单相全控桥式晶闸管系统设计与保护电路

"单相全控桥式晶闸管—电动机系统设计，电力电子技术课程设计" 在电力电子技术领域，单相全控桥式晶闸管—电动机系统是一种常见的电能转换和控制装置，常用于电动机的驱动。这种系统设计涉及多个关键组成部分，包括整流电路、触发电路、过电压和过电流保护电路。 1.1 设计要求 设计任务是构建一个能够驱动3KW直流电动机的单相全控桥式晶闸管系统。电动机的额定电压为220V，额定电流为17A，额定转速为1500r/min，内阻为0.2Ω。系统采用三相380V交流电源，电流过载倍数为1.5，励磁方式为他励，励磁电压同样为220V。设计需确保晶闸管能在适当时间导通，同时具备过电压和过电流保护功能。 1.2 设计分析 整流电路是系统的核心，负责将交流电源转换为直流电供给电动机。单相全控桥式晶闸管电路允许对输出电压进行精确控制，以适应电动机的工作需求。考虑到电动机在运行时会产生反电动势，这需要在设计中予以考虑。触发电路是确保晶闸管适时开启的关键，其产生的触发脉冲决定了晶闸管的导通时间。 过电压和过电流保护电路是必要的安全措施，它们可以防止晶闸管因异常条件而损坏。过电压保护通常通过快速熔断器、压敏电阻或RC吸收网络实现，而过电流保护则可能通过电流传感器和继电器或固态继电器来实施，一旦检测到异常电流，这些保护机制会断开电路或调整晶闸管的导通状态。 2. 晶闸管—电动机系统 系统总体框图展示了整流变压器、全控桥式主电路、触发电路等组成部分的连接关系。在晶闸管直流电动机系统中，单相全控桥式整流电路负责将交流电源转化为可调直流电压，供给电动机。直流电压的平衡方程反映了电压和电流之间的关系，其中总阻抗包括变压器电阻、电枢电阻和因重叠角产生的阻抗。 3. 单相全控桥式整流电路单元电路模块分析 整流变压器提供适当的电压等级，全控桥式主电路由四个晶闸管组成，它们交替导通以形成直流输出。电流连续性对于电动机的稳定运行至关重要，因此需要通过平波电抗器来避免电流的不连续性。电动机转速与电流的关系可以通过电流连续时的特定公式来描述，其中考虑了晶闸管的正向压降、电动机的特性参数以及电路总阻抗。 单相全控桥式晶闸管—电动机系统设计是一个综合性的工程实践，需要理解并掌握电力电子元件的特性、电动机的工作原理以及保护电路的设计方法，以确保系统的安全高效运行。这样的设计不仅锻炼了学生的理论知识，还强化了他们解决实际问题的能力。