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1）交流侧过流电压保护
2）阻容保护、压敏电阻保护计算。 3）直流侧过电压保护。
4）晶闸管及整流二极管两端的过电压保护。 5）过电流保护。
交流侧快速熔断器的选择，与元件串联的快速熔断的选择，直流侧快速熔断器的选择。 (4)平波电抗器的计算
3.触发电路的选择与校验（可参考“电力电子技术”中有关触发电路的内容）
触发电路的种类很多，可直接选用；触发电路中元器件参数可参照有关电路进行选用，一般不用重新计算。最后只需要根据主电路选用的晶闸管对脉冲输出级进行校验，只要输出脉冲功率能满足要求即可。 4.控制电路设计计算
主要包括：给定电源参数和给定环节的设计计算、转速检测环节和电流检测环节的设计与计算、调速系统的稳定参数计算等。 5.双闭环直流调速系统的动态设计
主要设计转速调节器和电流调节器，可参考教材第二章中“双闭环调速系统调节器的工作设计举例”的有关内容。 三、系统的计算的仿真
用面向电气系统原理结构图的MATLAB仿真法对所设计的系统进行计算机仿真实验。 四、设计提交的成果材料 （1）设计说明书。
（2）直流调速系统电气原理总图一份。 （3）仿真模型和仿真结果。
3单元模块设计
根据设计要求，本文所设计的双闭环直流晶闸管调速系统主要包含转速给定电路、转速检测电路、电流检测电路、控制电路、触发脉冲输出电路、整流及晶闸管保护电路、电源等几个部分。
3.1 转速给定电路设计
转速给定电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动变阻器即可获得相应大小的给定信号。转速给定
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电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图3.1所示。
图3.1 转速给定电路原理图
3.2 转速检测电路设计
转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发电机输出端即可获得与转速成正比的电压信号，经过滤波整流之后即可作为转速反馈信号反馈回系统。其原理图如图3.2所示。
图3.2 转速检测电路原理图
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3.3 电流检测电路设计
电流检测电路的主要作用是获得与主电路电流成正比的电流信号，经过滤波整流后，用于控制系统中。该电路主要由电流互感器构成，将电流互感器接于主电路中，在输出端即可获得与主电路电流成正比的电流信号，起到电气隔离的作用。其电路原理图如图3.3所示。
图3.3 电流检测电路原理图
3.4 整流及晶闸管保护电路设计
整流电路如图3.4所示，在整流电路中主要是晶闸管的保护问题。晶闸管具有许多优点，但它属于半导体器件，因此具有半导体器件共有的弱点，承受过电压和过电流的能力差，很短时间的过电压和过电流就会造成元件的损坏。为了使晶闸管装置能长期可靠运行，除了合理选择元件外，还须针对元件工作的条件设置恰当的保护措施。晶闸管主要需要四种保护：过电压保护和du/dt限制，过电流保护和di/dt限制。
图3.4 整流电路及晶闸管保护电路
3.4.1 过电压保护和du/dt限制
凡是超过晶闸管正常工作是承受的最大峰值电压的都算过电压。产生过压的原因是电路中电感元件聚集的能量骤然释放或是外界侵入电路的大量电荷累积。按过压保护的部位来分，有交流侧保护，直流侧保护和元件保护。元件保护主要是通过阻容吸收电路，连线如图4.4所示。阻容吸收电路的参数计算式根据变压器铁芯磁场释放出来的能量转化为电容器电场的能量存储起来为依据的。由于电容两端的电压不能突变，所以可以有效的抑制尖峰过电压。串阻的目的是为了在能量转化过程中能消耗一部分能量，并且抑制LC回路的振荡。
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3.4.2 过电流保护和di/dt限制
由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升可能烧坏PN结，造成元件内部短路或开路。晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路；某个晶闸管被击穿短路，造成其他元件的过电流；触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流。晶闸管允许在短时间内承受一定的过电流，所以过电流保护作用就在于当过电流发生时，在允许的时间内将过电流切断，以防止元件损坏。晶闸管过电流的保护措施有下列几种：
1.快速熔断器 普通熔断丝由于熔断时间长，用来保护晶闸管很可能在晶闸管烧坏之后熔断器还没有熔断，这样就起不了保护作用。因此必须采用专用于保护晶闸管的快速熔断器。快速熔断器用的是银质熔丝，在同样的过电流倍数下，它可以在晶闸管损坏之前熔断，这是晶闸管过电流保护的主要措施。
2.硒堆保护 硒堆是一种非线性电阻元件，具有较陡的反向特性。当硒堆上电压超过某一数值后，它的电阻迅速减小，而且可以通过较大的电流，把过电压的能量消耗在非线性电阻上，而硒堆并不损坏。硒堆可以单独使用，也可以和阻容元件并联使用。 本系统采用快速熔断器对可控硅进行过流保护。
3.4.3 整流电路参数计算
(1)
U2的计算
UdmaxUT—负载要求的整流电路输出的最大值；
—晶闸管正向压降，其数值为0.4—1.2V，通常取
UT?1V；
n—主电路中电流回路晶闸管的个数；
A—理想情况下??0时，整流输出电压Ud与变压器二次侧相电压Ud之比； C—线路接线方式系数；
?—电网电压波动系数，通常取??0.9；
?minUshI2I2N已
—最小控制角，通常不可逆取
?min?10o?20o； ；
—变压器短路电压比，100Kv以下的取
Ush?0.05—变压器二次侧实际工作电流额定电流之比； 知
,，
取
UT?1V,
、
n?2，查表得
A?2.34，取
??0.9,
?min?10oUsh?0.05I2?1,查表得C?0.5代入上式得： I2N文案大全
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U2?(1~1.2)，应用式
取??0.9，B?cos??0.985，
UdA?B，查表得A?2.34，
取
KI1?0.816U2?110V，电压比 K?U1380??3.45 U2110（2）一次和二次向电流由式得
I1和
I2的计算 由表得
I1?KI1Id，
I2?KI2IdKI1?0.816，
KI2?0.816，考虑励磁电流和变压器的
变比K，根据以上两式得：
（3）变压器的容量计算
(4)晶闸管参数选择
由整流输出电压
，进线线电压为110V，晶闸管承受的最大反向电压是变压器二
次线电压的电压峰值，即：URM?2?3U2?269.5V，晶闸管承受的最大正向电压是线电压的一半，即：UFM?12?2?3U2?134.7V。考虑安全裕量，选择电压裕量为2倍关系，电流裕量为1.5倍关系，所以晶闸管的额定容量参数选择为：
UVTN?2?269.5V?539VIVTN?1.5?26.4A?39.6A
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