10kw直流电动机可逆调速电路设计(2)

图2.3 触发电路总图

上图是完整的晶闸管触发电路，它由前部同步环节，脉冲产生环节，锯齿波的形成和脉冲移相环节及双窄脉冲形成环节组成。

为了保证触发电路和主电路的频率一致，利用一个同步变压器，将其一次侧接入为主电路供电的电网，由其二次侧提供同步电压信号，由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管频率始终是一致的。但是还需要解决触发电路的定相问题，即选择同步电压信号的相位，以保证触发脉冲相位正确。针对三相桥式整流电路，常采用的同步变压器接法如下：

表2.1 三相半控整流桥各晶闸管的同步电压

理想的触发脉冲电流波形会具有一定的宽度，以保证晶闸管可靠导通，而且脉冲还应有足够的幅度，因此触发电路的输出信号的可靠性，需要由脉冲放大环节和脉冲输出环节来保证。

图2.5 触发电路

V1、V2构成脉冲放大环节和脉冲变压器TM及附属电路构成脉冲输出环节。当V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶体管的门极和阴极之间输出触发脉冲。VD1和R3是为了使V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设的。为了获得触发脉冲的波形中的强脉冲部分，还需要适当附加其他电路环节。

在锯齿波同步的触发电路中，触发电路与主电路的同步要求是指要求锯齿波的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。

2.2.3保护电路设计

保护电路必要性

在电力电子电路中，处理电力电子器件参数选择合适，驱动电路的设计良好外，采用合适的过电压保护、电流保护、dudt保护和didt保护也是必要的。 由于直流电机优良的调速性能，如今它在冶金、机械加工等工业生产中仍有着广泛的应用。但因为电网电压波动及负载本身的不稳定性，加之直流电机本身设计结构的缺陷，使得直流电机在运行中时常受损。直流电机价格昂贵，维修周期较长，因此给直流电机供电回路设计适当的保护尤其必要。故本设计将采用一些晶闸管整流供电回路的过压、过流保护电路。

过压保护

过电压产生的原因有和多种，常见的原因有操作过电压、雷击过电压、换相过电压和关断过电压等。争对可能出现的过电压状况，设计不同的过压保护电路来避免损伤。下图是各种过电压保护措施及其配置位置，各种电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。

图2.7 过电压抑制措施及配置位置

（1）阻容保护

过电压幅度一般都很大，但是其作用时间一般却都是很短暂的，即点电压的能量并不是很大的。利用电容两端的电压不能突变这一特点，将电容器并联在保护对象的两端，可以达到过电压保护的目的，这种保护方式叫做阻容保护

图2 阻容保护接线方式

起保护作用的电容一般都与电阻串联，这样可以在过电压给电容充电的过程中，让电阻消耗过电压的能量，还可以限制形成的寄生的震荡。图8为电源侧阻容保护原理图。图（a）为单相阻容保护电路，图（b）和图（c）为三相阻容保护电路，如图（b），也可以连接成三角型，如图(c)。

TR

图2.8 阻容保护

在图2.11中，图（a）为单相阻容保护，阻容网络直接接在电源端，吸收电源过电压。图（b）为接线形式为星型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。图（c）为接线三角型的三相阻容保护电路，平时电容承受电源相电压。显

然，三角型接线方式电容的耐压要为星型接线的于同一电路，过电压的能量是一样的，电容的储能也应该相同，所以星型接线的

电容容量应为三角型同的。

（2）压敏电阻保护

在整流桥交流侧采用压敏电阻保护回路，如下图所示：

图2.9 压敏电阻保护回路

采用压敏元件作为过电压保护，其主要优点在于：压敏电阻具有正反向相同

的陡峭伏安特性，在正常工作时只有很微弱的电流通过元件，而一旦出现过电压时，压敏电阻可通过高达数千伏的放电电流，将电压抑制在允许的范围内，并具有损耗低、体积小，对电压反应快等优点。 （3）用RC吸收电路保护

RC吸收电路基本结构如下所示：

图2.10 RC吸收回路

RC吸收电路作用是抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流，减小器件的开关损耗。

过流保护

电力电子电路中的电流瞬时值超过设计的最大允许值，即为过电流。过电流有过载荷短路两种情况。常用的过电路保护措施如图10所示。一台电力电子设备可选用其中的几种保护措施。针对某种电力器件，可能有些保护措施是有效的而另外一些是无效的或不合适的，在选用时应特别注意。

图2.11过流保护电路图

交流断路器保护是通过电流互感器获取交流回路的电流值，然后来控制交流电流继电器，当交流电流超过整定值时，过流继电器动作使得与交流电源连接的交流断路器断开，切除故障电流。应当注意过流继电器的整定值一般要小于电力电子器件所允许的最大电流瞬时值，否则如果电流达到了器件的最大电流过流继电器才动作，由于器件耐受过电流的时间极短，在继电器和断路器动作期间电力电子器件可能就已经损坏。

来自电流互感器的信号还可作用于驱动电路，当电流超过整定值时，将所有驱动信号的输出封锁，全控型器件会由于得不到驱动信号而立即阻断，过电流随之消失；半控型器件晶闸管在封锁住触发脉冲后，未导通的晶闸管不再导通，而已导通的晶闸管由于电感的储能器件不会立即关断，但经一定的时间后，电流衰减到 0，器件关断。这种保护方式由电子电路来实现，又叫做电子保护。与断路器保护类似，电子保护的电流整定值也一般应该小于器件所能承受的电流最大值。

快速熔断器保护一般作为最后一级保护措施，与其它保护措施配合使用。根据电路的不同要求，快速熔断器可以接在交流电源侧（三相电源的每一相串接一个快速熔断器） ，也可以接在负载侧，还可电路中每一个电力电子器件都与一个快速熔断器串联。接法不同，保护效果也有差异。熔断器保护有可以对过载和短路过电流进行“全保护”和仅对短路电流起作用的短路保护两种类型。 常见快速熔断器的接入方法有以下几种形式

：

图2.12 快速熔断器的几种接入方式

在整流电路中，电抗器的使用也是极其广泛的。在整理电桥桥壁上串入桥壁电抗器，可以抑制didt，从而起到一定程度的过电流保护作用。 2.3元器件型号选择

参数计算与器件选择 U2的计算

(1~1.2)d其中：A 0.9,B 1,取 ＝0.9则

A B

A：电路参数0.4 1.17 2.34

U

2

B：电网电压波动系数0.9~1.05

Ε：安全裕量

220

(1~1.2)V 271.6~325.925V，取 U2＝300V U2

0.9 1 0.9220

1 0.733 电压比 ： K

300U2

一次电流I1和二次电流I2的计算 已知全波整流电路中

KI K 1.11,KI 1.11

I 1.05KIIK 1.05 1.11 55/0.733A 87.45A I KII 1.11 55A 60.05A

1

f

2

1

1

d

2

2

d

变压器容量的计算

220 87.45VA 19239VA，S UI 300 60.05VA 18015VA S UI11

( ) S2SS2(19239 18015)VA

18.627kVA

1

1

1

2

2

2

12

图2.13 晶闸管总设计图

晶闸管元件的选择 晶闸管的额定电压

U

TN

(2~3)Um (2~300V 848.528~1272.79V，取UTN 1200V。 …… 此处隐藏：2436字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……