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1、四川师范高校本科毕业设计V-M 双闭环不行逆直流调速系统设计工学院电气工程及其自动化2021 年 5 月 4 日同学姓名院系名称专业名称班 级学 号指导老师完成时间V-M 双闭环不行逆直流调速系统设计内 容 摘 要在现有地 G-M,V-M,P-M直流调速系统中，V-M （晶闸管 -电动机调速系统）是应用最广，进展最成熟，性能最好地系统.依据晶闸管地特性，可以通过调剂掌握角地大小来转变电压 .此题中，采纳电流，转速双闭环地掌握电路实现直流电动机地不行逆调速.本文第一确定整个系统框图和方案.然后设计主电路地结构形式和各部件参数，包括整 流变压器、晶闸管、电抗器和爱护电路地参数运算.在调速系统中地主
2、电路采纳三相全控整流电路供电 .接着进行驱动电路地设计.最终设计掌握电路，即电流，转速双闭环调速掌握器.系统中设置两个调剂器，分别调剂转速和电流，即引入转速负反馈和电流负反馈，实行串级掌握 .电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环.形成转速、电流双闭环调 速系统 .依据多环掌握系统地一般原就：从内环开头，逐步向外扩展.即先从电流环开头 .然后分析结构形式和设计各元部件，运算参数，包括给定电压、转速调剂器、电流调剂器、检测电路、触发电路和稳压电路地参数，最终采纳MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行仿真分析，从而得到较为抱负地系统框图.依据系统框图，使用POWER SYSTEM
3、 模块进行直流双闭环系统地仿真.关键词：双闭环；转速调剂器 ASR ； 电流调剂器 ACRDouble closed loop DC reversible speed control system design AbstractAmong the existing D.C speed controlled system of G-M, V-M, P-M, V-M is the most widely used，most mature development and the best performance system. Based on the characteristic ofthyris
4、tor, it adjusts voltage by regulating the trigger angle“”r sopfeSeCd R. In paper, D.C motcontroller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit.Firstly, determines the entire design the plan and the diagram. Secondly, make sure the structure of power circuit and the design
5、 of elements , and calculate the element parameter, including rectifier transformer, thyristor, reactor and protection circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. Finally, actuates the electric circuit the design including to trigger the electric
6、 circuit and the pulse. The paper mainly focuseson the design of controller circuit.Establish two regulators in the system, adjusts the rotational speed and the electric current separately, namely introduces the rotationalspeed negative feedback and the electriccurrent negative feedback separately,
7、between the two implements the nesting joint .Theprinciplesof multiloop control system ： start from the inner loop as current loop to the outside. Make sure the structure of the circuitand design the elements firstly,then, calculate the element parameter, including the settling voltage, speed regula
8、tor, current regulator etc. Secondly,the paper simulatethe speed control system with SIMULINK to get the ideal chart. At last draw the electric diagram of the speed control circuit and use POWER SYSTEM for system simulation.key words ：two closed-loop ； ASR ； ACR目录前言01 绪论11.1 直流调速系统地概述11.2 讨论课题地目地和意义
9、11.3 设计内容和要求11.3.1 设计要求21.3.2 设计内容21.3.3 技术参数22 双闭环直流调速系统设计框图23 系统电路地结构形式和双闭环调速系统地组成33.1 主电路地挑选33.2 双闭环调速系统地组成53.3 稳态结构框图和动态数学模型73.3.1 稳态结构框图73.3.2 动态数学模型84 主电路各器件地挑选和运算94.1 变流变压器容量地运算和挑选94.2 整流元件晶闸管地选型114.3 电抗器地挑选124.4 主电路爱护电路设计134.4.1 过电压爱护设计134.4.2 过电流爱护设计165 驱动电路地设计185.1 晶闸管地触发电路185.2 脉冲变压器地设计20
10、6 双闭环调速系统调剂器地动态设计216.1 电流调剂器地设计226.2 转速调剂器地设计237 基于 MATLAB/SIMULINK地调速系统地仿真277.1 基于 MATLAB/SIMULINK地动态系统地仿真277.2 使用 POWER SYSTEM模块地双闭环系统仿真30致谢34参考文献34附表35附图36V-M 双闭环不行逆直流调速系统设计前言直流调速是现代电力拖动自动掌握系统中进展较早地技术.在 20 世纪 60 岁月，随着晶闸管地显现，现代电力电子、掌握理论和运算机技术地结合促进了高效、高性能地动力.尽管现在沟通调速快速进展，技术越趋成熟，沟通电机地经济性和易爱护性使其广受欢迎.
11、但是直流电机调速系统以其良好地起、制动性能和调速性能仍有宽阔地市场，它易于在大范围内平滑调速，且调速后地效率很高.该掌握器具有调速平稳，安全牢靠，提高生产效率； 直流电机正反转掌握简便；可以实现数字掌握.同时，建立在反馈掌握理论基础上地直流调速原理也是沟通调速掌握地基础.直流电动机地转速和其它参量地关系可用式1 表示U - IR/K en（ 1）式中 n 表示转速， U 表示电枢电压， I 表示电枢电流， R 表示电枢回路总电阻，表示励磁磁通， Ke 是由电机结构打算地电动势常数.由此可知，有三种方法调剂转速，转变电枢供电电压、励磁磁通和电枢回路电阻.对于要求在肯定范畴内无级平滑调速地系统来说
12、， 以调剂电枢电压方式为最好.转变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能平滑调速，但是调速范畴不大，往往只能协作调压方案，在基速（即电动机额定转速）以上作小范畴地升速.因此，自动掌握地直流调速系统往往以变压调速为主.调剂电枢供电电压需要特地地可控直流电源 .常见地有旋转变流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器.静止可控整流器能克服旋转变流机组设备多、体积大、费用高、效率低、噪声等缺点.可以是单相、三相或更多相数，半波，全波和桥式等类型，通过调剂动身装置GT 地掌握来移动触发脉冲地相位，即可转变整流电压，实现平滑调速.以毫秒级地快速性提高了系统地动态性能.在 V-M 系统中，仅用触发装置G
13、T 地掌握电压来调剂电动机转速，是开环掌握地调速系统，假如对静差率要求不高地话，在肯定范畴内也能实现无极调速.但是要求肯定地静差率时，需要引入反馈，闭环掌握.从而得到更硬地机械特性.在增设检测和反馈装置和电压放大器地条件下可以保证静差率要求并且提高调速范畴.转速闭环调速系统具有三个基本特点：被调量有静差，抗击扰动与听从给定，系统精度依赖于给定和反馈检测精度.1 绪论1.1 直流调速系统地概述近几十年，直流电机调速掌握日新月异.第一实现了整流器地更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久地直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大地跃进 .同时，掌握电路已经实现高集成化、小型化、高
14、牢靠性及低成本.以上技术地应用， 使直流调速系统地性能指标大幅提高，应用范畴不断扩大.直流调速技术不断进展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度地电气传动领域中仍旧难以替代.直流调速是指人为地或自动地转变直流电动机地转速,以满意工作机械地要求.从机械特性上看 ,就是通过转变电动机地参数或外加工电压等方法来转变电动机地机械特性,从而转变电动机机械特性和工作特性地交点,使电动机地稳固运转速度发生变化.直流电动机具有良好地起、制动性能，宜于在广泛范畴内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动地领域中得到了广泛地应用
15、 .直流调速系统在生产生活中有着举足轻重地作用.1.2 讨论课题地目地和意义采纳转速负反馈和PI 调剂地单闭环直流调速可以保证系统稳固地前提下实现转速无静差.但是假如对系统要求较高，比如要求快速起制动，突加负载动态速降小等，单闭环无法 满意 .缘由是单闭环不能随便掌握电流和转矩地动态过程，在单闭环中，电流截止负反馈是特地用来掌握电流地，但是只能在超临界电流值Idcr 后靠剧烈地负反馈作用限制电流地冲击，并不能很抱负地掌握电流淌态波形.因此，在双闭环系统中，为了实现在答应条件下地 最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm 地恒流过程 .采纳某个物理量地负反馈就可以保持该量基本不变，采纳
16、电流反馈应当近似恒流.利用转速，电流调剂器，为了获得更好地静动态性能，两个调剂器都采纳PI 调剂 . 是从而可以实现：在起动过程中，只有电流反馈，无转速反馈.在稳态时，只有转速反馈，无电流反馈.1.3 设计内容和要求1.3.1 设计要求1. 该调速系统能进行平滑地速度调剂，负载电机不行逆运行，具有较宽地转速调速范围（ D10 ），系统在工作范畴内能稳固工作.2. 系统静特性良好，无静差（静差率S2 ） .3. 动态性能指标：转速超调量n8%，电流超调量i5%，动态最大转速降n8 10% ，调速系统地过渡过程时间（调剂时间）4. 系统在 5% 负载以上变化地运行范畴内电留恋续.ts1s .5.
17、调速系统中设置有过电压、过电流爱护，并且有制动措施.1.3.2 设计内容1. 依据题目地技术要求，分析论证并确定主电路地结构形式和闭环调速系统地组成， 画出系统组成地原理框图.2. 调速系统主电路元部件地确定及其参数运算（包括有变压器、电力电子器件、平波电抗器与爱护电路等）.3. 驱动掌握电路选型设计（模拟触发电路、集成触发电路、数字触发电路）. 4动态设计运算：依据技术要求，对系统进行动态校正，确定ASR 与 ACR 调剂器结构形式进行参数运算，使调速系统工作稳固，满意动态性能指标地要求.5 绘制 V M 双闭环直流不行逆调速系统电器原理图（要求用运算机绘图），并用Orcad 或 Matla
18、b 软件进行拖动掌握系统仿真以及硬件仿真.（建立传递函数方框图），并讨论参数变化时对直流电动机动态性能地影响.1.3.3 技术参数1. 晶闸管整流装置：Rrec0.15%， Ks=30.2. 负载电机额定数据：1.5 .UN220V， IN17 A ， nN2500r/ min， Ra0.99，3. 系统主电路：R1.8， Tm0.176 s .2 双闭环直流调速系统设计框图直流电机地供电需要直流电，在生活中直接供应地三相沟通380V 电源，因此要进行整流，就本设计采纳三相桥式整流电路变成三相直流电源，最终达到要求把电源供应应直流电动机 .如图 1 设计地总框架 .三 相 沟通 电三相桥式整流
19、电路直 流 电 动整流供电爱护电路驱动电 路双 闭 环 直 流 调 速图 1 双闭环直流调速系统设计总框架三相沟通电路地交、直流侧及三相桥式整流电路中晶闸管中电路爱护有电压、电流爱护.一般爱护有快速熔断器，压敏电阻，阻容式.依据不同地器件和爱护地不同要求采纳不同地方法 .依据选用地方法，分别运算爱护电路地各个器件地参数.驱动电路是电力电子主电路与掌握电路之间地接口，是电力电子装置地重要环节，对 整个装置地性能有很大地影响.采纳性能良好地驱动电路，可使是电力电子器件工作在较抱负地开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置地运行效率、牢靠性和安全性都有重要地意义 .驱动电路地基本任务，就是就将信
20、息电子电路穿来地信号依据其掌握目标地要求，转换为加在电力电子器件掌握端和公共端之间，可以使其开通或关断地信号.本设计使用地是晶闸管，即半控型器件.驱动电路对半控型只需要供应开通掌握信号.对与晶闸管地驱动电路叫作触发电路 .所以对晶闸管地触发电路也是重点设计.直流调速系统中应用最一般地方案是转速、电流双闭环系统，采纳串级掌握地方式.转速负反馈环为外环，其作用是保证系统地稳速精度.电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机地转距掌握，同时又能实现限流以及改善系统地动态性能.转速、电流双闭环直流调速 系统在突加给定下地跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好.本课题设计主要是设计双闭环
21、地中两个调剂器参数运算与检测.最终是用 MATLAB/SIMULINK对整个调速系统进行了仿真分析.3 系统电路地结构形式和双闭环调速系统地组成3.1 主电路地挑选直流调速系统常用地直流电源有三种旋转变流机组；静止式可控整流器；直流斩波器或脉宽调制变换器.机组供电地直流调速系统在20 世纪 60 岁月以前曾广泛地使用着，但该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当地旋转电机仍要仪态励磁发电机，因此设备多，体积大，费用高，效率低.1957 年晶闸管问世，已生产成套地晶闸管整流装置，即图2 晶闸管 -电动机调速系统简称 V-M 系统 地原理图 .通过调剂惩罚装置GT 地掌握电压Uc
22、来移动触发脉冲地相位，即可转变平均整流电压U d ，从而实现平滑调速 .和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不仅在经济性和牢靠性上都很大提高，而且在技术性能上也现实出较大地优越性.图 2 V M 系统原理图直流斩波器 -电动机系统地原理图示于图3，其中 VT 用开关符号表示任何一种电力电子开关器件， VD 表示续流二极管 .当 VT 导通时，直流电源电压US 加到电动机上；当VT关断时，直流电源与电机脱开，电动机电枢经VD 续流，两端电压接近于零.如此反复，得到电枢端电压波形 uf t ，如图 4 所示,似乎是电源电压US 在 ton 时间内被接上 ,又在 T-ton 时间内被
23、斩断 ,故称 “斩波 ”这.样，电动机得到地平均电压为Udton USUST（ 2）式中 T功率开关器件地开关周期；ton开通时间；- 占空比，tonTtonf ，其中为开关频率 .图 3 直流斩波器 -电动机系统原理图图 4 波形图因此，依据本设计地要求应挑选其次个可控直流电源.对于要求在肯定范畴内无级平滑调速地系统来说，以调剂电枢供电电压地方式为最好，自动掌握地直流调速系统往往以调压调速为主，依据晶闸管地特性，可以通过调剂控制角 大小来调剂电压 .当整流负载容量较大或直流电压脉动较小时应采纳三相整流电路， 其沟通侧由三相电源供电 .三相整流电路中又分三相半波和全控桥整流电路，由于三相半波整
24、流电路在其变压器地二次侧含有直流重量，故不采纳，本设计采纳了三相全控桥整流电路来供电，该电路是目前应用最广泛地整流电路，输出电压波动小，适合直流电动机地负载，并且该电路组成地调速装置调剂范畴广，能实现电动机连续、平滑地转速调剂、电动机不行逆运行等技术要求 .主电路原理图如图 5 所示图 5 主电路原理图三相全掌握整流电路由晶闸管VT1 、VT3 、 VT5 接成共阴极组，晶闸管VT4 、VT6 、VT2接成共阳极组，在电路掌握下，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地晶闸管，以及接在电路共阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲地晶闸管，同时导通时，才构成完整地整流电路.晶闸管地掌握角
25、都是，在一个周期内6 个晶闸管都要被触发一次，触发次序依次为：VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 ，晶闸管必需严格按编号轮番导通， 6 个触发脉冲相位依次相差60O，只有这样才能使电路正常工作.为了使元件免受在突发情形下超过其所承担地电压电流地侵害，电路中加入了过电压、过电流等爱护装置.3.2 双闭环调速系统地组成速度与电流双闭环调速系统是20 世纪 60 岁月在国外显现地一种新型地调速系统.70 岁月以来 , 在我国地冶金、机械、制造以及印染工业等领域得到日益广泛地应用.双闭环调速系统是由单闭环自动调速系统进展而来地.单闭环调速系统使用了一个比例 积分调剂器组成速度调剂器可以得到
26、转速地无静差调剂.从扩大调速范畴地角度来看, 单环系统已能基本上满意生产机械对调速地要求.但是 , 任何调速系统总是需要启动与停车地, 从电机能承担地过载电流有肯定限制来看, 要求启动电流地峰值不要超过答应数值.为达到这个目地 , 采纳电流截止负反馈地系统, 它能得到启动电流波形 , 见图 6中实线所示 .波形地峰值正好达到直流电动机所答应地最大冲击电流I dm , 其启动时间为t1 .图6 带有截止负反馈系统启动电流波形实际地调速系统 , 除要求对转速进行调整外, 很多生产机械仍提出了加快启动和制动过程地要求 , 例如可逆轧钢 , 龙门刨床都是常常处于正反转工作状态地, 为了提高生产率 ,
27、要求尽量缩短过渡过程地时间.从图 6启动电流变化地波形可以看到, 电流只在很短地时间内就达到了最大答应值Idm , 而其他时间地电流均小于此值, 可见在启动过程中,电机地过载才能并没有充分利用 .假如能使启动电流按虚线地势状变化, 充分利用电动机地过载才能, 使电机一直在较大地加速转矩下启动, 启动时间就会大大缩短 , 只要t 2 就够了 .上述设想提出一个抱负地启动过程曲线 , 其特点是在电机启动时 , 启动电流很快加大到答应过载才能值I dm , 并且保持不变 , 在这个条件下 , 转速 n得到线性增长 , 当开到需要地大小时 , 电机地电流急剧下降到克服负载所需地电流Ifz 值,对应这种
28、要求可控硅整流器地电压在启动一开头时应为I dmR ,随着转速 n地上升 ,U也上升， UI dmRCen, 达到稳固转速时 , UI fzRCen.这就要求在启动过程中把电动机地电流当作被调剂量, 使之爱护在电机答应地最大值Idm , 并保持不变 .这就要求一个电流调剂器来完成这个任务.带有速度调剂器和电流调剂器地双闭环调速系统便是在这种要求下产生地.如下图 7图 7 转速、电流双闭环直流调速系统原理框图（注 : ASR 转速调剂器UPE电力电子装置Un* 转速给定电压Un 转速反馈电压Ui* 电流给定电压 Ui 电流反馈电压）为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两个调剂器
29、，分别调剂转速和电流，二者之间实行串级联接，如图7 所示.这就是说把转速调剂器地输出当作电流调剂器地输入，再用电流调剂器地输出去掌握晶闸管整流器地触发装置.从闭环结构上看， 电流调剂环在里面，叫内环；转速调剂环在外边，叫做外环.这样就形成了转速、电流双闭环调速系统 .为了获得良好地静、动态性能，双闭环调速系统地两个调剂器都采纳PI 调剂器 .采纳PI 型地好处是其输出量地稳态值与输入无关，而是由它后面环节地需要打算地.后面需要 PI调剂器供应多么大地输出值，它就能供应多少，直到饱和为止.双闭环调速系统地静特性在负载电流小于最大电流I d max时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要调剂作用
30、.当负载电流达到I d max后，转速调剂器饱和，电流调剂器起主要调剂作用，系统表现为电流无静差，得到过电流地自动爱护.这就是采纳了两个PI调剂器分别形成内、外两个闭环地成效.3.3 稳态结构框图和动态数学模型3.3.1 稳态结构框图为了分析双闭环调速系统地静特性，必需先绘出它地稳态结构框图，如下图8 所示.电流调剂器和转速调剂器均为具有限幅输出地PI 调剂器，当输出达到饱和值时，输出量地变化不再影响输出，除非产生反向地输入才能使调剂器退出饱和.当输出未达到饱和时，稳态地输入偏差电压总是为零.正常运行时，电流调剂器设计成总是不会饱和地，而转速调剂器有时运行在饱和输出状态，有时运行在不饱和状态.
31、IdU* n+ASRU* i+Ui-ACRUcUPERUd0+-EnKs1/Ce-Un图8 双闭环直流调速系统地稳态结构框图 转速反馈系数；电流反馈系数分析静特性地关键是把握这样地PI 调剂器地稳态特点，一般存在两种状况：饱和 输出达到限幅值 .即饱和调剂器临时隔断了输入和输出间地联系，相当于使该调剂环开环.不饱和 输出未达到限幅值.即 PI 地作用使输入偏差电压U 在稳态时总为零 .实际上，在正常运行时，电流调剂器是不会达到饱和状态地.因此，对于静特性来说，只有调速调剂器饱和与不饱和两种状况：（ 1）转速调剂器不饱和：稳态时，他们地输入偏差电压都是零，因此*nU nn 0 ，而得到下图 9
32、静特性地 CA 段.*（ 2 ）转速调剂器饱和：输出达到限幅值U im ，转速外环呈开环状态，转速地变化对系统 不再 产 生 影 响 . 双 闭 环 系 统 变 成 一 个 电 流 无 静 差 地 点 电 流 闭 环 调 节 系 统 . 稳 态 时*IdU imIdm，从而得到下图 9 静特性地 AB 段.这样地静特性明显比带电流截止负反馈地单闭环系统静特性好.然而，实际上运算放大器地开环放大系数并不是无穷大，特殊是为了防止零点漂移而采纳“准 PI 调剂器 ”时，静特性地两段实际上都 N 略有很小地静差，见图9 地虚线 .nn0CAOIdNBIdmId图 9 双闭环直流调速系统地静特性I dI
33、dmASR 主导，表现为转速无静差I dIdmACR 主导，表现为电流无静差（过电流爱护）3.3.2 动态数学模型如下图 10 表示双闭环直流调速系统地动态框图，WASR s 和WACR s 分别表示转速调节器和电流调剂器地传递函数.在分析双闭环直流调速系统地动态性能时，着重分析电机地 起动过程及抗扰动性能.在起动过程中转速调剂器ASR 经受了不饱和、饱和、退饱和三种情形，抗扰动性能包括抗负载扰动和抗电网电压扰动地性能.在起动过程有三个特点：随着ASR 地饱和与不饱和，整个系统处于完全不同地两种状态 .当 ASR 饱和时，转速环开环，系统表现为恒值电流调剂地单闭环系统；当 ASR 不饱和时，转
34、速环闭环，整个系统是一个无静差调速系统，而电流内环就表现为电流随动系统. 这就是饱和非线性掌握地特点 .准时间最优掌握即恒流升速阶段，电流保持恒定，一般选择为答应地最大值，以便充分发挥电机地过载才能，是起动过程尽可能地最快.转速超调： 由于采纳了饱和非线性掌握，起动过程终止进入转速调剂阶段后，必需使转速调剂器退出饱和状态 .依据 PI 调剂器地特性，只有使转速超调，ASR 地输入偏差电压为负值，才能使 ASR 退出饱和 .即采纳 PI 调剂器地双闭环调速系统地转速动态响应必定有超调.U* n-I dLn1T0ns+ 1+1T0is+1 U * i+Ks-U nASR-UiACRU cT s+1
35、sUd01/RTl s+ 1Id+RTms1CeET0is+ 1T0ns+1图 10 双闭环调速系统地动态结构框图Toi 电流反馈滤波时间常数Ton 转速反馈滤波时间常数在实际动态系统中，常增加滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号地滤波环节 .由于电流检测信号中常含有沟通重量，为了不使它影响到调剂器地输入，需加低通滤波.这样地滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数Toi按需要选定，以滤平电流检测信号为准然而，在抑制沟通重量地同时，滤波环节也推迟了反馈信号地作 用，为了平稳这个推迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数地惯性环节，称作 给定滤波环节 .其意义是，让给
36、定信号和反馈信号经过相同地延时，使二者在时间上得到恰当地协作，从而带来设计上地便利.由测速发电机得到地转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用Ton 表示 .依据和电流环一样地道理，在转速给定通道上加入时间常数为Ton 地给定滤波环节 .4 主电路各器件地挑选和运算4.1 变流变压器容量地运算和挑选在一般情形下，晶闸管装置所要求地沟通供电电压与电网电压往往不一样；此外，为了尽量减小电网与晶闸管装置地相互干扰，要求它们相互隔离，故通常要配用整流变压 器，这里选项用地变压器地一次侧绕组采纳 联接，二次侧绕组采纳Y 联接 .S 为整流变压器地总容量，S 为变压器一次侧地容量，U 1
37、为一次侧电压,I 1 为一次侧电流, S2 为变压器二次侧地容量，U 2 为二次侧电压，I 2 为二次侧地电流，m1 、m2 为相数，以下就是各量地推导和运算过程.为了保证负载能正常工作，当主电路地接线形式和负载要求地额定电压确定之后，晶闸管沟通侧地电压U 2 .U 2 只能在一个较小地范畴内变化，为此必需精确运算整流变压器次级电压影响 U 2 值地因素有：(1) U 2 值地大小第一要保证满意负载所需求地最大电流值地I d max .(2) 晶闸管并非是抱负地可控开关元件，导通时有肯定地管压降，用3变压器漏抗地存在会产生换相压降.VT 表示 .(4) 平波电抗器有肯定地直流电阻，当电流流经该
38、电阻时就要产生肯定地电压降.(5) 电枢电阻地压降 .综合以上因素得到地U 2 精确表达式为：U N1ra 1nU T U 2IdCU K %100（ 3）A BId max I d式中 AUd0表示当掌握角U 20 时，整流电压平均值与变压器次级相电压有效值之比；BUdUd 0表示掌握角为时和0 时整流电压平均值之比；C 是与整流主电路形式有关地系数；UK % 为变压器地短路电压百分比， 千伏安地变压器取 UK %5 10 ；100 千伏安以下地变压器取UK %5 ， 100 1000为电网电压波动系数较小值；.通常取 0.9 1.05 ,供电质量较差，电压波动较大地情形应取raI NRUN
39、表示电动机电枢电路总电阻R 地标么值nUT 表示主电路中电流经过几个串联晶闸管地管压降.I d max- 负载电流最大值；Id maxIdN 所以I d max,表示答应过载倍数.IdN对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转,运算所得 U 2 应有肯定地裕量,依据体会所知 ,公式中地掌握角应取 300 为宜 .0.09 ， A2.34 ， Bcoscos3032 ， C0.5 , UK %5 ，（其中A 、B、C 可以查表 1 中三相全控桥）表 1变流变压器地运算系数整流电路单相双半 单相半控桥波带平稳电抗单相全 三相半波 三相半控桥三相全控桥 器地双反星控桥形BU/ Ucos1co
40、s2coscos1cos2cosI d maxAU d 0/ U 20.90.90.91.172.342.341.17dd 0cosC0.7070.7070.7070.8660.50.50.5KI 2I 2 / I d0.707110.5780.8160.8160.289r aINR UN171.82200.139（4）以下为运算过程和结果：U1r I d max1nUINaTUd22010.1391.5121136.8V（ 5）2A BCUK %I d max 2.340.930.551.5100I d2100这里可以取 U 2140V.实际选取为标准变压器时可以通过转变线圈匝数来实现.依据
41、主电路地不同地接线方式，由表1 查得K 12I 20.816即得出二次侧电流地有Id效值 I 2KI 2Id ,从而求地、出变压器二次侧容量S2m2U 2 I2 . 而一次相电流有效值I 1I 2 /U 1 / U 2 ，所以一次侧容量 S2m2U 2 I 2 .一次相电压有效值U1 取决于电网电压 .所以变流变压器地平均容量为和负载电流平均值之比.S1 S1S2 . KI 22为各种接线形式时变压器次级电流有效值对于本设计KI 2K I 2 取 0.816,且忽视变压器一二次侧之间地能量损耗，故I 2依据整流变压器地特性，即KI 2I N1.50.8161720.8 A（ 6）m1U 1I 1m2U 2I 2m 取 3，所以1U 1I 11U 2 I 2 ，所以整流变压器地容量为：S S1 2S2m1U 1I 12m2U 2I 2m2U 2 I 2（ 7）Sm1U 1I 1314065.48427.5 KVA（ 8）设计时留取肯定地裕量，可以取容量为30KV A 整流变压器 .4.2 整流元件晶闸管地选型正确挑选晶闸管能够使晶闸管装置在保证牢靠运行地前提下降低成本. 挑选晶闸管元件主要是挑选它地额定电压UTM和额定电流IT AV .第一确定晶闸管额定电压UTM，晶闸管额定电压必需大于元件在电路