电力机车可控直流电源课程设计

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1、一.电力机车可控直流电源设计二.设计的目的本课程设计的任务是培养学生综合运用《电力电子学》、《模拟电子技术》和《电机学》所学知识分析、解决工程或科研实际问题的能力。其目的是巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。在规定时间内通过分析任务书、查阅收集资料，充分发挥主动性与创造性，在老师的指导下联系实际、掌握正确的方法，理清思路，独立完成课程设计，撰写设计说明书，其格式和字数应符合规定。根据要求设计出实际可行的电路，并计算电路中所用元器件的参数，确定其规格型号；课程设计说明书要求整洁、完

2、备、内容正确、概念清楚、文字通畅，并绘制出相应的电路图，符合规范。三.设计的任务及要求电力机车不可逆调速系统的可控直流电源设计 A原始数据：P=10kW，Ued=220V，Ied=55A，n=1500r/min，Ra=0.5Ω，LM=3mH，λ=1.5。B设计内容及要求：a)设计整流电路主电路。b)设计变压器参数：U1，I1，U2，I2。要求考虑最小控制角αmin、电网电压波动、晶闸管管压降和变压器漏抗等因素计算变压器二次相电压值，附主要计算步骤。c)整流元件参数的计算及选择：依据参数计算，正确选择器件型号，并附主要参数。d)触发电

3、路设计及主要参数的计算，同步电压的选择。e)设计保护电路：正确选择电压、过流保护电路，简要说明选择依据；计算保护元件参数并选择保护元件型号。第16页共16页f)电抗器的参数设计三.具体的计算和选择过程〈一〉.主电路的选择根据实验要求的原始数据，直流电机的功率，属于较大功率的电机，同时此电机为直流电机，并且需要叫平稳恒定的速度，因此需要驱动电路提供叫平稳的电压和电流，而且在作为电力机车的驱动电机其需要较大的调速范围，综合分析以上因素，所以选用驱动功率大，输出电压脉动较小，而且电压调节范围较大的三相桥式全控整流电路。〈二〉.整流变压器的

4、设计及计算①变压器二次侧相电压有效值的计算在不考虑最小控制角，电网电压波动，晶闸管管压降和变压器漏感等因素的理想情况时，直流端输出电压为：（）所以②然而，当考虑到最小控制角，电网电压波动，晶闸管管压降和变压器漏感等因素的理想情况时，的表达式应该为：——系数，==0.4274第16页共16页——电网波动系数，一般取=1.12——与最小导通角有关的系数=为了在额定负载下仍然能进行电压调节，不能按控制角=进行计算，一般规定不可逆＝，此主电路中取。——为考虑其他因素影响的安全系数，取1．1—1．2，当桥臂上串联的元件数较多时，可取大数值，由

5、于主电路的桥臂上串联的元件较少，故取=1.1。——整流器额定输出电压。相当于额定电流时负载的电压。——晶闸管导通时的管压降，一般取=1V。——变压器漏感而产生的压降，其计算方法为：为整流器输出端的电流，为变压器的漏抗，一般按=0.3。根据以上分析与公式，将电机原始数据代人以上公式得：==122.926V①变压器二次侧相电流有效值的计算。第16页共16页因为整流器的负载输出端串联有电抗器，一次变压器的二次侧电流可视为大小不变的电流，因此其有效值为：因为故：①变压器一次侧相电流有效值的计算因为在①中，已将变压器二次侧相电压有效值计算出来

6、故可计算出变压器的变比K假设采用的变压器为-Y连接，一次侧为接，二次侧为Y接。K==380/122.926=3.09133因此，一次侧电流的有效值=I/k=综上所述：变压器的主要参数k为k380V122.926V15A44.88A3〈三〉.晶闸管的选择①额定电流的计算因为本驱动电流的主电路应用的是三相桥全控整流电路，因此晶闸管的电流的有效值与直流端的输出电流的关系为第16页共16页=31.735因此可求出晶闸管的额定电流=20.213考虑到晶闸管的过载能力差，在选择晶闸管的额定电流时，取实际需要的1.5—2倍，使之有一定的安全裕量，

7、保证晶闸管的可靠运行。因此晶闸管的额定电流计算公式为：所以在此主电路中晶闸管的额定电流为：①额定电压的计算由三相桥全控整流电路的特点得出晶闸管在电路中所可能承受的最大正反向电压为：所以元件正反向重复峰值电压必须满足：式中考虑电网的波动、过压等的安全因素，一般取=2—3。在380V的整流电路中，取2.2。所以根据以上晶闸管额定电压的分析其额定电压为：691.3175V②晶闸管的选择极其主要参数第16页共16页662.433V故晶闸管选用KP系列的晶闸管，其主要参数为额定电流50A额定电压100-2400V触发电流150mA〈四〉.触发

8、电路的设计①.触发电路的选择：相比于分立元件的触发电路，集成电路可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。随着集成电路制作技术达的提高，晶闸管触发电路的集成化已经逐渐普及，现已逐步取代分立式电路。TC787是为移相触发集成电路而