课程设计名称：.... 电力电子技术题目：专业：自动化班级：自动化12-2班姓名：王军学号：1205010219精品文本课程设计任务书间：2014年12月30日辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表第一章主要技术数据和可控整流电路的选择1.1主要技术数据输入交流电源：三相380V 10%、f=50Hz、直流输出电流连续的最小值为5A。
电动机额定参数：额定功率P N =10kw、磁极对数P=2、额定转速n N=1000r/min,额定电压U MN=220V、额定电流I MN=54.8A、过载倍数151.2可控整流电路的选择晶闸管可控整流电路型式较多，各种整流电路的技术性能和经济性能个不相同。
单相可控整流电路电压脉动大、脉动频率低、影响电网三相平衡运行。
三相半波可控整流电路虽然对影响电网三相平衡运行没有影响，但其脉动仍然较大。
此外，整流变压器有直流分量磁势，利用率低。
当整流电压相同时，晶闸管元件的反峰压比三相桥式整流电路高，晶闸管价格高三相半波可控整流电路晶闸管数量比三相桥式可控整流电路少，投资比三相桥式可控整流电路少。
三相桥式可控整流电路它的脉动系数比三相半波可控整流电路少一半。
整流变压器没有直流分量磁势，变压器利用率高，晶闸管反峰压低。
这种可控整流电路晶闸管数量是三相半波可控整流电路的两倍。
总投资比三相半波可控整流电路多。
从上面几种可控整流电路比较中可以看到：三相桥式可控整流电路从技术性能和经济性能两项指标综合考虑比其它可控整流电路优越，故本设计确定选择三相桥式可控整流电路。
如图（1-1）所示图1—1三相桥式可控整流电路第二章可控整流电路的波形图图1 —2三相桥式全控整流电路带电阻负载a0。
时的波形第三章整流电路参数计算和元件选择3.1整流变压器的计算整流变压器的作用是给晶闸管整流电路提供所需电源电压，同时将整流电路与交流电源隔离，增强安全性并减小整流电路对请其他用电设备的干扰。
(1) 整流变压器的接线变压器采用D,Y nii接线一次侧采用D接线的目的是个电流中三的整数倍高次谐波提供通路，以保证磁通和电压为正弦波，避免在变压器每相绕组中产生尖顶波电势。
这个电势有时将超过正常值的50%,对变压器绝缘不利。
此外电网波形畸变，对并接在电网的其他负载亦有很大影响。
例如：对通讯检测信号的干扰，增加电器铁芯损耗，使保护装置误动作以及电子计算机无法工作。
(2) 整流变压器二次电压U2的计算采用三相桥式整流电路整流变压器二次侧相电压可用下式估算：U2= (0.90-1.0) U MN/ -3 (3- 1)式中：U2 —整流变压器二次侧相电压U MN—直流电动机额定电压；6 尸(0.9旷1.0) 220/ .3=(114.5- 127.2 V取U2=120V整流变压器一、二次电压比为：K= UWU2®=380/120 =3.17式中：K—整流变压器变比U i —整流变压器一次侧相电压；U2 —整流变压器二次侧相电压；(3) .整流变压器一、二次电流l i、I2的计算3=0.816 I dN= 0.816 X 54.8=44.7A 式中：I dN —整流器额定直流值l1= I2/ K=44.7/3.17=14.1A(4) 整流变压器的容量的计算S = ( S + S2) /2= K ST K UV U2』dN=1.05 X 2.34 X 120 X 54.8=16.16 KVA取S T =17 KVA式中：S T—整流变压器视在功率；S1 -整流变压器一次侧视在功率；S2-整流变压器二次侧视在功率；K ST—视在功率计算因素；K UV—整流变压器计算因素; (3 —2)(3—3)U 2厂整流变压器二次侧相电压;I dN -整流器额定直流值;(5)整流变压器的数据相数：三相；接线：D,Y n11；容量：17KVA ;一次侧相电压：380V;二次侧相电压：120V;一次侧相电流：14.1A ;二次侧相电流：44.7A ;3.2晶闸管元件的选择（1）.额定电压的计算U TN = （2〜3）,6 U2© （3-4）=（2〜3）. 6 X 120=（588〜882）V取U TN =800V（2）.额定电流的计算I T（AV）》（1.5〜2）K IT I dmax （3—5）式中：K IT—晶闸管电流计算因素，采用三相桥式整流电路K IT=0.367I dmax —最大整流电流（A ）I dmax=电动机最大工作电流，取I dmax =1.5I NI T（AV）》（1.5〜2）K IT I dmax= （1.5〜2）K IT X 1.5N=（1.5〜2）X 0.367 X 1.5 X 54.8=(45.2 〜60.3)A取I T(AY) =50A选晶闸管的型号规格为KP50-83.3 平波电抗器的计算(1).电动机电枢电感L Ma (mH)的计算3L Ma=K M U MN 103/2PnN I MN ( 3－6) 式中：U MN—直流电动机额定电压(V)；I MN －直流电动机额定电流( A)；n N —电动机额定转速(r/min )；P—电动机磁极对数；K M—计算系数，一般无补偿电动机K M=8〜12快速无补偿电动机K M=6〜8, 有补偿电动机K M=5〜6；L Ma= K M U MN10/2Pn N I MN=8 X 220 X 102 X 2 X 1000 X 54.8 = 8.029 (mH)(2)变压器漏感L T (mH)的计算L T = K T U dl U2 / I dN (3—7)式中：K T —整流变压器漏感计算系数，三相全控K T=3.9；U d—整流变压器短路电压标么值，取U d=0.05;U2 —整流变压器二次侧相电压(A);乐-整流器额定直流值(A);L T = K T U dl U2/ I dN=3.9 X 0.05 X 120/54.8=0.427（mH）3）平波电抗器电感的计算1 ）保持电流连续所需的电感值L lx（mH ）L|x=L 1 —( 2 L T+ L Ma) =K 1 U2 J I dmin —( 2 L T + L Ma)(3－8)式中：L i —电流连续时的临界电感L I =K I U2“ I dmin ；L T-整流变压器漏感;L Ma —电动机电枢电感;U 2 —整流变压器二次侧相电压;I dmin -电流连续的最小值;K 1 -临界电感计算系数，三相全控桥K1=0.693;L|x=K 1 U2 J I dmin —( 2 L T + L Ma)=0.693 X 120/5 (- 2X 0.427 8＋.029)=7.749(mH)2）限制电流脉动系数所需的电感值L md（mH）L md= L 2—( 2 L T＋L Ma)=(U dM/ U 2 J • 1^/2 n d fU 2 J S i I dN ( 2 L T + L Ma)3- 9) 式中：L 2 -满足一定脉动要求的电感值;U dM —整流输出电压最低频率的交流电压分量幅值, 在三相全控桥整流电路中U dM/ U 2J=0.46;f d—输出最低频率分量的频率值，三相全控桥f d=300;S —给定的允许电流脉动系数，三相整流电路中S为5%〜10%;L md = (U dM/ U 2)• 1102 n d f "U 2^/S i I dN=（0.46 X 312 nX 300） X 120/0.05 X 54.8 —（2X74427 +=1.78（mH）所以，选取平波电抗器的电感量为8 mH 时，电流连续和脉动要求能同时满足。
第四章保护电路的设计4.1 整流电路的过电压保护（1）引起过压的原因1 ）操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
2）浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换器的过压。
3）电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。
4）在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机回馈制动造成直流侧直流电过高产生过压，也称为泵升电压。
过电压保护有操作过电压和浪涌过电压两种。
操作过电压是由于变压器合闸，拉闸以及晶闸管本身关断所引起的。
浪涌过电压是由于雷击等原因，从电网侵入的偶然过电压。
晶闸管元件承受过电压能力较差，发生过电压时，会使元件损坏，因此必须采取有效措施。
（2）交流侧过电压保护1）.交流侧阻容吸收过电压保护（如图4—1）C R图4—1交流侧阻容吸收过电压保护①RC吸收电路电容C a（卩F）的计算C a=17320 E /2U （4—1）式中：E—变压器励磁电流对额定电流标么值，一般为0.02〜0.05;U2L —变压器二次侧线电压；C a=17320 E /2L=17320 X 0.05/3 X 120=4.17（卩F）取C a=4.7 卩FC a的交流耐压：U cam=1.5U m=1.5 X 2 3 X 120=441(V)U m—晶闸管所承受的最大电压;选：金属化纸介质电容CZJ-5004.7 4.7卩F ,500V ，3只②RC吸收电路电阻R a( Q )的计算R a=0.17 U2L/ E2I (4 —2)=0.17 .3 X 120/0.05 X 44.7=15.8 ( Q)取R a=16 Q1电阻功率 P Ra = ( - EI 2 R a(4-3)= 4(1 X 0.05 X 44.72X 16=5.02 W )4选：线绕电阻 RX-10-10. 10 Q 10 W 3 只.2) .交流侧压敏电阻过电压保护(如图 4 — 2)图4 — 2交流侧压敏电阻过电压保护压敏电阻额定电压U lmA 的选择U imA > 1.334(4— 4)式中：U m —压敏电阻承受的额定电压峰值(V )；U imA 》 1.33 2 U 2L > 1.332 .3 X 120=391 V )压敏电阻通流容量I pm 的选择I pm >(20〜50) I 2(4—5)=(20〜50)X 44.7=894 2235 (A )选用MY31-440/3型压敏电阻；额定电压 440V,通流容量3KA , 3只，△接(2)直流侧过电压保护直流侧采用压敏电阻过电压保护(如图 4 — 3)压敏电阻额定电压U lmA 的选择式中：U m —压敏电阻承受的额定电压峰值 V ； 压敏电阻通流容量I pm 的选择I pm >（ 20〜50） I dN = （20〜50）X 54.8=1096 2740（ A ）选用MY31-330/3型压敏电阻；额定电压 330V,通流容量3KA , 1只（3）晶闸管元件过电压保护（如图4 — 4）图4— 4晶闸管元件过电压保护晶闸管过电压保护通常采用RC 吸收电路，该电路直接并联在器件阳极和阴极之间, 既可吸收瞬态电压尖峰，又可抑制电压上升率 du/dt 。