郑州航空工业管理学院
电力电子课程设计说明书
2008 级 电气工程及其自动化 专业 0806073班级
题 目基于三相桥式全控整流电路的可逆直流电力拖动系统 姓 名 学号
指导教师 职称
二零一一 年 六 月 十九 日
一 .设计题目：基于三相桥式全控整流电路的可逆直流电力拖动系统 二 .设计条件：
（1）电网：380V，50Hz；
（2）直流电机额定功率17Kw、额定电压220V、额定电流90A、额
定转速1500r/min；
（3）变压器漏感：0.5mH。 三 .设计任务：
（1）晶闸管的选型。
（2）电源变压器参数的计算。 （3）平波电抗器的计算。
（4）控制角移相范围的计算。 （5）主电路图的设计。 四 .设计要求：
根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大平均电流,最大有效电流，选择晶闸管的额定电流。
（1）分析晶闸管可能承受的最大正压，最大反压，选择晶闸管的额定
电压。
（2）计算电源变压器的变比，容量。
（3）计算平波电抗器的电感值，保证电流连续。
（4）根据设计条件，计算换相重叠角、最小逆变角、最小控制角，取
得控制角移相范围。
（5）画出完整的主电路图。
五 .设计内容：
1. 根据设计条件计算晶闸管可能流过的最大平均电流,最大有效电流，选择晶闸管的额定电流，分析晶闸管可能承受的最大正压，最大反压，选择晶闸管的额定电压；即晶闸管的选型。
因为是三相桥式全控整流电路，所有的计算公式都按三相桥式全控整流电路的进行计算，从而得到电路的各个参数。
（1）电压计算：由于是三相桥式全控整流电路，所以晶闸管可能承受的最大正反向电压是变压器二次侧电压的6倍，因为电动机的额定电压是220V，根据
Ud=2.34U2cos?,所以当??0?时，最小的U2=Ud/2.34 cos?=94.0V，取
U2?115V，所以晶闸管可能承受的最大正反向电压为6U2=281.69V。
（2）电流计算：因为流过电动机的额定电流就是平均电流，因为负载最大平均电流应当在电动机额定电流的1.5倍～2倍之间，所以二次回路中负载的最大平均电流为Idmax=2IN=2*90=180(A)，所以流过晶闸管的最大平均电流为
IdTmax?13Idmax?60(A)最大有效值ITmax?13Idmax?103.93(A)，所以流过晶闸管
的额定电流IT?AV??ITmax1.57?66.2(A)。
所以晶闸管可能承受的最大正反电压为281.69（V），最大额定电流为66.2（A），考虑晶闸管电压要用2～3倍的安全余量，选用晶闸管的通态平均电流为其实际正常平均值的1.5～2倍，使之有一定的安全余量，因此晶闸管的选型为额定电压600V，额定电流IT(AV)=140A。
2. 计算电源变压器的二次侧流过的最大有效电压，计算变压器的变比，计算变压器的额定容量。
（1）根据Ud=2.34U2cos?,所以U2=Ud/2.34 cos?=94.0V.考虑到余量的问题，变压器二次侧的额定电压U2选为130V。 （2）二次侧最大有效电流的计算：根据I2?2I?0.816I?73.44(A)
d3d（3）容量的计算：根据S?3U2I2?3?130?73.44?28641.8(VA)根据所算的容量，考虑到变压器的实际情况所以选择容量为30KVA的变压器。 （4）变比的计算：根据n?
U1U2?380130?2.921，可以得到变比为n=2.92:1.
（5）计算电流、电压的波形图：
3. 根据电路参数计算平波电抗器的电感值，从而保证电流的连续。 为了保证电流的连续，平稳负载电流的脉动，一般在电路中要增加平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，平波电抗器要选择合适的电感值从而保证电流的连续。至于三相全控桥式整流电动机负载的系统，在电流断续的最高理想转速为
2U2LCe'，当负载电流为最小临界值时，为保证电流的连续，电枢回路
U2Idmin中应有的电感量L（mH）的表达式为L?0.693，最小电流一般取得电动机
额定值的500?1000（这里取得为500），即Idmin?500IN?4.5(A)，代入公式中可以的到L=18（mH）。
4. 根据设计条件，计算最小逆变角，从而估算出最小控制角，取得控制角的移相范围。
为了防止逆变失败，不仅逆变角?不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。逆变时允许采用的最小?角应等于?min??????'式中，
?为晶闸管的关断时间tp折合的电角度；?'为安全欲量角。
晶闸管的关断时间tp，大的可达200--300?m,折算到电角度?约4??5?。至于重叠角?，它随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。
根据一般中小型可逆直流拖动的运行经验，?'约取10?。
至于重叠角?，其值约15?～20?，这样最小?一般取30?～35?。重叠角?与
Id和XB有关，当电路参数确定后，重叠角就有定值。逆变时要求?min>?,故存在
IdXB如下关系：cos?min?1?2U2sin?m。因为是三相桥式全控整流电路，所以每个
周期内有6个波头，m=6，将Idmax，XB，U2的值代入到公式中可得
?cos?min?0.8436，从而得到?min>32.54。
还需指出的是，在应用晶闸管交流器的可逆直流拖动系统中，由于限制逆变角不得小于?min，为此整流控制角也必须不得小于?min。所以?min??min,从而保证电路从整流到逆变时，保证调节?总能使交流器输出的最大逆变电压和电枢电动势的最大值相平衡，满足EM?Ud的条件，避免产生过电压。因此，控制角的移相范围：1.晶闸管在整流状态时，控制角?的移相范围（35?～90?），保证在一定范围能恒导通。2. 晶闸管在逆变状态时，逆变角?的移相范围（35?～90?）。
5. 主电路图
6. 检验
经检验，当取变压器二次侧电压为130V，整流控制角?取33?时，
Ud?2.34U2cos??2.34?130?cos33?249.18?V，能达到电动机的额定电压，符
合要求。
五、心得体会
通过这次课程设计使我掌握了做科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，现将感受总结如下：
首先，我学会了对相关科技文献的检索，一切科学研究都是建立在前人研究的基础之上的。因此，对于相关文献资料的检索显得尤为重要。在现代社会中，随着计算机的普及以及网络技术的发展，，对于文献的检索已经从图书馆的纸质资料转移到网络平台下的电子文档。通过课程设计，我详细的学习并掌握了中国知网、万方数据库等数据库的检索与使用。
其次，对于外文资料的翻译与理解。由于我国科技水平的限制以及英语在世界范围内的普及，前沿的科技文献都是用英语给出的，给我们非英语国家造成了一定的不便。这就要求我们在科研工作中必须能够快速准确的阅读理解并翻译英文文献资料。在这次毕业设计中，我所接触的文献资料主要是由英文给出的，这在很大程度上锻炼了我对外文资料的阅读理解水平，从一定程度上提高了我对外文资料的翻译能力。
最后，通过这次课程设计还使我了解了科技论文的写作规范，熟悉了系列软件在文字处理与排版等方面的使用。
总之，这次课程设计不是简简单单的完成了一个课题，而是使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的专业知识，练习了我的实际操作能力，锻炼了我分析解决问题的能力，为今后的科研工作打下了坚实的基础。
参考文献：电力电子变流技术 黄俊 王兆安