電力電子課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書可逆變流裝置的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 工作單位： 自動(dòng)化學(xué)院 題目： 可逆變流裝置的設(shè)計(jì)初始條件：直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為：40kw，440v，104 ，1000/min，電樞電阻ra0.3，電流過(guò)載倍數(shù)1.5，使用三相橋式反并聯(lián)可逆線路，電機(jī)可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。要求完成的主要任務(wù)：1.三相全控橋式反并聯(lián)可逆線路設(shè)計(jì)（計(jì)算整流變壓器容量，選擇元件的額定參數(shù)）。討論晶閘管電路對(duì)電網(wǎng)及功率因數(shù)的影響。2.觸發(fā)電路設(shè)計(jì)（觸發(fā)電路的選型，同步信號(hào)的定相等）。3.晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)與過(guò)電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)。4.系統(tǒng)原理與環(huán)流分析。5.提供系統(tǒng)電路圖紙至少一張。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)嚴(yán)格按

2、統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅(jiān)決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。應(yīng)畫出單元電路圖和整體電路原理圖，給出系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算過(guò)程，圖紙、元器件符號(hào)及文字符號(hào)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間安排：2011.7.42011.7.5 收集資料2011.7.62011.7.8 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2011.7.92011.7.10 撰寫課程設(shè)計(jì)論文及答辯指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、交通運(yùn)輸、空間技術(shù)、國(guó)防現(xiàn)代化、醫(yī)療、環(huán)保和億萬(wàn)人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，進(jìn)入21世紀(jì)后電力電子技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，因此對(duì)電力電子技術(shù)的研究更為重要。在工業(yè)生產(chǎn)中，需要高性能控制的電力拖動(dòng)場(chǎng)合中，直流

3、電機(jī)不同象限運(yùn)行發(fā)揮重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是利用兩組三相橋式全控整流系統(tǒng)的正反并聯(lián)的可逆電路，計(jì)算得合適的元件參數(shù)和晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)與過(guò)電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)，經(jīng)觸發(fā)電路觸發(fā)后，改變不同的觸發(fā)角，可使電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行：當(dāng)使正組變流器處于整流狀態(tài)時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行；當(dāng)使反組變流器處于整流狀態(tài)時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)就能反向運(yùn)行。關(guān)鍵詞： 直流電動(dòng)機(jī) 晶閘管 變流器 逆變目錄1 設(shè)計(jì)要求11.1 初始條件11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 題目分析12 三相全控橋式反并聯(lián)可逆線路設(shè)計(jì)12.1 三相橋式全控整流電路12.2 三相橋式全控橋帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載22.3 主電路及其工作原理32.4控制方案（環(huán)流分析）43 參數(shù)

4、計(jì)算53.1 變壓器的計(jì)算53.1.1變壓器二次側(cè)相電壓計(jì)算53.1.2變壓器電流計(jì)算53.1.3變壓器容量計(jì)算63.2晶閘管的選擇63.3平波電抗器的選擇73.4系統(tǒng)功率因數(shù)的討論73.5晶閘管對(duì)電網(wǎng)的影響84觸發(fā)電路設(shè)計(jì)95晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)115.1晶閘管過(guò)壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)115.2晶閘管過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)126心得體會(huì)13參考文獻(xiàn)15可逆變流裝置的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)要求1.1 初始條件 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為：40kw，440v，104 ，1000/min，電樞電阻ra0.3，電流過(guò)載倍數(shù)1.5，使用三相橋式反并聯(lián)可逆線路，電機(jī)可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1.三相全控橋式反并聯(lián)可

5、逆線路設(shè)計(jì)（計(jì)算整流變壓器容量，選擇元件的額定參數(shù)）。討論晶閘管電路對(duì)電網(wǎng)及功率因數(shù)的影響。2.觸發(fā)電路設(shè)計(jì)（觸發(fā)電路的選型，同步信號(hào)的定相等）。3.晶閘管的過(guò)電壓保護(hù)與過(guò)電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)。4.系統(tǒng)原理與環(huán)流分析。5.提供系統(tǒng)電路圖紙至少一張。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅(jiān)決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。應(yīng)畫出單元電路圖和整體電路原理圖，給出系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算過(guò)程，圖紙、元器件符號(hào)及文字符號(hào)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1.3 題目分析 先分析三相橋式全控整流電路的工作原理，了解三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載的工作狀態(tài)和不同觸發(fā)角的波形圖，再設(shè)計(jì)出三相橋式反并聯(lián)可逆線路，通過(guò)控制左邊和右邊全控橋的工作狀態(tài)

6、和觸發(fā)角可實(shí)現(xiàn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。2 三相全控橋式反并聯(lián)可逆線路設(shè)計(jì)2.1 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路的原理圖如圖2.1，此電路由變壓器和6個(gè)晶閘管以及負(fù)載組成。變壓器二次側(cè)接成星形，而一次側(cè)接成三角形，避免三次諧波電流入電網(wǎng)。習(xí)慣將其中陰極連接在一起的三個(gè)晶閘管（vt1、vt3、vt5）稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的三個(gè)晶閘管（vt2、vt4、vt6）稱為共陽(yáng)極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按1到6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl管按圖2.1所示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為vt1、vt3、vt5，共陽(yáng)極組中與a、b、c三星電源相機(jī)的三個(gè)晶閘管分別為vt

7、4、vt6、vt2。從后面的分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)関t1-vt2-vt3-vt4-vt5-vt6。按vt1-vt2-vt3-vt4-vt5-vt6的順序，相位依次差60。共陰極組vt1、vt3、vt5的脈沖依次差120。共陽(yáng)極組vt4、vt6、vt2也依次差120。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即vt1與vt4，vt3與vt6， vt5與vt2，脈沖相差180。一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣, 故該電路為6脈波整流電路。晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。圖 2.1 三相橋式全控整流電路圖2.2 三相橋式全控橋帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載 工作在整流狀態(tài)

8、。當(dāng)負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，負(fù)載可看成是一個(gè)支流電壓源，下面分析接反電動(dòng)勢(shì)-電感型負(fù)載的情況。 分析知，只有在變壓器二次側(cè)電壓的絕對(duì)值大于反電動(dòng)勢(shì)e時(shí)，才有晶閘管承受正向電壓，有導(dǎo)通的可能。當(dāng)電感很小時(shí)，當(dāng)，即降至0使晶閘管關(guān)斷。波形在一周期內(nèi)有可能有部分時(shí)間為0的情況，稱為電流斷續(xù)。負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性很軟。為了克服以上缺點(diǎn)，一般在主電路的直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，用來(lái)減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。 逆變和整流的區(qū)別是控制角的不同和直流電動(dòng)勢(shì)的大小。且時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)，且時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。2.3 主電路及其工作原理可逆變流裝置的主電路是

9、由正組和反組并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的可逆運(yùn)行，正組提供正向電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；反組提供反向電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。主電路如下圖2.3所示：圖2.3 主電路圖2.4 主電路工作原理（1）工作原理 主電路工作原理如上圖2.4所示： a.電動(dòng)機(jī)工作在第1象限，正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，正組橋工作在整流狀態(tài)，<90°，em<ud（下標(biāo)1表示正組橋，下標(biāo)2表示反組橋）a b.電動(dòng)機(jī)工作在第2象限，正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，反組橋工作在逆變狀態(tài)，<90°( >90°)，em>ud。b c.電動(dòng)機(jī)工作在第3象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，反組橋工作在

10、整流狀態(tài)，<90°，em<ud。 d.電動(dòng)機(jī)工作在第4象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，正組橋工作在逆變狀態(tài)， <90°( >90°) ， em>ud。（2）由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn) 從1組橋切換到2組橋工作，并要求2組橋在逆變狀態(tài)下工作，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第2象限（之前運(yùn)行在第1象限）作正轉(zhuǎn)發(fā)電運(yùn)行，電磁轉(zhuǎn)矩變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械能經(jīng)2組橋逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng)。 改變2組橋的逆變角，使之由小變大直至=/2（n=0），如繼續(xù)增大，即</2，2組橋?qū)⑥D(zhuǎn)入整流狀態(tài)下工作，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)進(jìn)入第3象限的電動(dòng)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)，其過(guò)程則由第3象限

11、經(jīng)第4象限最終運(yùn)行在第1象限上。2.4控制方案（環(huán)流分析）根據(jù)對(duì)環(huán)流的不同處理方法，反并聯(lián)可逆電路又可分為幾種不同的控制方案，如配合控制有環(huán)流（即=工作制）、可控環(huán)流、邏輯控制無(wú)環(huán)流和錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流等。 對(duì)于=配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)正、反兩組變流器同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖，并嚴(yán)格保證=的配合控制關(guān)系，兩組變流器的輸出電壓平均值相等，且極性相抵，之間沒(méi)有直流環(huán)流；但輸出電壓瞬時(shí)值不等，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)環(huán)流，為防止環(huán)流只經(jīng)晶閘管流過(guò)而使電源短路，必須串入環(huán)流電抗器lc限制環(huán)流。 工程上使用較廣泛的邏輯無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)不設(shè)置環(huán)流電抗器，控制原則是：兩組橋在任何時(shí)刻只有一組投入工作（另一組關(guān)斷），

12、所以在兩組橋之間就不存在環(huán)流；變流器之間的切換過(guò)程是由邏輯單元控制的，故稱為邏輯控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)。 3 參數(shù)計(jì)算3.1 變壓器的計(jì)算由所學(xué)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)所知，很多情況下晶閘管整流裝置所要求的交流電電壓與電網(wǎng)電壓往往不能一致，同時(shí)，為了減小電網(wǎng)與整流裝置的相互干擾，限止高次攜波電流流入電網(wǎng)，還要使整流器主電路與電網(wǎng)隔離，所以需要配置合適的整流變壓器。整流變壓器額定參數(shù)的計(jì)算主要根據(jù)主電路的形式，負(fù)載的大小，輸出直流電壓和負(fù)載電流，求出整流變壓器的二次繞組相電壓、二次繞組電流和容量，然后求出一次側(cè)電流和容量。3.1.1變壓器二次側(cè)相電壓計(jì)算 二次側(cè)相電壓是一個(gè)非常重要的參數(shù)，選擇過(guò)低的時(shí)候，無(wú)法保

13、證輸出額定電壓。選擇過(guò)高，又會(huì)造成控制角加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加成本。由系統(tǒng)要求可知，整流變壓器一、二次線電壓分別為762.1v和440v，由變壓器為接法可知變壓器二次側(cè)相電壓為： 變比為：3.1.2變壓器電流計(jì)算根據(jù)整流電路的不同形式與負(fù)載性質(zhì)，可計(jì)算變壓器一次與二次電流的有效值。如不計(jì)變壓器勵(lì)磁電流，則根據(jù)磁勢(shì)平衡原理可知變壓器一次側(cè)、二次側(cè)電流的關(guān)系為式中：、-變壓器一次側(cè)和二次側(cè)繞組的匝數(shù)； k-變壓器的匝數(shù)比，k=/。對(duì)于普通電力變壓器，一次、二次繞組流過(guò)的是有效值相等的正弦電流，但是對(duì)于整流變壓器，通常一次、二次繞組流過(guò)的是非正弦電流。下面一三相橋式整流電路為例

14、進(jìn)行分析。大電感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流的波形圖如圖2.1.2所示，這種波形為正負(fù)對(duì)稱的矩形波，可分解成基波與各次諧波。由于沒(méi)有直流分量，因此它們都可以通過(guò)變壓器的磁耦合反映到一次繞組中去。所以，和電流波形相似，電動(dòng)機(jī)負(fù)載的額定電流為104a，所以變壓器二次側(cè)額定電流為： 3.1.3變壓器容量計(jì)算所以變壓器的容量分別如下：變壓器次級(jí)容量為： 變壓器初級(jí)容量為： 變壓器容量為： 變壓器參數(shù)歸納如下：初級(jí)繞組三角形接法，；次級(jí)繞組星形接法，；容量選擇為。3.2晶閘管的選擇（1）晶閘管的額定電壓由三相全控橋式整流電路的波形（圖2-4）分析知，晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值 故橋臂

15、的工作電壓幅值為： 考慮裕量，則額定電壓為： （2）晶閘管的額定電流晶閘管電流的有效值為： 考慮裕量，故晶閘管的額定電流為：3.3平波電抗器的選擇在使用晶閘管整流裝置供電時(shí)，其供電電壓和電流中，含有各種諧波成份。當(dāng)控制角增大，負(fù)載電流減小到一定程度時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生電流斷續(xù)現(xiàn)象，造成對(duì)變流器特性的不利影響。當(dāng)負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電流斷續(xù)和直流電動(dòng)機(jī)的脈動(dòng)，會(huì)使晶閘管導(dǎo)通角減小，整流器等效內(nèi)阻增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，換相條件惡化，并且增加電動(dòng)機(jī)的損耗。因此，除在設(shè)計(jì)變流裝置時(shí)要適當(dāng)增大晶閘管和二極管的容量，選擇適于變流器供電的特殊系列的直流電動(dòng)機(jī)外，通常還采用在直流電路內(nèi)串接平波電抗器，以限制

16、電流的脈動(dòng)分量，維持電流連續(xù)。 其中，l（單位為mh）中包括整流變壓器的漏電感、電樞電感和平波電抗器的電感。由題目要求：當(dāng)負(fù)載電流降至20a時(shí)電流仍連續(xù)。所以取20a。所以有： 3.4系統(tǒng)功率因數(shù)的討論三相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)接了平波電抗器，所以負(fù)載電感足以使電流連續(xù)，則電路的工作情況與感性負(fù)載時(shí)相似，即可以根據(jù)感性負(fù)載來(lái)討論功率因數(shù)。設(shè)交流電抗為零，假設(shè)直流電感 為足夠大，。此時(shí)，電流為正負(fù)半周各的方波，三相電流波形相同，且依次相差，其有效值與直流電流的關(guān)系為同樣可將電流波形分解為傅里葉級(jí)數(shù)。以相電流為例，將電流負(fù)、正兩半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)，則有由式(2.3.4)可

17、得電流基波和各次諧波有效值分別為由此可得以下結(jié)論：電流中僅含(為正整數(shù))次諧波，各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。由式(2.3.3)和式(2.3.5)可得基波因數(shù)為電流基波與電壓的相位差仍為，故位移因數(shù)仍為功率因數(shù)即為 3.5晶閘管對(duì)電網(wǎng)的影響晶閘管變流設(shè)備一般都是通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級(jí)電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過(guò)變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個(gè)合適的輸入電壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分，減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓相差不多時(shí)，有時(shí)會(huì)采用

18、自耦變壓器；當(dāng)變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時(shí)，也可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過(guò)要在輸入端串聯(lián)“進(jìn)線電抗器”以減少對(duì)電網(wǎng)的污染。在分析整流電路工作原理時(shí)，我們?cè)?jīng)假設(shè)晶閘管是理想的開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)認(rèn)為其電阻為零，而關(guān)斷時(shí)，認(rèn)為其電阻無(wú)窮大。但事實(shí)上，晶閘管并非是理想的可控開(kāi)關(guān)元件，導(dǎo)通時(shí)有一定的管壓降。晶閘管裝置中的無(wú)功功率，會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)帶來(lái)不利影響：1) 無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。2) 無(wú)功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使設(shè)備和線路的損耗增加。3) 使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功功率負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。晶閘管裝置還會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生危害，包括：1

19、) 諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。2) 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。3) 諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，會(huì)使上述1)和2)兩項(xiàng)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。4) 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確。5) 諧波會(huì)對(duì)臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。由于公用電網(wǎng)中的諧波電壓和諧波電

20、流對(duì)用電設(shè)備和電網(wǎng)本身都會(huì)造成很大的危害，世界許多國(guó)家都發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定限制諧波的規(guī)定。制定這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的基本原則是限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流，把電網(wǎng)諧波電壓控制在允許的范圍內(nèi)，使接在電網(wǎng)中的電氣設(shè)備能免受諧波干擾而正常工作。世界各國(guó)所指定的諧波標(biāo)準(zhǔn)大都比較接近。我國(guó)由技術(shù)監(jiān)督局與1993年發(fā)布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb/t14549-93)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波，并從1994年3月1日起開(kāi)始實(shí)施。4觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 由于這個(gè)課設(shè)的主電路需要12個(gè)晶閘管，所需觸發(fā)控制角多，所以tc787，因?yàn)樗漠愊嗫刂平嵌?。tc787和tc788是采用獨(dú)有的先進(jìn)ic工藝技術(shù)，并參照國(guó)外最新

21、集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計(jì)的單片集成電路。它可單電源工作，亦可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和變流裝置。它們是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上廣泛流行的tca785及kj(或kc)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與tca785及kj(或kc)系列集成電路相比，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)，而且裝調(diào)簡(jiǎn)便、使用可靠，只需一個(gè)這樣的集成電路，就可完成3只tca785與1只kj041、1只kj042或5只kj(3只kj004、1只kj041、1只kj042)(或kc)系列器件組合才能具有的三相移相功能。因此，tc78

22、7/tc788可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相全控、三相過(guò)零等電力電子、機(jī)電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代tca785、kj004、kj009、kj041、kj042等同類電路，為提高整機(jī)壽命、縮小體積、降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。 圖4-2 tc787管腳圖 tc787/tc788的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理框圖如圖2所示。由圖可知，在它們內(nèi)部集成有三個(gè)過(guò)零和極性檢測(cè)單元、三個(gè)鋸齒波形成單元、三個(gè)比較器、一個(gè)脈沖發(fā)生器、一個(gè)抗干擾鎖定電路、一個(gè)脈沖形成電路、一個(gè)脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路。它們的工作原理可簡(jiǎn)述為：經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過(guò)過(guò)零和極性檢測(cè)單元檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，作為內(nèi)部三個(gè)恒流源的控

23、制信號(hào)。三個(gè)恒流源輸出的恒值電流給三個(gè)等值電容ca、cb、cc恒流充電，形成良好的等斜率鋸齒波。鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電壓vr比較后取得交相點(diǎn)，該交相點(diǎn)經(jīng)集成電路內(nèi)部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點(diǎn)以后的鋸齒波或移相電壓的波動(dòng)不影響輸出。該交相信號(hào)與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖(對(duì)tc787為調(diào)制脈沖，對(duì)tc788為方波)信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸入同步信號(hào)相位對(duì)應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號(hào)送到脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路。假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止端的信號(hào)無(wú)效，此時(shí)脈沖分配電路根據(jù)用戶在引腳6設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖(引腳6為高電平)或

24、單脈沖(引腳6為低電平)的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路功率放大后輸出，一旦系統(tǒng)發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止信號(hào)有效，脈沖分配和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的邏輯電路動(dòng)作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的6個(gè)引腳12、11、10、9、8、7輸出全為低點(diǎn)電平。觸發(fā)電路如圖4-2所示：圖4-2 tc787觸發(fā)電路5晶閘管保護(hù)電路設(shè)計(jì)5.1晶閘管過(guò)壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)正常工作時(shí)，晶閘管承受的最大峰值電壓為，超過(guò)此峰值電壓的就算過(guò)電壓。在整流裝置中，任何偶然出現(xiàn)的過(guò)電壓均不應(yīng)超過(guò)元件的不重復(fù)峰值電壓，而任何周期性出現(xiàn)的過(guò)電壓則應(yīng)小于元件的重復(fù)峰值電壓。這兩種過(guò)電壓都是經(jīng)常發(fā)生和不可避免的。因此，在變流過(guò)程中，必

25、須采用各種有效保護(hù)措施，以抑制各種暫態(tài)過(guò)電壓，保護(hù)晶閘管元件不受損壞。抑制暫態(tài)過(guò)電壓的方法一般有三種：用電阻消耗過(guò)電壓的能量；用非線性元件限制過(guò)電壓的幅值；用儲(chǔ)能元件吸收過(guò)電壓的能量。若以過(guò)電壓保護(hù)裝設(shè)的部位來(lái)分，有交流保護(hù)，直流保護(hù)，直流側(cè)保護(hù)和元器件保護(hù)3種。（1）交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)交流側(cè)過(guò)電壓一般都是外因過(guò)電壓，在抑制外因過(guò)電壓的措施中，采用rc過(guò)電壓抑制電路是最為常見(jiàn)的。通常是在變壓器次級(jí)(元件側(cè))并聯(lián)rc電路，以吸收變壓器鐵心的磁場(chǎng)釋放的能量，并把它轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能而儲(chǔ)存起來(lái)。串聯(lián)電阻是為了在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中可以消耗一部分能量并且抑制lc回路可能產(chǎn)生的振蕩。當(dāng)整流器容量較大時(shí)，rc電

26、路也可以接在變壓器的電源側(cè)。其電路圖如圖3.1所示。圖5.1 阻容過(guò)電壓保護(hù)電路（2）直流側(cè)的過(guò)電壓保護(hù)也可以采用阻容電路進(jìn)行保護(hù)，其計(jì)算參數(shù)同交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)。（3）晶閘管換相過(guò)電壓的保護(hù)由于晶閘管在實(shí)際應(yīng)用中一般只承受換相過(guò)電壓，沒(méi)有關(guān)斷過(guò)電壓?jiǎn)栴}，關(guān)斷時(shí)也沒(méi)有較大的，所以晶閘管的緩沖電路就簡(jiǎn)化為了晶閘管的換相過(guò)電壓保護(hù)，即采用rc吸收電路即可。其電路圖如圖3.2所示。圖5.2 晶閘管換相過(guò)電壓保護(hù)電路圖5.2晶閘管過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì) 變流裝置發(fā)生過(guò)電流的原因歸納起來(lái)有如下幾個(gè)方面：(1) 外部短路：如直流輸出端發(fā)生短路。(2) 內(nèi)部短路：如整流橋主臂中某一元件被擊穿而發(fā)生的短路。(3) 可

27、逆系統(tǒng)中產(chǎn)生換流失敗和環(huán)流過(guò)大。(4) 生產(chǎn)機(jī)械發(fā)生過(guò)載或堵轉(zhuǎn)等。晶閘管元件承受過(guò)電流的能力也很低，若過(guò)電流數(shù)值較大而切斷電路的時(shí)間又稍長(zhǎng)，則晶閘管元件因熱容量小就會(huì)產(chǎn)生熱擊穿而損壞。因此必須設(shè)置過(guò)流保護(hù)，其目的在于一旦變流電路出現(xiàn)過(guò)電流，就把它限制在元件允許的范圍內(nèi)，在晶閘管被損壞前就迅速切斷過(guò)電流，并斷開(kāi)橋臂中的故障元件，以保護(hù)其它元件。晶閘管變流裝置可能采用的過(guò)流保護(hù)措施有：交流斷路器；進(jìn)線電抗器；靈敏過(guò)電流繼電器；斷路器；電流反饋控制電路；直流快速開(kāi)關(guān)；快速熔斷器?？砂磳?shí)際需要選擇其中一種或數(shù)種。下圖為快速熔短器進(jìn)行保護(hù)。圖5.3 變流裝置過(guò)流保護(hù)電路6心得體會(huì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十

28、分廣泛，已深入到工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、交通運(yùn)輸、空間技術(shù)、國(guó)防現(xiàn)代化、醫(yī)療、環(huán)保和億萬(wàn)人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，進(jìn)入21世紀(jì)后電力電子技術(shù)的應(yīng)用更加全面，因此對(duì)電力電子技術(shù)的研究更為重要，這已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。電力電子技術(shù)既是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是實(shí)用性很強(qiáng)的一門課程，且具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，因此在教學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位，所以這次的電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)就顯得十分重要與需要。這是一次鍛煉自己設(shè)計(jì)電路的一次很好的機(jī)會(huì)，會(huì)使大家很好的鍛煉動(dòng)手和動(dòng)腦的能力。這次電力電子設(shè)計(jì)中也讓我了解到了電力電子技術(shù)在多方面的應(yīng)用。平常我們上電力電子技術(shù)課時(shí)，老師講的都是理論知識(shí)，沒(méi)有試驗(yàn)的驗(yàn)證與對(duì)比，我感覺(jué)很難理解這些知識(shí)，為了應(yīng)付作業(yè)和考試，我