电力电子设计PPT课件

华中科技大学武昌分校 1 电力电子技术课程设计 华中科技大学武昌分校 2 第十章小功率电力电子电路设计内容及设计方案电力电子电路设计是在学完电力电子技术课程之后的一个实践教学环节 可使学生在理论联系实际 综合分析 理论计算 归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高 从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力 通过一个指定课题的设计过程 使学生初步建立正确的设计思想 熟悉工程设计的一般顺序 规范和方法 提高正确使用技术资料 标准 手册等工具书的独立工作能力 通过设计工作还可培养学生严肃认真 一丝不苟和实事求是的工作作风 树立正确的生产观点 经济观点和全局观点 为学生向工程技术人员过渡打下基础 华中科技大学武昌分校 3 有关电路设计的内容 通常有以下几个方面 根据设计要求确定电气系统方案 绘制系统框图和电气原理草图 测定控制对象参数 主电路参数计算和元器件选择 触发电路的选择与校验 反馈环节的设计计算 安装 调试 修改电路参数 控制电路的精度计算 绘制电气原理总图 列出元器件清单 结构设计 绘制设备安装总图 单元图 印制板元器件布置图等 写出设计使用说明书 对设计进行全面总结 华中科技大学武昌分校 4 题目 10KW直流电动机不可逆调速系统 P203 技术数据 直流电动机 型号 Z3 71额定功率PN 10KW额定电压UN 220V额定电流IN 55A转速nN 1000r min极数2P 4电枢电阻RN 0 5 电枢电感LD 7mH励磁电压UL 220V励磁电流IL 1 6A 要求 调速范围D 10 电流脉动系数Si 10 静差率 5 华中科技大学武昌分校 5 第一篇 设计内容主要需包含 一 确定系统总体调速方案二 确定系统保护方案三 设计主电路并进行参数计算四 设计励磁电路并进行参数计算五 选择晶闸管触发电路并进行分析六 编写设计说明书七 绘制系统电气原理接线图 一律手写 A4纸张 A4绘图纸 华中科技大学武昌分校 6 关于系统整体调速方案 晶闸管直流电动机系统 确定主电路整流电路模型 确定晶闸管触发电路 确定主变压器 电源 联结方式 确定电动机励磁方式 画出直流调速系统框图 华中科技大学武昌分校 7 2 关于保护方案 确定交流侧过电压保护方案 确定直流侧过电压保护方案 确定晶闸管两端的过电压保护方案 确定过电流 du dt di dt保护方案 确定电动机弱磁保护方案 华中科技大学武昌分校 8 3 关于主电路计算 1 主变压器 电源 计算U2 变比K 一次相电流I1 二次相电流I2 容量S 2 晶闸管 计算额定电压 额定电流及型号选择 华中科技大学武昌分校 9 4 关于励磁电路 励磁电路设计 励磁电路元件参数计算 华中科技大学武昌分校 10 5 关于触发电路 1 为使线路简单 工作可靠 装置体积小 选用集成模块KC04组成六脉冲集成触发电路 2 要求详细说明以下几点 芯片主要引脚作用及外围电路基本工作原理 输入输出脉冲关系 触发电路输出端与主电路晶闸管联接图 华中科技大学武昌分校 11 6 关于电抗器的参数计算 电抗器的计算包括以下几部分使负载电流连续的临界电感量 限制电流脉动的电感量 综合考虑 系统实际应串入的电抗器电感量 华中科技大学武昌分校 12 7 参考文献 王兆安 黄俊 电力电子技术 第4版 北京 机械工业出版社 2006故绳谷编 电机及拖动基础 上下册 第3版 北京 机械工业出版社 2005石玉 栗书贤 电力电子技术题例与电路设计指导 北京 机械工业出版社 2000陈伯时编 电力拖动自动控制系统 第2版 北京 机械工业出版社 2004 华中科技大学武昌分校 13 8 关于系统电气原理接线图 是指绘制 10KW直流电动机不可逆调速系统 的最终整体设计方案的电路图 要求采用正规A4型号绘图纸 一律铅笔规范作图 华中科技大学武昌分校 14 主电路选择原则 一般整流器功率在4KW以下采用单相整流电路 4KW以上采用三相整流 第二篇 知识补充 1 关于主电路选择 华中科技大学武昌分校 15 1过电压保护 1 交流侧过电压保护1 阻容保护 在变压器二次侧并入电阻R和电容C 2 关于晶闸管保护环节 华中科技大学武昌分校 16 2 非线性电阻保护 电阻值可变 压敏电阻 一般情况下 为使系统更加精确 往往在交流侧采用双重保护 即阻容保护和非线性保护同时使用 华中科技大学武昌分校 17 2 直流侧过电压保护一般采用非线性保护 即引入压敏电阻 3 晶闸管两端的过电压保护一般采用阻容保护 华中科技大学武昌分校 18 2过电流保护1 快速熔断器 保险丝 2 过电流继电器 当电流超过某一给定值时 继电器衔铁动作 触点断开或闭合 没有特别要求可不使用 华中科技大学武昌分校 19 3晶闸管两端du dt和di dt的抑制保护 1 du dt抑制晶闸管两端并联RC电路 利用电容充电以及对电压的抑制作用实现保护 故也称缓冲电路 实际上在过电压保护的同时就实现了电压变化的抑制 2 di dt抑制在阻容保护中选择适当的电阻可抑制电流的变化 另外比较有效直观的方法就是在每个桥臂上串联一个小电感 一般约几到几十微亨 利用电感对电流的抑制作用实现保护 华中科技大学武昌分校 20 1 励磁电路选择原则 本系统采用调压调速方案 励磁电流应保持不变 故采用三相不可控桥式整流电路供电 电源可从主变压器二次侧引入 2 励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢电压的原则 同时要设有弱磁保护 3 关于励磁电路 华中科技大学武昌分校 21 4 晶闸管直流电动机系统 P84 1 晶闸管直流电动机系统 晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统 是电力拖动系统中主要的一种 也是可控整流装置的主要用途之一 2 对该系统的研究包括两个方面 其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况 其二是由整流电路供电时电动机的工作情况 本节主要从第二个方面进行分析 华中科技大学武昌分校 22 晶闸管直流电动机系统 整流电路接反电动势负载时 负载电流断续 对整流电路和电动机的工作都很不利 通常在电枢回路串联一平波电抗器 保证整流电流在较大范围内连续 如图2 48 图2 48三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形 华中科技大学武昌分校 23 此时 整流电路直流电压的平衡方程为 2 112 式中 RS EM为电动机的反电动势负载平均电流Id所引起的各种电压降 包括 变压器的电阻压降电枢电阻压降由重叠角引起的电压降晶闸管本身的管压降 它基本上是一恒值 整流电压的交流分量则全部降落在电抗器上 晶闸管直流电动机系统 华中科技大学武昌分校 24 根据式 2 115 做出不同a时n与Id的关系 如图2 49所示 图中的值一般为1V左右 所以忽略 可见其机械特性与由直流发电机供电时的机械特性是相似的 是一组平行的直线 其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异 调节a角 即可调节电动机的转速 图2 49三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性 同理 可列出三相桥式全控整流电路电动机负载的机械特性方程为 2 116 晶闸管直流电动机系统 e 华中科技大学武昌分校 25 整流电路为三相半波时 在最小负载电流为Idmin时 为保证电流连续所需的主回路电感量为 mH 2 120 对于三相桥式全控整流电路带电动机负载的系统 有 mH 2 121 L中包括整流变压器的漏电感 电枢电感和平波电抗器的电感 前者数值都较小 有时可忽略 Idmin一般取电动机额定电流的5 10 因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍 因而所需平波电抗器的电感量也可相应减小约一半 这也是三相桥式整流电路的一大优点 晶闸管直流电动机系统 华中科技大学武昌分校 26 华中科技大学武昌分校 27 注意 华中科技大学武昌分校 28 1 任务完成时间 2011 6 7 2011 6 17 2 课程设计报告要求一律手写 用A4型号纸装订 不需要文件夹 图纸型号为正规A4绘图纸 3 成绩由以下方面考核综合给出 出勤情况 设计方案 任务进展 课程设计报告说明书 附设计图纸 学生回答问题情况 答辩考核等 4 申请评优秀的同学必须参加答辩考核 申请评优的同学请在各班学委报名登记 周四17 30前 6月9号 由学委将名单统一发到我邮箱 xcy xu 5 答辩时间地点 17周6月17号上午 地点待定 答辩时需带上设计报告和设计图纸 6 所有同学的设计报告 设计图纸附在最后页 务必周17周五下午 6月17号 15 30前交齐 第三篇 关于考核 华中科技大学武昌分校 29 第四篇 关于辅导答疑 本次课程设计所涉及的知识块主要有 电机知识 电力电子技术知识 自动控制原理 电力拖动自动控制系统知识 本次课程设计是一个实用性很强的工程课题 要求大家将所学的知识融会贯通 具备一定的自主学习能力和独立思考问题 分析问题 解决问题的能力 辅导答疑时间 16周二 四 五下午 17周周二 三