常在整流输出电路中串入带有气隙的铁心电抗器 dL ，称平波电抗器。 其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知的，因此电抗器参数计算主要是电感量的计算。 1) 交流侧电抗器的选择 为限制短路电流，所以在线路中应接入一个空心的电抗器，称为进线电抗器。 2) 直流侧电抗器的选择 直流侧电抗器的主要作用为限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。 限制输出电流脉动的电感量 mL 的计算  diddmm ISUfUUL 2322 10  （ 41） 式中 iS 电流脉动系数，取 5%~20% ，本设计取 10%。 df 输出电流的基波频率，单位为 ZH ，对于三相全控桥 300dZfH 表 41 电感量的相关参数 电感量的有关数据 单相全控桥 三相半波 三相全控桥 带平衡电抗器的双反星形 mL df 100 150 300 300 最大脉动时的 值 090 090 090 090 2/IUdm L LK BL BK jL jK 反并联线路 交叉线路 14 输出电流保持连续的临界电感量 L 的计算 L min2 / dL IUK （ 42） 式中， mindI 为要求连续的最小负载的平均值， 本设计中 min 5% NII ； 2U 为变流装置交流侧相电压有效值。 代入已知参数，可求得 mL = L = mL 和 L 包括了电动机电枢电感量 DL 和折算到变流变压器二次侧的每相绕组漏电感 BL ，所以应扣除 DL 和 BL ，才是实际的限制电流脉动的电感 maL 和维持电流连续的实际临界电感 LaL。 3102 NNDD pnIUKL （ 43） BL =NKB IUUK100 %2 （ 44） 式中 KD 为 计算系数，对于一般无补偿绕组电动机 KD =8～ 12，对于快速无补偿绕组电动机 KD =6～ 8，对于有补偿绕组电动机 KD =5～ 6，其余系数均为电动机额定值，这里 KD 取 10； np 为 极对数，取 np =2。 kU %为 变压器短路比，一般取为 5% ； BK 为计算系数，三相全控桥 。 即 DL = BL = 实际 要接入的平波电抗器电感 KL LK = max(Lm， LL) 2 = （ 45） 电枢回路总电感 L LΣ = LK +2LB +LD = （ 46） 可取 10mH。 15 保护电路的设计 1) 过电压保护 通常分为交流侧和直流侧电压保护。 前者常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。 这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。 压敏电阻是有氧化锌，氧化铋等烧结制成的非线性电阻元件，它具有。