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UTM?(2?3)?6U2?(2?3)?2.45?140?686V?1029V （3-8）
取800V。
再确定晶闸管额定电流IT(AV)，额定电流有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。一般取按此原则所得计算结果的1.5～2倍。
Idmax??IN?1.5?53.5?80.25A （3-9） IVT?1/3Idmax?46.33A （3-10）
由此可求出晶闸管的额定电流，其公式为：
IT(AV)?(1.5~2)IVT?44.27~59.021.57 （3-11）
可以取额定电流为50A。
本设计选用晶闸管的型号为KP（3CT）-50A
额定电压： VDRM 800V 额定电流： IT(AV) 50A 门极触发电压：VGT ?3.5 V 门极触发电流：IGT ?300 mA
3.3 电抗器设计
直流侧电抗器的选择
直流侧串接一个只有空气隙的铁心平波电抗器，以限制电流的波动分量，维持电流连续,提高整流装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性。直流侧电抗器的主要作用为了限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。
（1）用于限制输出电流的脉动的临界电感Lm（单位为mH）
Lm?SuU2?103 （3-12）
2?fdSiIN式中 Si-----电流脉动系数，取5%~20%；
Su-----电压脉动系数，三相全控桥Su=0.46；
fd-----输出电流的基波频率，单位为Hz，对于三相全控桥fd=300Hz。即
Lm?SuU20.46?140?103??103?6.39mH2?fdSiIN2?3.14?300?10%?53.5 （3-13）
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（2）用于保证输出电流连续的临界电感L（单位为mH）
Ll?K1U2Imin （3-14）
式中，Imin -----为要求的最小负载电流平均值，单位为A，本设计中Imin=5%IN；
KI-----为计算系数，三相全控桥KI=0.693。即
Ll?K1U20.693?140??36.27mHIdmin0.05?53.5 （3-15）
L?
（3）直流电动机的漏电感
La?（单位为mH）
KDUN?1032npnwIN （3-16）
式中，KD---计算系数，对于一般无补偿绕组电动机KD=8～12，对于快速无补偿绕组电动机KD=6～8，对于有补偿绕组电动机KD=5～6，其余系数均为电动机额定值。
nP----极对数，取nP=2。即
La?KDUN10?220?103??103?6.85mH2npnwIN2?2?1500?53.5 （3-17）
（4）折合到交流侧的漏电抗LB（单位为mH）
LB=KBU2UK% （3-18）
100IN式中，Uk %-----变压器短路比，一般取为5%； KB------为计算系数，三相全控桥KB=3.9。即
LB?KBU2UK%3.9?14?05%??0.00mH5100IN10?053.5 （3-19）
（5）实际要接入的平波电抗器电感LK
LK?max(Lm,Ll)?La?2LB?26.27?6.85?2?0.005?19.41mH （3-20）
可取LK=20Hm。 （6）电枢回路总电感
L??LK?2?LB?L??20?2?0.005?6.85?26.86mH （3-21）
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3.4主电路保护电路设计
电力半导体元件虽有许多突出的优点，但承受过电流和过电压的性能都比一般电气设备脆弱的多，短时间的过电流和过电压都会使元件损坏，从而导致变流装置的故障。因此除了在选择元件的容量外，还必须有完善的保护装置。 3.4.1过电压保护设计
过电压保护可分为交流侧和直流侧过电压保护，前常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。
1．交流侧过电压保护
压敏电阻采用由金属氧化物（如氧化锌、氧化铋）烧结制成的非线性压敏元件作为过电压保护，其主要优点在于：压敏电阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作时只有很微弱的电流（1mA以下）通过元件，而一旦出现过电压时电压，压敏电阻可通过高达数千安的放电电流，将电压抑制在允许的范围内，并具有损耗低，体积小，对过电压反映快等优点。因此，是一种较好的过电压保护元件。 本设计采用三相全控桥整流电路，变压器的绕组为△—Y联结，在变压器交流侧，采用压敏电阻的保护回路，如下图3.1所示。
图3.1 二次侧过电压压敏电阻保护
（1）压敏电阻的额定电压U1mA选择可按下式：
U1mA?1.332U2l （3-22）
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式中，U1mA ------压敏电阻的额定电压， VYJ型压敏电阻的额定电压有：100V、200V、440、760V、1000V等；
U2l------变压器二次侧的线电压有效值，对于星形接法的线电压等于相电压，
U2l?3U2。
U1mA?1.33?2?31?404V56.09 （3-23）
（2）计算压敏电阻泄放电流初值，即三相变压器时：
IRm?2KZI02l3 （3-24）
式中，KZ ------能量转换系数，KZ=0.3~0.5；
I02l------三相变压器空载线电流有效值，I02l?5%I2l?5%I2?2.185A。
IRm?22KZI02l??0.4?2.185?1.128A33 （3-25）
URm
（3）计算压敏电阻的最大电压的公式为
1aRm URm?KRI （3-26） 式中，KR ------压敏元件特性系数； a ------压敏元件非线性系数。
一般a在20～25之间，在取a=20时，KR=1.4U1mA。
URm?KRIRm?1.4?456.09?1.128?642.38V （3-27） 因此，压敏电阻额定电压取650V型压敏电阻。 2．直流侧过电压保护
整流器直流侧在快速开关断开或桥臂快速熔断等情况，也会在A、B之间产生过电压，可以用非线性元气件抑制过电压，本设计压敏电阻设计来解决过电压时(击穿后)，正常工作时漏电流小、损耗低，而泄放冲击电流能力强，抑制过电压能力强，除此之外，它对冲击电压反应快，体积又比较小， 故应用广泛。其电路图如右图3.2所示 。 压敏电阻的额定电压U1mA的选取可按下式计算： U1mA?1a120?0.8~0.9?压敏电阻承受的额定电压峰值
式中U1mA为压敏电阻的额定电压；ε为电网电压升高
系数，一般ε取1.05～1.10。压敏电阻承受的额定电压 图3.2压敏电阻保护电路
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峰值就是晶闸管控制角α=300时输出电压Udα。
Ud??6U2cos?min?2.34?140?对于本设计：
U1mA?U?d?0.8~0.93?283.71V2 （3-28）
?1.05?283.71?331V.94(0.8~0.9)~3V71.65 （3-29）
因此，压敏电阻额定电压取350V 型压敏电阻。 3．晶闸管的过电压保护
晶闸管对过电压很敏感，当正向电压超过其断态重复峰值值电压一定值时，就
U会误导通，引发电路故障；当外加的反向电压超过其反向重复峰值电压DRM一定值时，晶闸管将会立即损坏。因此，必须研究过电压的产生原因及抑制过电压的方法。过电压产生的原因主要是供给的电压功率或系统的储能发生了激烈的变化，使得系统来不及转换，或者系统中原来积聚的电磁能量不能及时消散而造成的。本设计采用如右图3.3阻容吸收回路来抑制过电压。
通过经验公式
C?(2?4)IT?10?3
R?10?30?
12PR?CUm2
图3.3 阻容吸收回路 得：
C?(2?4)IT?10?3?(2?4)?50?10?3?0.1?0.2?F （3-30）
11ER?CUm2??0.2?10?6?1402?1.96?10?3J22 （3-31）
由于一个周期晶闸管充放电各一次，因此
2ER?2?1.96?10?3?3.92?10?3J （3-32）
?3E3.9?210P???0.19W6T0.02 （3-33）
功率选择留5～6倍裕量
P?(5~6)P?(5~6)?0.196?1W~1.2W （3-34）
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