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单相全控桥式晶闸管电动机系统设计

单相全控桥式晶闸管电动机系统设计
单相全控桥式晶闸管电动机系统设计

目录

摘要 (1)

1系统方案设计 (2)

2单相全控桥式主电路设计 (3)

2.1整流变压器设计 (3)

2.2单相桥式全控整流电路设计 (4)

2.2.1带阻感负载时的工作情况 (5)

2.2.2带反电动势负载时的工作情况 (6)

2.3晶闸管电路参数计算 (7)

2.3.1晶闸管电压定额的确定 (7)

2.3.2晶闸管电流定额的确定 (8)

2.4晶闸管电路对电网的影响 (8)

2.5系统功率因数 (9)

3晶闸管触发电路的设计 (10)

3.1晶闸管触发电路的选型 (10)

3.2触发电路的定相 (11)

4保护电路的设计 (13)

4.1晶闸管过电流保护电路的设计 (13)

4.2晶闸管过电压保护电路的设计 (13)

5总结 (15)

参考文献 (16)

附录: (17)

摘要

单向全控桥式晶闸管—电动机系统的设计,主要包括单相全控桥式主电路的设计,触发电路设计以及过电压、过电流保护电路设计。

在本设计中,由于电动机是直流电动机,因此需要首先使用整流电路,将电网中的交流电转变为直流电,才能供电给直流电动机。在全控桥式电路中,保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通极为重要,本设计中触发电路采用锯齿波同步触发电路,它极为适用于对触发电路要求较高的晶闸管整流电路。另外,在设计过程中考虑到电力电子电路中可能会出现一些突发情况,比如电压过大、电流过大等,特别设计保护电路对晶闸管进行过电压过电流保护,从而保证电力电子电路正常工作。

从整个系统来看,单相桥式全控整流电路将交流电网中的交流电转变成直流电,直流电驱动直流电动机工作,同时,为了保护晶闸管正常工作,还围绕晶闸管设计了触发电路、过电压和过电流保护电路。

关键词:单相全控桥式触发电路过电压过电流保护电路

单相全控桥式晶闸管—电动机系统

1系统方案设计

根据设计要求,单相全控桥式晶闸管带电动机负载系统设计框图如图1所示。

图1 系统原理框图

当负载为蓄电池、直流电动机的电枢(忽略其中的电感)等时,负载可看成一个直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载。

但是,如果出现电流断续,则电动机的机械特性将很软。为了克服以上缺点,一般在主电路的直流输出侧串联一个平波电抗器,用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通时间。只要电感量足够大就可以使电流连续,晶闸管每次导通180°,这时整流电压Ud的波形和负载电流Id的波形与电感负载电流连续时的波形相同,Ud的计算公式也一样。

因此,在本设计—单相全控桥式晶闸管电动机系统中,实质上研究的是单相桥式全控整流电路带电阻—电感—反电动势负载时的工作情况。

2单相全控桥式主电路设计

单相全控桥式主电路由整流变压器电路、单相桥式全控整流电路组成。下面将对整流变压器和单相桥式全控整流电路进行设计,并计算晶闸管电路有关参数,以及讨论晶闸管电路对电网的影响和系统功率因数

2.1整流变压器设计

在本设计单元中主要对满足设计要求的整流变压器二次侧电压2U 和2i 进行计算。

通过查阅相关资料可得,整流变压器二次侧电压2U 的计算公式如下:

)(N sh T

d I I cU A nU U U 22min max 2cos -+=αε

式中,m ax d U —整流电路输出电压最大值。

m ax d U =N U +N a I R λ=220+1.5*0.2*17=225.1 V

T nU —主电路电流回路n 个晶闸管正向压降。T nU =2*1=2V

c —线路接线方式系数。这里c =0.707

sh U —变压器短路比,sh U =0.05~0.1,取sh U =0.05

N I I 22/—变压器二次侧实际工作电流与额定电流之比,

取最大值,这里N I I 22/=1.5

A — 理想情况下,即 0=α时整流电压0d U 与二次侧电压2U 之比,

这里取A=0.9

ε—电网波动系数,通常取ε=0.9

综上所述,整流变压器二次侧电压2U 为:

)(N sh T

d I I cU A nU U U 22min max 2cos -+=αε=)5.1*05.0*707.00cos 9.0*9.01*217*2.0*5.1220-++ ( ≈296 V

整流变压器二次侧电流2i 的计算公式如下:

d I I K I 22=

这里由于是单相桥式全控电路,所以2I K =1.11

所以,

2I =1.11d I

2.2单相桥式全控整流电路设计

单相桥式全控整流电路主要利用晶闸管对电路进行控制,将交流电转换为直流电。

图2 单相桥式全控整流电路

由于电动机是阻感负载,并且带有反电动势,故分两种情况予以讨论分析。

2.2.1带阻感负载时的工作情况

图3 单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路及波形

电路如图3所示。为便于讨论,假设电路已工作于稳定,d i 的平均值不变。 2u 的波形如图3所示,在2u 正半周,触发角α处给晶闸管1VT 和4VT 加触发脉冲使其开通,2u u d =。负载中有电感存在使负载电流不能突变,电感对负载电流起平波作用,假设负载电感很大,负载电流d i 连续且波形近似为一水平线,其波形如图3所示。2u 过零变负时,由于电感的作用晶闸管1VT 和4VT 中仍流过电流d i ,并不关断。至=t ωπ+α时刻,给2VT 和3VT 加触发脉冲,因2VT 和3

VT 本已承受正电压,故两管导通。

2VT 和3VT 导通后,2u 通过2VT 和3VT 分别向1VT 和4VT 施加反压使1VT 和4VT 关断,流过1VT 和4VT 的电流迅速转移到2VT 和3VT 上,此过程称为换相,亦称换流。至下一周重复上述过程,如此循环下去。d u 波形如图3所示。其平均值为:

?+=απαωωπ)(sin 221t td U d U

ααπcos 29.0cos 22

2U U ==

当α=0时,d u =0.92u ;当α=90°时,d u =0。晶闸管移相范围为90° 单相桥式全控整流电路带阻感负载时,晶闸管承受的最大正反向电压均为22U 。

2.2.2带反电动势负载时的工作情况

当负载为蓄电池、直流电动机的电枢(忽略其中的电感)等时,负载可看成一个直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载。直流电动机工作时会产生反电动势,因此可以看作是反电动势负载。

图4 单相桥式全控整流电路带电动机反电动势负载

图5 单相桥式全控整流电路带电动机反电动势负载波形

忽略主电路各部分的电感时,只有在2u 瞬时值的绝对值大于反电动势即

E u >2时,

才有晶闸管承受正电压,有导通的可能。晶闸管导通之后,2u d u =,R E d u d i /)(-=,直至E u =2,d i 即降至0使得晶闸管关断,此后E d u =。与电阻负载相比,晶闸管提前了电角度δ停止导电。δ称为停止导电角。

负载为直流电动机时,如果出现电流断续,则电动机的机械特性将很软。从图5可以看出,导通角θ越小,则电流波形的底部就越窄。电流平均值与电流波形的面积成比例,因而为了增大电流平均值,必须增大电流峰值,这要求较多的降低反电动势。因此当电流断续时,随着Id 的增大,转速n(与反电动势成反比)降落较大,机械特性较软,相当于整流电源的内阻增大。较大的电流峰值在电动机换向时很容易产生火花。同时,对于相等的电流平均值,若电流波形底部越窄,则其有效值越大,要求电源容量也大。

为了克服以上缺点,一般在主电路的直流输出侧串联一个平波电抗器如图6所示,用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通时间,平稳负载电流的脉动,保证整流电流连续。有了电感,当U2小于E 时甚至U2值变负时,晶闸管仍可导通。只要电感量足够大就可以使电流连续,晶闸管每次导通180°,这时整流电压Ud 的波形和负载电流Id 的波形与电感负载电流连续时的波形相同,Ud 的计算公式也一样。

图6 带平波电抗器的电动机反电动势负载电路图

2.3晶闸管电路参数计算

2.3.1晶闸管电压定额的确定

通常取晶闸管的DRM U (断态重复峰值电压)和RRM U (反复重复峰值电压)

中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时,额定电压要留有一定裕量,一般额定电压)(TN U 为正常工作时晶闸管所承受峰值电压)(TM U 的2~3倍,即:

TM TN U U )3~2(=

2.3.2晶闸管电流定额的确定

晶闸管允许通过的额定电流有效值TN I 大于实际流过晶闸管电流最大有效值T I ,即:

T AV T TN I I I >=)(57.1

其中,)(AV T I 为通态平均电流

d AV T KI I )2~5.1()(=

其中,d I 为实际电流有效值。

2.4晶闸管电路对电网的影响

晶闸管作为一种电力电子装置,难免会对电网产生不利影响,突出表现为以下几个方面。

晶闸管电路中产生的谐波对电网的危害包括:

(1) 谐波影响各种电气设备的正常工作,例如使电机发生机械振动、使变压器局部严重过热等。

(2) 谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,甚至会使线路过热而发生火灾。

(3)谐波会引起电网中局部的并联谐振,从而使谐波放大,使危害加大,甚至引起严重事故。

(4)谐波会对邻近通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。

(5)谐波还会导致继电保护和自动装置的误动作,并使电器测量仪表计量不准确。

晶闸管电路产生的无功功率对电网带来的不利影响包括:

(1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加,导致设备容量增加。

(2)无功功率增加,会使总电流增加,从而使设备和线路的损耗增加。

(3)使线路的压降增大,冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。

2.5系统功率因数

单相全控整流电路中基波和各次谐波的有效值为:

π

n I I d n 22= n =1,3,5,… 因此可得基波电流有效值为: d I I π

221= 2i 的有效值d I I =,可得基波因数为: 9.0221≈==π

νI I 又因为,电流基波与电压的相位差就等于控制角α,所以位移因素为: α?λcos cos 11==

所以,功率因数为:

111cos ?νλλI

I ==ααπcos 9.0cos 22≈=

3晶闸管触发电路的设计

3.1晶闸管触发电路的选型

全控桥式整流电路带电动机负载,要保证电动机电流连续,通常在电枢回路中串联一个平波电抗器,保证整流电流在较大范围内连续,这相当于在回路中串联了一个大电感。因此设计触发电路时需要考虑到这一点。

在本设计中,触发电路采用锯齿波同步触发电路,输出为双窄脉冲(也可输出单窄脉冲),它适用于对触发电路要求较高的晶闸管整流电路,比如全控桥式整流电路。

锯齿波电路脉冲形成过程如下:

当VT4管截止时,+15V 电源通过电阻11R 、10R 给VT5、VT6提供足够的基极电流,使之饱和导通。VT5集电极电位约-15V (略去VT5、VT6管的饱和压降),所以VT7管截止,没有脉冲输出。同时+15V 电源又通过电阻9R 、VT5、VT6、-15V 电源给电容3C 充电,极性左正右负。充电结束后,3C 两端电压约为30V 。当VT4管基、射极间电压即C 点电压V 7.0≥c u 时,VT4管导通,D 点电位D u 突变到约等于0V 。因为电容两端不能突变,所以VT5管的基极电位即E 点电位突变到-30V ,VT5管截止,其集电极F 点电位F u 迅速上升。当V u F 4.1>时,VT7管导通,脉冲变压器TP 二次侧有脉冲输出。在VT4导通、VT5截止的同时,电容3C 经二极管VD4、VT4、+15V 电源和电阻11R 放电,然后又反向充电,使VT5管基极电位即E 点电位E u 上升,到VT5管基、射极正偏时,VT5又重新导通,使VT7截止,脉冲结束。由此可知,VT4管导通瞬间即是脉冲发出时刻,VT5管持续截止时间决定了脉冲宽度,而VT5管截止时间的长短和3C 充放电时间常数311C R 相关,因此变更11R 和3C 的值,可以改变脉冲的宽度。

VT4管导通时,脉冲变压器TP二次侧即有脉冲输出。

图7 晶闸管锯齿波同步触发电路

晶闸管锯齿波同步触发电路波形如图8所示。

图8 晶闸管锯齿波同步触发电路波形

3.2触发电路的定相

向晶闸管整流电路供电的交流侧电源通常来自电网,电网电压的频率不是固定不变的,而是会在允许范围内有一定的波动。触发电路除了应当保证工作频率与主电路交流电源的频率一致外,还应保证每个晶闸管的触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系,这就是触发电路的定相。

为保证触发电路和主电路频率一致,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,这样,由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管电压频率始终是一致的。

本触发电路的同步电压环节由同步变压器TS 和VT2管等元件组成,如图7所示。脉冲产生时刻由VT4管导通时刻决定的,若锯齿波频率与主电路电源频率同步,就能使触发脉冲与主电路同步。在这里同步变压器TS 和主电路整流变压器接在同一电源上,用TS 的二次侧电压控制VT2管的通断,这就保证了触发电路发出的脉冲与主电路同步。VT2管由导通到截止时产生锯齿波,其截止持续时间就是锯齿波的宽度,由电容1C 反向充电时间常数11C R 决定。VT2管的开关频率就是锯齿波的频率。

采用锯齿波同步触发电路时,同步信号负半周的起点对应于锯齿波的起点,且同步电压应滞后于主电路电压 180。

4保护电路的设计

在电力电子电路中,电力电子器件由于承受电压、电流过大,dt du /或dt di /变化过快,就会使电力电子器件烧坏,从而使整个电路不能正常工作,因此设计过电压、过电流保护电路来保证电力电子器件的正常工作是非常有必要的。

4.1晶闸管过电流保护电路的设计

晶闸管电路运行不正常或者发生故障时,可能会发生过电流。过电流分为过载和短路两种情况。

图9 过电流保护措施及配置位置

图11给出了各种过电流保护措施及其配置位置,其中采用快速熔断器、直流快速断路器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施,以提高保护的可靠性和合理性。通常,电子电路作为第一保护措施,快速熔断器仅作为短路时的部分区段保护,直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护,过电流继电器整定在过载时动作。

4.2晶闸管过电压保护电路的设计

晶闸管电路过电压保护主要防止内因过电压,一般情况下,外因过电压出现的几率比较小,这里主要分析内因过电压的电路设计。

图10 晶闸管过电压保护电路

这种保护电路能有效的抑制内因过电压,从而保护晶闸管不受损坏。这种电路一般和di/dt抑制电路串联使用,从而更好的保护晶闸管,如图10所示。

图11 晶闸管过电压、di/dt抑制保护电路

如图11所示,V开通时刻缓冲电容Cs先通过Rs向V放电,使电流iC先上一个台阶,以后因为有di/dt抑制电路的Li,iC的上升速度减慢。Ri、VDi是在V关断时刻为Li中的磁场能量提供放电回路设置的。在V关断时,负载电流通过VDs向Cs分流,减轻了V的负担,抑制了du/dt和过电压。

5总结

在本次课程设计中,主要设计出了符合要求的晶闸管—电动机系统主电路以及一些辅助电路(晶闸管触发电路、过电压过电流保护电路)。特对本次课程设计作如下总结:

(1)单相桥式全控晶闸管—电动机系统是一个较为复杂的电路结构,必须对设计要求进行认真思考,并认真查阅资料、收集资料,对整个系统有较深的理解。

(2)在中期设计中,需要对收集好的资料进行认真审核,初步确定整体设计方案,进而将整体思路分为几个模块,分别予以讨论,最终形成最佳设计方案。

(3)在设计过程中,也遇到了一些问题,例如晶闸管触发电路的设计,对触发电路原理的理解不透,使得在此设计环节遇到困难,但最终通过查阅相关资料,克服了此难题。

(4)在设计后期,要将设计思路以书面形式描述出来,并完成设计报告,对设计报告的语言以及格式都必须严格以待,为大四毕业设计打下一定的基础。

通过本次课程设计,对单相桥式全控晶闸管—电动机系统有了很深的理解,特别是对课本知识的回顾以及课外知识的补充,巩固了自身知识结构,并提升了自身对知识的综合应用能力以及对各种信息的处理能力。

最后要感谢李老师在此次课程设计中提供的帮助。

参考文献

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].第五版.北京:机械工业出版社,2009.[2]李发海,王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社,2005.

[3]李宏,王崇武.现代电力电子技术基础[M].北京:机械工业出版社,2009. [4]李先允.电力电子技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[5]田学基.电力电子整流技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2008.

[6] 周定颐.电机与电力拖动[M].北京:机械工业出版社,2007.

[7] 高玉奎.电力电子实用电路100例[M].北京:中国电力出版社,2008

附录:

单相桥式全控晶闸管—电动机系统总体框图:

图12 单相桥式全控晶闸管—电动机系统整体电路图

直流电动机调速系统

创新设计创新设计名称: 直流电动机调速系统设计

目录 目录 (1) 1 引言 (2) 1.1 设计背景 (2) 1.2 系统可实现的功能 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1 单片机选型方案 (3) 2.2 转速测量方案选择 (4) 2.3直流电机驱动电路介绍 (5) 2.4 PWM调宽方式的选择 (6) 2.5键盘的选择 (6) 2.6整体方案设计框图 (6) 3 硬件电路设计 (7) 3.1 系统的整体硬件框图 (7) 3.2 按键模块电路设计 (7) 3.3数码管显示模块电路设计 (8) 4系统软件设计 (10) 4.1 PWM输出程序设计 (10) 4.2 数字PID算法程序设计 (11) 4.3速度采集模块程序设计 (12) 4.4 按键设定程序设计 (13) 4.5 速度显示模块程序设计 (15) 5 总结 (16) 6参考文献 (17) 附录A系统原理图 (18)

1 引言 1.1 设计背景 现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统,又伴随着电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。直流电机调速基本原理是比较简单的(相对于交流电机),只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多,最常见的一种PWM脉宽调制,调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压,控制转速。本设计主要研究了利用MCS-51系列单片机,通过PWM方式控制直流电机调速的方法。PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。 1.2 系统可实现的功能 设计一个直流电机调速系统,要求系统具有如下功能:通过按键设定转速的大小,然后由单片机产生PWM控制信号,控制直流电机驱动器L298N,使电动机以一定的转速旋转,为实现闭环控制,通过外围器件为单片机提供测量转速的电平变化信号,单片机测得转速后,与设定的转速值相比较,通过数字PID算法产生控制信号,改变PWM输出的占空比,从而改变电动机转速,从而实现闭环控制,使电动机在一个转速值上较稳定的旋转。

电力电子课程设计单相交流调压电路

电力电子课程设计单相交流调压电路电力电子 课程设计说明书 题目: 单相交流调压电路课程设计 院系: 水能 专业班级: 学号: 学生姓名: 摘要 交流调压电路广泛用于灯光控制(如调光灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软启动,也用于异步电动机调速。在电力系统中,这种电路还常用于对无功功率的连续调节。此外,在高电压小电流或低电压大电流直流电源中,也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。这都是十分不合理的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压,其电压、电流值都比较适中,在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。单相交流调压电路是对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等合。与自耦变压器调压方法相比,交流调压电路控制简便,调节速度快,装置的重量轻、体积小,有色金属耗也少。 目录

1、电路设计的目的及任 务 .................................................................... 1 1.1课程设计的目的与要 求 (1) 1.2课程设计的内 容 ..................................................................... (1) 1.3仿真软件的使 用 ..................................................................... (2) 1.4设计方案选 择 ..................................................................... ....... 2 2、单相交流调压主电路设计及分 析 (3) 2.1 电阻性负 载 ..................................................................... (3) 2.1.1 电阻性负载的交流调压器的原理分析 (3) 2.1.2 结果分 析 ..................................................................... (6)

单相全控桥式晶闸管整流电路设计(纯电阻负载)

1 单相桥式全控整流电路的功能要求及设计方案介绍 1.1 单相桥式全控整流电路设计方案 1.1.1 设计方案 图1设计方案 1.1.2 整流电路的设计 主电路原理图及其工作波形 图2 主电路原理图及工作波形

主电路原理说明: (1)在u2正半波的(0~α)区间,晶闸管VT1、VT4承受正向电压,但无触发脉冲,晶闸管VT2、VT3承受反向电压。因此在0~α区间,4个晶闸管都不导通。 (2)在u2正半波的(α~π)区间,在ωt=α时刻,触发晶闸管VT1、VT4使其导通。 (3)在u2负半波的(π~π+α)区间,在π~π+α间,晶闸管VT2、VT3承受正向电压,因无触发脉冲而处于关断状态,晶闸管VT1、VT4承受反向电压也不导通。 (4)在u2负半波的(π+α~2π)区间,在ωt=π+α时刻,触发晶闸管VT2、VT3使其元件导通,负载电流沿b→VT3→R→VT2→α→T的二次绕组→b流通,电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上,负载上有输出电压(ud=-u2)和电流,且波形相位相同。

2 触发电路的设计 2.1 晶闸管触发电路 触发电路在变流装置中所起的基本作用是向晶闸管提供门极电压和门极电流,使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻,对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分,变流装置是否能正常工作,与触发电路有直接关系,因此,正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全,可靠,经济运行的前提。,开始启动A/D转换;在A/D转换期间,START应保持低电平。 2.1.1 晶闸管触发电路的要求 晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求: (1)触发信号可为直流、交流或脉冲电压。 (2)触发信号应有足够的功率(触发电压和触发电流)。 (3)触发脉冲应有一定的宽度,脉冲的前沿尽可能陡,以使元件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 (4)触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步,脉冲移相范围必须满足电路要求。 (5)、为使并联晶闸管能同时导通,触发电路应能产生强触发脉冲。强触发电流幅值为出发电流的3~5倍左右,脉冲前沿的陡度取为1~2 晶闸管触发电路应满足下列要求 (1)触发脉冲的宽度应该保证晶闸管的可靠导通,对感性和反电动势负载的变流器采用宽脉冲或脉冲列触发,对变流器的启动,双星型带平衡电抗器电路的触发脉冲应该宽于30°,三相全控桥式电路应小于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。 (2)脉冲触发应有足够的幅度,对户外寒冷场合,脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3—5倍,脉冲前沿的陡度也要增加。一般需达1-2A/us (3)所提供的触发脉冲不应超过晶闸管门极的电压、电流和额定功率,且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。 (4)应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及主电路的电气隔离。

单相交流调压电路

单相交流调压电路 一、工作原理 单相交流调压电路带组感性负载时的电路以及工作波形如下图所示。之所产生的滞后由于阻感性负载时电流滞后电压一定角度,再加上移相控制所产生的滞后,使得交流调压电路在阻感性负载时的情况比较复杂,其输出电压,电流与触发角α,负载阻抗角φ都有关系。当两只反并联的晶闸管中的任何一个导通后,其通态压降就成为另一只的反向电压,因此只有当导通的晶闸管关断以后,另一只晶闸管才有可能承受正向电压被触发导通。由于感性负载本身滞后于电压一定角度,再加上相位控制产生的滞后,使得交流调压电路在感性负载下大的工作情况更为复杂,其输出电压、电流波形与控制角ɑ、负载阻抗角φ都有关系。其中负载阻抗角)arctan(R wL =?,相当于在电阻电感负载上加上纯正弦交流电压时,其电流滞后于电压的角度为φ。为了更好的分析单相交流调压电路在感性负载下的工作情况,此处分φαφαφα<=>,,三种工况分别进行讨论。 (1)φα>情况 图1 电路图(截图) 图2 工作波形图φα>(截图)

上图所示为单相反并联交流调压电路带感性负载时的电路图,以及在控制角 触发导通时的输出波形图,同电阻负载一样,在i u 的正半周α角时, i T 触发导通,输出电压o u 等于电源电压,电流波形o i 从0开始上升。由于是感性负载,电流o i 滞后于电压o u ,当电压达到过零点时电流不为0,之后o i 继续下降,输出电压o u 出现负值,直到电流下降到0时,1T 自然关断,输出电压等于0,正半周结束,期间电流o i 从0开始上升到再次下降到0这段区间称为导通角0θ。由后面的分析可知,在φα>工况下,ο180<φ因此在2T 脉冲到来之前1T 已关断,正负电流不连续。在电源的负半周2T 导通,工作原理与正半周相同,在o i 断续期间,晶闸管两端电压波形如图2所示。 为了分析负载电流o i 的表达式及导通角θ与α、φ之间的关系,假设电压坐标原点如图所示,在αω=t 时刻晶闸管T 1导通,负载电流i 0应满足方程 L 0Ri d d t io +=i u =i U 2sin t ω 其初始条件为: i 0|αω=t =0, 解该方程,可以得出负载电流i 0在α≤t ω≤θα+区间内的表达式为 i 0=])sin()[sin()(2tan /)(2φαωφαφωω-----+t i e t L R U . 当t ω=θα+时,i 0=0,代入上式得,可求出θ与α、φ之间的关系为 sin (θα+-φ)=sin (α-φ)e φθtan /- 利用上式,可以把θ与α、φ之间的关系用下图的一簇曲线来表示。

晶闸管—直流电动机调速系统教学文稿

7.1 晶闸管—直流电动机调速系统 采用晶闸管可控整流电路给直流电动机供电,通过移相触发,改变直流电动机电枢电压,实现直流电动机的速度调节。这种晶闸管—直流电动机调速系统是电力驱动中的一种重要方式,更是可控整流电路的主要用途之一。可以图7-1所示三相半波晶闸管—直流电动机调速系统为例,说明其工作过程和系统特性。 直流电动机是一种反电势负载,晶闸管整流电路对反电势负载供电时,电流容易出现断续现象。如果调速系统开环运行,电流断续时机械特性将很软,无法负载;如果闭环控制,断流时会使控制系统参数失调,电机发生振荡。为此,常在直流电机电枢回路内串接平波电抗器Ld,以使电流Id尽可能连续。这样,晶闸管—直流电动机调速系统的运行分析及机械特性,必须按电流连续与否分别讨论。 8.1.1 电流连续时 如果平波电抗器Ld电感量足够大,晶闸管整流器输出电流连续,此时晶闸管—直流电动机系统可按直流等值电路来分析,如图7-2所示。图中,左半部代表电流连续时晶闸管整流器的等效电路,右半部为直流电动机的等效电路。由于电流连续,晶闸管整流器可等效为一个直流电源Ud与内阻的串联,Ud为输出整流电压平均值 (7-1) 式中U为电源相压有效值,为移相触发角。

电流连续情况下,晶闸管有换流重迭现象,产生出换流重迭压降,相当于整流电源内串有一个虚拟电阻,其中LB为换流电感。再考虑交流电源(整流变压器)的等效内电阻Ro,则整流电源内阻应为,如图所示。 电流连续时直流电动机可简单地等效为为反电势E与电枢及平波电抗器的电阻总和Ra 串联,而平波电抗器电感Ld在直流等效电路中是得不到反映的。 这样,根据图7-2等效电路,可以列写出电压平衡方程式为 (7-2) 式中,Ce为直流电机电势常数,φ为直流电机每极磁通。求出电机转速为 (7-3) 可以看出,在电枢电流连续的情况下,当整流器移相触发角固定时,电动机转速随 负载电流Id的增加而下降,下降斜率为。当角改变时,随着空载转速点no的变化,机械特性为一组斜率相同的平行线。 但是在一定的平波电抗器电感Ld下,当电流减小到一定程度时,Ld中储能将不足以维持电流连续,电流将出现断续现象,此时直流电动机机械特性会发生很大变化,不再是直线,图7-3中以虚线表示。这部分的机械特性要采用电流断续时的运行分析来确定。 二、电流断续时

单相全控桥式晶闸管整流电路的设计

电力电子技术课程设计报告题目:单相全控桥式晶闸管整流电路的设计

目录 第1章绪论 (3) 1.1 电力电子技术的发展 (3) 1.2 电力电子技术的应用 (3) 1.3 电力电子技术课程中的整流电路 (4) 第2章系统方案及主电路设计 (5) 2.1 方案的选择 (5) 2.2 系统流程框图 (6) 2.3 主电路的设计 (7) 2.4 整流电路参数计算 (9) 2.5 晶闸管元件的选择 (10) 第3章驱动电路设计 (12) 3.1 触发电路简介 (12) 3.2 触发电路设计要求 (12) 3.3 集成触发电路TCA785 (13) 3.3.1 TCA785芯片介绍 (13) 3.3.2 TCA785锯齿波移相触发电路 (17) 第4章保护电路设计 (18) 4.1 过电压保护 (18) 4.2 过电流保护 (19) 4.3 电流上升率di/dt的抑制 (19) 4.4 电压上升率du/dt的抑制 (20) 第5章系统仿真 (21) 5.1 MATLAB主电路仿真 (21) 5.1.1 系统建模与参数设置 (21) 5.1.2 系统仿真结果及分析 (22) 5.2 proteus 触发电路仿真 (26) 设计体会 (28) 参考文献 (29) 附录A 实物图 (30) 附录B 元器件清单 (31)

第1章绪论 1.1 电力电子技术的发展 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能,使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且,其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件,属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式,简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。这就使得晶闸管的应用受到了很大的局限。70年代后期,以门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件迅速发展。全控型器件的特点是,通过对门极(基极、栅极)的控制既可使其开通又可使其关断。在80年代后期,以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)为表的复合型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合,综合了两者的优点。与此相对,MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)复合了MOSFET和GTO。 1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制,又具有很强的实践性。能够理论联系实际,在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中,可控整流电路是非常重要的内容,整流电路是将交流电变为直流电的电路,其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置;电气化铁道(电气机车、磁悬浮列车等)、电动汽车、

单相交流调压电路课程设计完整版

单相交流调压电路课程 设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

《电力电子技术》课程设计设计题目: 单相交流调压电路 院(系): 能源工程学院 专业年级: 13级电气二班 姓名: 徐刚刚 学号: 指导教师: 荆红莉 2015年12月 28日

课程设计(论文)任务及评语 院(系):能源工程学院教研室:电气工程及其自动化 : 成 绩 : 平 时 20% 论 文 质 量 60% 答 辩 20% 以 百 分 制 计 算 前 言 电 力 电 子 技 术 是研究采用电力电子器件实现对电能的交换和控制的科学,是20世纪50年代诞生, 70年代迅速发展起来的一门多学科互相渗透的综合性技术学科。这些技术包括以节约 能源、提高照明质量为目的的绿色照明技术;以节约能源、提高运行可靠性并更好地 满足产要求为目的的交流变频调速技术,以提高电力系统运行的稳定性、可控制性为

目的,并可有效节能的灵括(柔性)交流输电技术等等。随着电力半导体制造技求、徽电子技术、汁算机技术,以及控制理论的不断进步。电力电子技求向着大功率、高频化及智能化方向发展,应用的领域将更加广阔。 交流调压电路广泛应用于灯光控制,如调光台灯和舞台灯光控制及其异步电动机的软启动,也应用于异步电机调速。在电力系统中,这种电路也用于对无功功率的调节。 目录

1 单相交流调压电路的设计 设计目的和要求分析 =210伏。要求分设计一个单相交流调压电路,要求触发角为60度。输入交流U 2 析: 1. 单相交流调压主电路设计,原理说明; 2.触发电路设计,每个开关器件触发次序与相位分析; 3.保护电路设计,过电流保护,过电压保护原理分析; 4.参数设定与计算(包括触发角的选择,输出平均电压,输出平均电流,输出有功功率计算,输出波形分析,器件额定参数确定等可自己添加分析的参数); 5. 相关仿真结果。 由以上要求可知该系统设计可分为四个部分:交流调压主电路设计、触发电路设计、保护电路设计及相关计算和波形分析部分。 2 设计方案选择 本系统主要设计思想是:采用两个晶闸管反向并联加负载为主电路,外加触发电路;触发电路控制晶闸管的导通,从而控制输出。其系统框图如下所示: 3 控制电路。在每半个周波内通过对晶间管开通相位的控制,以方便地调节输出电压的有效值,这种电路称为交流调压电路。这种电路还用干对无功功率的连续调节。此外,在高电压小电流或低电压大电流直流电源中,也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。采用晶闸管相控整流电路,高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联;同样,低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联,这都是十分不经济的。采用交流调压电路在变压器一次侧调压,其电压电流值都不太大也不太小,在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。但这种交流调压电路控制方便,体积小、投资省计制造简单。因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电

(完整版)晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的 (1)熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 (2)掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 二、实验原理 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发动机组等组成。 在本实验中,整流装置的主电路为三相桥式电路,控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct,改变U g的大小即可改变控制角α,从而获得可调直流电压,以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。 图1 晶闸管直流调速试验系统原理图

三、实验内容 (1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R 。 (2) 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L 。 (3) 测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD 2。 (4) 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d 。 (5) 测定直流电动机电势常数C e 和转矩常数C M 。 (6) 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M 。 (7) 测定晶闸管触发及整流装置特性()ct d U f U =。 (8) 测定测速发电机特性()n f U TG =。 四、实验仿真 晶体管直流调速实验系统原理图如图1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图2是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分的建模与参数设置过程。 4.1 系统的建模和模型参数设置 系统的建模包括主电路的建模与控制电路的建模两部分。 (1)主电路的建模与参数设置 由图2可见,开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节,通常作为一个组合体来讨论,所以将触发器归到主电路进行建模。 ①三相对称交流电压源的建模和参数设置。首先从电源模块组中选取一个交流电压源模块,再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块,并用模块标题名称修改方法将模块标签分别改为“A 相”、“B 相”、“C 相”,然后从元件模块

可控硅及其整流电路

上次课内容 1、集成功放及应用。(了解) 2、变压器耦合功放的分析。(理解) 3、功放管的散热。(了解) 4、功率放大器一章习题课。 本次课内容(2学时)(可视学时情况选择讲授或不讲) 第七章 直流电源 §7-1 可控硅及其伏安特性 7-1-1 可控硅的结构和符号 图1 可控硅的结构 全称是硅可控整流元件,又名晶闸管。外形有平面型、螺栓型,还有小型塑封型等几种。图1(a)是常见的螺栓型外形,有三个电极:阳极a、阴极k 和控制极g。图1(b)是可控硅的符号。图1(c)是内部结构示意图。 图1(c):可控硅由、、、四层 半导体组成。从引出的是阳极a、从引出的 是阴极k、从引出的是控制极g;内部有三个结,分别用、和表示。 7-1-2 可控硅的工作原理 1P 122N P N 1P 2N 2P PN 1J 2J 3J 图2 可控硅工作特点的实验 演示电路如图2(a),阳极a 接电源正极、阴极k 接电源负极;开关S 断开,H 不亮,可控硅不导通。S 闭合,即控制极g 加正向电压,如图2(b),灯H 亮,可控硅导通。可控硅导通后,将S 断开,灯仍亮,如 图2(c),表明可 控硅仍导通,说明 可控硅一旦导通 后,控制极就失去 了控制作用。要关 断可控硅,可去掉正向电压或减小正向电流到可控硅难以维持导通,则可控硅关断。

如可控硅加反向电压,则无论是否加控制极电压,可控硅均不会导通。若控制极加反向电压,则无论可控硅阳极与阴极之间加正向还是反向电压,可控硅均不会导通。 可控硅的工作特点: 1、可控硅导通必须具备两个条件:一是可控硅阳极与阴极间必须接正向电压,二是控制极与阴极之间也要接正向电压; 2、可控硅一旦导通后,控制极即失去控制作用; 3、导通后的可控硅要关断,必须减小其阳极电流使其小于可控硅的维持电流。 H I 图3 可控硅工作原理分析 图3为可控硅的内部结构示意图: 可控硅可以看成由一只NPN 型三极管 与一只PNP 型三极管组成。如仅在阳 极a 和阴极k 之间加上正向电压,由 于三极管发射结无正偏电压而无 法导通。若a、k 间加上正向电压,并 在管的基极g 加上正向电压,使产生基极电流,此电流经管放 大以后,在集电极上产生2T 1T 1 T G I 1T 1T G I 1β的电流,又因为的集电极电流就是的基极电流,所以经过再次放大,在管的集电极电流就达到1T 2T 2T 2T G I 21ββ,而此电流又重新反馈到管作为的基极电流又一次被放大,如此反复下去,与两管之间因为有如此强烈的正反馈,使两只三极管迅速饱和导通,即可控硅阳极a 与阴极k 之间完全导通。以后由于基极上自动维持的正反馈电流,所以即使去掉基极g 上的正向电压,和仍能继续保持饱和导通状态。可控硅导通时,、饱和导通总压降约1V 左右,如果阳、阴极之间正向电压太低,使流过阳极的电流难以维持导通,、就截止,从而可控硅关断。 1T 1T 1T 1T 2T 1T 1T 1T 2T 1T 2T 1T 2T 可控硅控制极的电压、电流比较低(电压只有几伏,电流只有几十至几百毫安),但被控制的器件可以承担很大的电压和通过很大的电流(电压可达几千伏,电流可大到几百安以上)。可控硅是一种可控的单向导电开关,常用于以弱电控制强电的各类电路中。 7-1-3可控硅的主要参数 1、额定正向平均电流 在规定的环境温度和散热条件下,允许通过阳极和阴极之

单相半波晶闸管整流电路

电力电子技术课程设计说明书单相半波晶闸管整流电路 院部:电气与信息工程学院 学生姓名:李忠 指导教师:王翠职称副教授 专业:自动化 班级:自本1001班 完成时间:2013年5月20日

摘要 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件,以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置,以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。 由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域,利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制,而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处,因此要学好这门课就必须做好课程设计,因而我们进行了此次课程设计。因为整流电路非常重要,所以我此次课程设计做的是单相半波整流电路。 关键字电子学;整流器;开关器件

ABSTRACT Power electronics, and power electronics (Power Electronics). It is mainly on the various power electronic devices, and is composed , and is composed of the power electronic devices of every kind of circuit or device, to complete the transfer and control of electric power. It is not only in power electronics (high voltage, high current) to a branch or electrical engineering, and electrical engineering in a weak (low voltage, low current) to a branch or electronic field, or is a new scientific power combining. Power electronics is across the "electronic", "power" and "control" three areas of an emerging engineering discipline. With the development of science and technology, people on the circuit is also more and more high, due to the need of DC power supply with adjustable size in the actual production, and phase controlled rectifier circuit is simple in structure, convenient control, stable performance, it can be easily obtained in large and medium-sized, small capacity of various DC power, is currently the main method of DC electric energy, has been widely applied. Because the power electronic technology is the technology of power electronic technology and control technology into the traditional, composed of a variety of power conversion circuits to achieve energy and transform and control using semiconductor power switch device, consisting of an integrated discipline. The learning method and electronic technology and control technology has many similarities, so to learn this course we must do a good job in curriculum design, we carried out the curriculum design. Because the rectifier circuit is very important, so I designed a single-phase half-wave rectifier circuit this curriculum. Keywords electronics; rectifier; switching device

直流小电动机调速系统

题目直流小电机测速系统 一.题目要求 设计题目:直流小电动机调速系统 描述:采用单片机、uln2003为主要器件,设计直流电机调速系统,实现电机速度开环可调。 具体要求:1、电机速度分30r/m、60r/m、100r/m共3档; 2、通过按选择速度; 3、检测并显示各档速度。 实验器件: 实验板、STC89C52、直流电机、晶振(12MHz)、电容(30pFⅹ2、10uFⅹ2)、)uln2003、小按键、按键(4个)、、数码管、以及 电阻等 二.组分工

摘要 在电气时代的今天,电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。直流电机作为最常见的一种电机,具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点,因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。 本文设计了直流电机测速系统的基本方案,阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。本系统采用PWM 测量电动机的转速,用MCS-51单片机对直流电机的转速进行控制。本设计主要研究直流电机的控制和测量方法,从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。 ·关键词:直流电机单片机 PWM 转速控制 硬件部分 1.时钟电路 系统采用12M晶振与两个30pF电容组成震荡电路,接STC89C52的XTAL1与XTAL2引脚

2.按键电路 三个按键分别控制电机的不同转速,采用开环控制方法 3.电机控制与驱动部分 电机的运行通过PWM波控制。PWM波通过STC89C52的P2.4口输出。

显示部分 采用4位共阳极数码管实现转速显示。数码管的位选端1~4分别接STC89C52的P2.0~P2.3管脚。 完整仿真电路图

单相交流调压电路课程设计

新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书 题目:单项交流调压电路(反并联)设计(纯电阻负载) 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 完成日期:2012-6-8

新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2012学年2学期2012年6月6日专业供用电技术班级课程名称电力电子应用技术 设计题目单项交流调压电路(反并联)设计(纯电阻 负载) 指导教师 起止时间2012-6-4至2012-6-8周数一周设计地点新疆工程学校设计目的: 设计任务或主要技术指标: 设计进度与要求: 主要参考书及参考资料: 教研室主任(签名)系(部)主任(签名)年月日

新疆工业高等专科学校电气系 课程设计评定意见 设计题目:单相交流调压(反并联)设计(纯电阻负载) 学生姓名:专业班级供电 评定意见: 评定成绩: 指导教师(签名):年月日 评定意见参考提纲: 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点,包括:学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

前言 电力电子线路的基本形式之一,即交流—交流变换电路,它是将一种形式的交流电能变换成另一种形式交流电能电路。在进行交流—交流变换时,可以改变交流电的电压、电流、频率或相位等。用晶闸管组成的交流电压控制电路,可以方便的调节输出电压有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的启动和调速等,也可用作调节整流变压器一次侧电压,其二次侧为低压大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法,可使变压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管,只需要二极管,而且可控级仅在一侧,从而简化结构,降低成本。交流调压器与常规的交流调压变压器相比,它的体积和重量都要小得多。交流调压器的输出仍是交流电压,它不是正弦波,其谐波分量较大,功率因数也较低。

晶闸管直流调速系统资料

4 -1 晶闸管直流调速系统主要单元调试 一、实验目的 1.熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2.掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验内容 1.调节器的调试 2.电平检测器的调试 3.反号器的调试 4.逻辑控制器的调试 三、实验设备及仪器 1 . DKSZ 一l 型实验装置主控制屏DK01 2 . DK02 、DK03、DK04挂箱 3 .二踪扫描示波器 4 .万用电表 四、实验方法 实验中所用的各控制单元的原理图见第二章有关内容。 1 .调节器(AsR 、ACR )的调试 合上低压直流电源开关,观察各指示灯指示是否正常。 ( l )调零.将调节器输入端接地,把串联反馈网络中的电容短接,使调节器变为P调节器,再调节面板上的调零电位器,使调节器的输出为零。 ( 2 )调整输出正、负限幅值. 将反馈电容短接线去掉,使调节器变为PI 调节器,加入一定的输入电压,调整正、负限幅电位器,使输出正负最大值为所需的数值。 ( 3 )测定输入输出特性.向调节器输入端逐渐加入正负电压,测出相应的输出电压,直至输出限幅值,并画出曲线。 ( 4 )观察PI 特性.突加给定电压UG,用示波器观察输出电压的变化规律,改变调节器的放大倍数及反馈电容,观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。 2 .电平检测器的调试 1)测定转矩极性鉴别器DPT的环宽,要求环宽为0.4-0.6V,记录高电平值,调节RP1使环宽对称纵坐标。 2)测定零电流检测器DPZ的环宽,要求环宽也为0.4-0.6V,调节RP1使回环向纵坐标右侧偏离0.1-0.2V。 3)按测得数据,画出两个电平检测器的回环。 3 .反号器(AR)的调试

单相双半波晶闸管整流电路主电路设计..

电力电子课程设计 班级: 学号: 姓名: 指导老师:

目录 摘要 (1) 1单相双半波晶闸管整流电路主电路设计 (2) 1.1晶闸管的介绍 (2) 1.1.1晶闸管的结构 (2) 1.1.2晶闸管的工作原理 (2) 1.1.3晶闸管的伏安特性 (4) 1.2总电路的设计 (5) 1.2.1 总电路的原理框图 (5) 1.2.2 主电路原理图 (6) 1.3 相控触发电路设计 (7) 1.3.1 相控触发电路工作原理 (7) 1.3.2相控触发芯片的选择 (8) 1.4保护电路设计 (9) 2电路参数及元件选择 (10) 2.1主电路电路参数计算 (10) 2.2电路元件的选择 (11) 2.2.1整流元件的选择 (11) 2.2.2保护元件的选择 (11) 3 MATLAB仿真 (12) 3.1 MATLAB软件介绍 (12) 3.2系统建模及电路仿真 (12) 3.3系统仿真结果及分析 (15) 4设计总结 (16) 参考文献 (17)

摘要 电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制,又具有很强的实践性。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎明时期。晶闸管由于其优越的电气性能和控制性能,使之很快就取代了水银整流器和旋转变流机组。并且,其应用范围也迅速扩大。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的。晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件,属于半控型器件。对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制式,简称相控方式。晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现。 整流电路按组成的器件不同,可分为不可控、半控与全控三种,利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路;按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路;按交流输入相数又可分为单相、多相(主要是三相)整流电路。正是因为整流电路有着如此广泛的应用,因此整流电路的研究无论在是从经济角度,还是从科学研究角度上来讲都是很有价值的。本设计正是结合了Matlab仿真软件对单相双半波晶闸管整流电路在阻感负载下进行分析。 关键词:晶闸管,整流电路,Matlab,仿真,阻感负载,相控方式 1

三相异步电动机调速系统设计(精)

Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade 毕业论文 三相异步电动机调速系统设计 Three-phase asynchronous motor drive system design 所在系院:电气与信息工程系 专业班级:、 机电一体技术 学生学号:43 学生姓名:叶海英 指导教师:王琳 ; 2013年3月23日 安徽工贸职业技术学院

毕业设计(论文)任务书系(院)专业班级 学生姓名学号 一、题目: 二、内容与要求: 》 三、设计(论文)起止日期: 任务下达日期:年月日 完成日期:年月日 指导教师签名: 年月日 四、教研室审查意见: 教研室负责人签名: 年月日 ~ 摘要

本文所讨论的是三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。对于一般交流电动机的调速,我们都是从电动机的定子侧引入控制变量(改变定子供电电压、频率)来实现的,这对于转子处于短路状态的三相笼型异步电动机是唯一的途径。但是,对于绕线式异步电动机来说,其转子绕组能够通过变量以实现调速。绕线式异步电动机转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。通常转子电流随负载的大小决定,不能任意调节;而转子回路阻抗的调节属于耗能型调速,缺点较多,所以转子侧的控制变量只能是电动势。在发挥绕线式异步电动机转子的可控性优势的基础上,提高调速性能需要从两方面着手: 1从节能角度考虑,应将损耗在转子附加电阻上的能量吸收,转化成别的有用的能量或反馈到电网,以提高传动系统的效率 2从高性能调速要求考虑,应用控制理论,将其组成闭环调速控制系统,满足调速精度、动态响应等指标的要求。 综合所述,利用串级调速系统,是使绕线式异步电动机实现高性能调速的有效办法。用转子串反电动势来代替电阻,吸收转差功率;用双闭环控制提高系统的静、动态性能。把这种用附加电动势的方法将转差功率回收利用的调速称为双闭环串级调速。

晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验报告

晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验报告 一、实验目的 1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 2.掌握晶闸管直流调速系统的参数测试及反馈环节测定方法和测试条件。 二、实验内容 1.测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻 R。 2.测定晶闸管直流调速系统主电路总电感 L。 3.测定直流电动机 - 发电机 - 测速发电机飞轮惯量 GD2。 4.测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 T d。 5.测定直流发电机电动势常数C e和转矩常数 C T。 6.测定晶闸管直流调速系统机电时间常数 T m。 7.测定晶闸管触发及整流装置特性 U d =?(U ct)。 8.测定测速发电机特性 U TG =?(n)。 三、实验设备

四、实验原理 五、实验步骤 (一)测定晶闸管直流调速系统主电路电阻。伏安比较法测量

1. 测量电枢回路总电阻R R=R a + R L + R n (电枢电阻R a、平波电抗器电阻R L 、整流装置内阻R n )(1)不加励磁、电机堵转 (2)合上S1和S2, 调节给定,使输出电压到30%-70%的额定电压 调节电阻,使枢电流80%-90%的额定电流 测定U1和I1。 (3)断开S2 测定U2和I2。 (4)计算电枢回路总电阻 R=(U2-U1)/( I1 - I2) 合上S1和S2测得U1=100V, I1=; 断开S2测得U2=103V,I2=;

R=(U2-U1)/( I1 - I2)=(103V-100V)/电枢电阻 R a (1)短接电机电枢 (2)不加励磁、电机堵转 (3)合上S1和S2, 调节给定,使输出电压到30%-70%的额定电压 调节电阻,使枢电流80%-90%的额定电流 测定U1’和I1’。 (4)断开S2 测定U2’和I2’。 (5)计算 平波电抗器电阻R L和整流装置内阻R n: R L + R n =(U2’-U1’)/(I2’-I1’) 电枢电阻R a :R a =R-(R L + R n) 合上S1和S2测得U1’=95V,I1’= 断开S2测得U2’=97V,I2’= R L + R n =(U2’-U1’)/(I2’-I1’)=(97V-95V)/=R-(R L + R n)=ΩΩ=Ω 3. 平波电抗器电阻 R L (1)短接电抗器两端 (2)不加励磁、电机堵转 (3)合上S1和S2,

三相异步电动机调速系统仿真

- - - 实验报告 课程名称:数字调速 实验项目:三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级:自动化1303班 姓名:任永健学号:130302307 实验室号:实验组号: 实验时间:批阅时间: 指导教师:成绩:

工业大学实验报告 (适用计算机程序设计类) 专业班级:自动化1303班学号:130302307 :任永健 实验名称:三相异步电机恒压频比调速系统仿真 1.实验目的: 熟悉SIMULINK环境。 建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。 2.实验容: 设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统 3. 实验方案(程序设计说明) 异步电机的调速有多种方法,转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式,在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能,工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求,使用起来也相对方便,是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压,采用恒压频比控制,在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变,电动机的所以会机械特性会相对较硬,电动机有较好的调速性能。 正选脉冲宽度调制三相逆变电路,是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置,在调制比与载波比一定的条件下,通过调节外加直流电源的大小就可以获得在额定频率下产生额定电压的正选电压波,通过调节正弦波的频率就可以得到理想的电压频率波,而且调节输入正弦波的频率能得到线性的输出电压幅值。MATLAB在电气领域中的运用随处可见,在这里可以运用MATLAB里的Simulink仿真出具体的模型,通过示波器来观察具体的波形,从而进行进一步的分析。 4. 实验原理(系统的实现方案分析) 首先采用三相双极性SPWM逆变电路产生三相交流电源,全控型器件可以选用IGBT,这样通过调节外加直流电源的大小便可获的理想的输出交流电压源幅值,然后通过改变给定的频率信号来改变异步电机的转速,基本模型如下图所示

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