铜陵学院毕业设计（论文）
桥式全控整流电路使用原件更少，但是变压器二次侧在每周期中只有13的时间有电流，效率较低，故运行成本较高。
三相桥式全控整流电路使用了6个晶闸管进行整流，使用的晶闸管比三相半波可控整流电路多1倍，但使用其进行整流时电路的电压稳定，可以保证变压器的线圈不会磁化，转换率比较高。前者在整流时失去控制的时间只是后者的12，系统响应的速度得到了很大的提升，与后者相比较，由于晶闸管原件数量是其2倍，所以每个晶闸管元件所承受的正反向电压是三相半波可控整流电路的12，延长了晶闸管的寿命，增加了整流电路的可靠性。所以在l0kw以上的容量的整流装置中应用极其广泛。
除了以上的三相整流电路之外，还有6相及更多的整流电路，这些电路虽然整流的性能上很强势，但是结构较为复杂、投资较大，在这里使用显得有些得不偿失。根据上述分析，我们可以很明确地选择三相桥式全控整流电路作为本次的整流装置。
(3) 晶闸管整流装置的接线方式
机床在运行时难免会需要正反转和制动功能，在这里就需要直流电动机的可逆运行。直流电机的转向，是由磁场与外加电压的方向所共同决定。电枢可逆系统是指通过调整电枢电压的流向，其它参数都不管发生变化的可逆运行系统；想要使磁场的极性出现变化可以通过变化励磁电流的流向来达成目的，这样就可以完成电机可逆运行的功能，这种方式叫做磁场可逆系统。磁场可逆系统虽然投资较少，但是这样调起速来有较大延迟，控制装置很臃肿，不能达本次设计的性能要求。出于快速性和控制回路简单的角度，本次设计的可逆方案将采用电枢可逆系统。
在进行系统设计时，整流装置的接线方式一般都会采用两套晶闸管变流装置反极性连接的可逆电路，这样做可以轻松地实现电动机的可逆运行，这种方法相对简单，比较容易实现。在实际使用中主要采用交叉连接或者反并联接这两个接线方法。交叉连接这种方式的两套晶闸管整流装置的电源装置是互相分立的，它们之间没有互相影响，这使得它可以轻松地实现多相整流，能够较大地减少其对电网波形畸变的影响。而反并联接只使用了一个供电单元，这样就不会再需要两组变压器了，变压器的使用率更加得高，而且也简化了线路，接线更加方便。因为本设计对快速性的要求并不算太高，所以综合起来考虑三相桥式电枢反并联可逆电路能完美的满足本次设计的要求，所以选择其来作为本次设计的整流装置才最合理。图2-1为其电路图：
- 5 -
孙啸：某冷轧机主传动直流调速系统设计
图2-1三相桥式电枢反并联可逆电路原理图
2.2 整流电路的保护
整流电路直接与电网连接，功率很大，为了确保机床运行的稳定安全，我们有必要在电路中设置保护装置。过电压、电流保护保护是我们在设计保护电路时应该最先考虑到的问题，这些保护装置通常都是按照以下两种方式安置：一种是在适合的位置设置保护保护装置，如压敏二极管、快速熔断器等；另外一种是使用电子保护电路，通过实时监控电路中的各项参数，当它们超过给定的阈值时，整流触发控制系统使整流电路暂时处于有源逆变状态，逐渐使得电流与电压趋于正常值。
我们在这里将使用第一种保护方法，将交流侧、直流侧和晶闸管保护设备分开来设计，以应对在本次设计的大功率整流装置，保证其稳定、安全运行。
2.2.1 过电流保护
在日常的生产过程中，电机过载或整流装置直流侧的短路都是不可避免的，如果不设置保护必然会使原件损坏，引起不必要的麻烦，所以过电流的保护是不可或缺的一项保护措施。
(1) 交流侧快速熔断器保护
整流电路，尤其是使用了半导体器件的电路一般都会使用快速熔断器来进行保护。因为半导体元件十分的脆弱，所以不能在长时间承受较大的过载电流，所以需要保护装置有足够快的断流时间。而快速熔断器正如其名字一样，能够在电路过载时快速的切断电路，一般不会超过十毫秒。当电路电流过载时，其就会迅速断开，保证机床安全。在这里将其与晶闸管原件直接连接在一起，这样做最为稳妥，在变压器一次侧也采用此保护方法防止过电流。
- 6 -
铜陵学院毕业设计（论文）
图2-2快速熔断器
(2) 直流侧快速自动开关保护
快速自动开关具有反应速度快（仅为2ms），当短路时即使电流值很大，其也能安全地断开电路的连接；能够同时兼顾过功率与过电流保护；可以调整切断电路时的阈值，可以重复使用，安装和使用都很省事等特点。它被直接接入直流电路内，当其动作速度比快速熔断器快很多，尽量不会浪费快速熔断器，起到双重保护的作用。
2.2.2 过电压保护
(1) 交流侧过电压保护
图2-3为连接保护装置的方式：
图 2-3交流侧过电压保护
这里我们采用阻容吸收器和压敏电阻的方式来进行保护，阻容吸收器能够很好地吸收过电压一瞬间产生的电压波动和冲击电流，削弱了过电压的强度，防止了保护装置轻易熔断或跳闸，保证了运行得稳定。它的构造非常的简单，工作可靠，防止过电压引起的电路的绝缘损坏，其是保证机床安全运行必不可少的过电压保护装置，常用于6KV?110KV的高压电环境中，在这里使用正合适。交流侧过电压保护到此设计完成。
- 7 -
孙啸：某冷轧机主传动直流调速系统设计
(2) 直流侧过电压保护
在直流侧过电压保护中常常会使用压敏电阻来进行保护，当压敏电阻两侧的电压值低于其动作值时，其相当于断路，当两侧的电压值达到其动作值时，其电阻值直线下降，其将起到分流的作用，使大量的电流从它流过从而避免了后续的器件受到损伤，从而很好地起到了过电压保护的作用。
图 2-4直流侧过电压保护
2.2.3 晶闸管保护
晶闸管非常的需要过电压的保护，在它的正面电压强度过高时，其就会不受控制，导致整流电路发生故障，在反向电压强度太高时，其就会彻底损坏，不能使用，导致整流装置发生故障。所以必须设置完善的晶闸管保护措施。晶闸管主要在换相过程中容易发生故障，在这里我们采用采用在晶闸管两端并联阻容吸收器的方式来避免晶闸管被反向击穿。
图 2-5换相过电压保护
- 8 -
铜陵学院毕业设计（论文）
综合以上设计可以得到系统主传动晶闸管整流电路如图2-6所示：
图2-6系统主传动晶闸管整流电路
- 9 -