琼斯直流斩波电路的分析与设计

《电力电子技术 》 年第 期 琼斯直流斩波电路的分析与设计 西南交通大学分校 骆开源 峨嵋 山 市 摘要 对琼斯斩波电路的特点和参数间关系进行了分析 , 并结合实例说明了电路设计的要点 。 加 、 叙词 斩波电路 分析 设计 诬‘ 引 言 在一类蓄电池 电源的直流传动系统中 , 由 于 电源电压低 通常 ‘ 、 电流又大 , 因 而设计晶闸管斩波器的主要难点是如何保证换 流时主晶闸管上有足够的反向关断电压 , 且该 电压基本不受电流变化的影响以确保可靠的换 流 。 在国 内外文献中 , 有一种被称为琼斯电路 的直流斩波 电路特别适合于低压 、大电流场合 使用 。 下面对琼斯电路的特点 、参数间关系进行 分析 , 并提出电路的 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计要点 , 以供设计和 使用者参考 。 在直流晶闸管逆阻式斩波 电路的基础上 , 将换流 电感分成电感为 , 、 的两部分并接成 自藕变压 器 , 则构成了图 所示的琼斯斩波电 路 。 由于 接在斩波器输出回路 , 当主晶闸管 , 由关断被触发导通时 , 中电流将从零以 山 的速率上升 。 设 , 上的自感电势为 机 , 它是宽度为 山 的脉冲电势 , 用脉冲面积 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为 , 山 山 , 通过 自祸变压器在 上感应电势 , 设 和 , 的匝数比为 , 则 , 因此触发 时 , 在反振充 电回路 , 一 一 一 中除 电容 上的初始 电压 从 。 上正下 负 外 , 还附加了一个脉冲电势 , 使 与 。 同向 , 叠加的结果可获得较高的电容反向电压 。 上负下正 。 从式 可知 , 正 比于负载电 流 , 且 。 也将随 的增大而增高 。 这些特点 对换流时保证 的可靠关断是非常有利的 。 肠 凡 曰皓 。一‘ ⋯, 尸 、卜 。 “ 图 电路原理图 电路分析 图 的琼斯电路在 , 时 , , 、 皆处 于关断状态 , 经二极管 , 续流 , 上的正 向 初始电压为 。 。 , 时刻触发 , , 由图 所示 回路反振充 电 , 其中脉冲电压 用单位脉冲函数 占 表示 为 藏 。 如忽略管压降和回路电阻则回路方 程为 一 一。。 占 一 工 「、一 ‘ 解得 ﹃一衍 ‘。 一渡 一‘ · 一 、‘生一一 了刀 。 ,乙 之 。 一 ‘ , , 一 一 一 口 亡。 。 ’疡 一 而 ’ 而 琼斯直流斩波电路的分析与设计 兀瓦一下二万 , 。。 一 、 、 一 翱 十 叙 一 ‘ 石二 一 一二二 口 。‘ 了乙 之确定 , 其值为 产。巧 。 一 拜 式 中 —初 始 电压 的反 振 电流 振 幅 , 。 洒面瓦队 。 , —脉 冲 电压 的反 振 电流 振 幅 , , —脉冲电压转化为 上电压的幅值 , 队 , 去 二 、厅万 式中 —磁常数 , 产。 一 今 · —铁心材料相对磁导率 图 反振充电回路 设 时 ‘。 、 阻断 , 由式 可求出 反振充电所需的最小时间 山画。 一 一 在必〔二 一 , 一 , 。 , 。。。 〕 代入式 得 上最大反电压 ‘ 一 而岛 , 电容反振充 电过程的 如 、 “ ‘ 波形 见 图 中的 , 、 阶段 。 时触发辅晶闸管 , 作为反压加 于 使之关断 , 经 一 一 一 一 一 , 以负载电流 放电 , 。。 的变化为 。 。 几 一 在 ‘ 时 。 , 则 承受反压的时间 山 一 ‘ 继续以 正向充电 , 。时 ‘ , 自行 关断 , 所以 上正向初始电压 认。 。 由于 , 、 皆关断 , 几 经 续流 回到 , 前状态 。 关断过程波形见图 中的 、 阶段 。 下面分析 。 和电路参数的关系 。 由式 得 二。 , 一 二 讨瓦石一 , 、 , 瓶云 若 自藕变压器铁心 已确定 , 电感系数 也随 —铁心柱截面积 , —铁心平均周长 , —填充系数 电感量 , 代入式 得 。。 , 一 , 叔 汀 一 拍动石, 这是分析琼斯电路所得的一个重要结论 它表 明 上的电压分量 队 只与原边电感量 , 有 关而与次边 无关 , 当然也就与匝数 比 , 无关 。 上述结论不难理解 , 如将式 端平方得 ‘ 二 几 , 如忽略电路损耗 , 原边 , 上的电 磁熊量则完全转化为 上的电场能量 , 而 只起能量传输作用 。 作用体现在式 、 中 , 即影响反振电流 ‘。 幅值和 最小充 电时间 山 , 。 , 它等同于逆阻式电路中的换流电感 。 令令令 【【寸、 、、、 叱 、、 县县县 , 份 图 导通充电和关断过程 设计要点 琼斯电路的设计主要是电感量 , 、 的计 算 , 值的选择 , 自藕变压器铁心基本尺寸和 匝 数 , 、 的计算 。 现以实例分述如下 ①原始数据 某蓄电池矿用机车斩波器 电源 电压 牵引电动机小时功率 尸 牵引 《电力电子技术 年第 期 电动机持续 电流 几 “ 斩波器不失控 电流 几。。 斩波器工作频率 几 二一 。 一 导通 比调整范围 一 、 一 。 。 ② 和 的计葬 为可靠关断 , 根据式 令 山 仪了 。、 。 为 的最小关断时间 , 现取 。一 娜 。 将式 、 代入式 并令 二 、 , 整理后得 , ’ 一 口。。 几 。 一 。 其中 。 。 二 , 按琼斯电路设计时应是 。。 二 。 。二 取 认。一 则 。 △ 一“ 。 一 “ 图 变压器铁心 ④ 和 的计算 由式 知反振充电所需的时间为 鲡 二 瓦一 一一丽一 一 拼 取 拜 。 考虑到输出电流 。。 会引起 电源 电压 下 降 , 所以 。 月 。 对本例的蓄电池电源经测 试 尹成 。 当 确定后 , 实际值 。‘ 丫乞必〔二一 一 。 。。。 」 要求在最高频率 。和最小占空 比 。下保证 足够的反振充电时间 , 因此取 。。。认 一 、 几 、 一 二 丫瓦舀 二 二 二 , 兀 ” 一 夕 , 之之 , 向 一 石厂 一 拌 ‘“,自 ︵闭口、︺口 取 。 拜 , 代入式 得 , 兔 “一 品」 、 拌 ③铁心主要尺寸和 的计荞 自祸变压器应作为脉冲变压器来设计 , 可 选用冷轧硅钢片 一 材料的卷式带中切 口 的铁心 , 如图 所示 。 为减小铁损耗一般取脉冲磁密差 △ 镇 。 为降低剩磁 , 在切 口 设 。 介。 一 左 右的空气隙 , , 这样可算出铁心的相对磁导率 产 , 。 另外 , 卷式铁心规格通常有 。 一 的关系 , 取 孟 。 由式 得 一构巧凡 , 一 “ 拜 , 的匝数 , 一 汽 从一 丫 感牙丁骊 、 匝 铁心截面积 。和平均长度 分别为 拜 一儿 少不一 八石互夕石 函 、 匝 ⑤试验结果 试验线路主要参数 蓄电池组空载 电压 队 , 直流 串激电动机 一 为 , 斩 波器换流电容 拌 , 自藕变压器 , 一 匝 、 产 , 匝 、 拌 。 调整斩波器的导通 比为 , 以抱轴 方式模拟 电动机机械负载使电流在 一 变化 , 测得 电容释放关断电压 。 和 电源 电压 。 的变化曲线如图 只所示 。 图 试验曲线 下 转 第 页 《电力电子技术 》 年第 期 安装相结合的形式 , 解决了需要大功率电 源滤波器时 , 经常碰上的令人头疼的机械结构 问题 。 常 , 的神创一络 其箱牙舀 件 】 闷闷 田田门门 】日日洛洛印印口口 一一厂厂 川川门门口口四四四了不不四四匹匹 田田口口 以以】】口口口口因因因 任任匡匡琳琳扭扭口口 止口口口口口口口 目侧侧任任曰曰 「「〔二二 口口口口门门门确日肠肠汀汀网网以划划山山哑哑 口口口口口口口 出出 下下爪爪口口 门门口口口口口 肥肥 〔〔 川川口口口口 口口口 爪爪口口 口口口口 级 级 入旧 」 图 所有电容器和扼流圈的组合效果 分离式解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的其它优点 · 经过验证的抑制器件可用于所有设备 , 而不是一台一台地对应使用 。 · 可以得到兼容 类型的器件 。 · 扼流圈可有水平和垂直两种类型 。 · 电容器装在 内部以得到最好 的接地 。 当装在 上时 , 由于 到机座的 高频搭接不良 , 电容器频率范围降低 。 · 置于 内的 电容器对 中所述干扰有 良好的承受能力 。 · 只用一个 接线插座就可实现多级 滤 波 多级 插座滤 波器 不通用 , 且 价格 高 。 , 图 一个典型分离式滤波组件 结束语 前 节介绍了三种不同形式的抑制器件的 效果 。 在这三种情况下 , 干扰源是相同的 , 即都 是低频率的开关式电源 。 这类干扰源产生多种 多样的干扰信号 , 有宽带的 , 窄带的 , 低阻抗的 , 高阻抗的 , 差模的 , 共模的 , 但没有单一的抑制 器件能使干扰电平降到 的要求以下 。 ‘ 第 节讨论了一种利用 电容网络 、扼流圈 等抑制器件组合在一起进行多级滤波的方法 。 其主要原理是一种抑制器件通常只对某一种干 扼信号有显著的衰减效果 。 如果要抑制开关电 源 发出的多种干扰信号 , 则必须同时结合使用 几种抑制器件 。遵照这一方法 , 可方便地根据实 际情况设计 自己所需的专用滤波器组件 , 以求 达到规范所提出的干扰电平极限值 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 收稿 日期 一 一 上接第 页 结 语 从图 试验结果可知 琼斯 电路不受电流 增加和 电源 下降的影响 , 电容 上有较稳 定的关断电压 , 从而保证主 晶闸管 有规定 的关断时间 , 提高了换流的可靠性 , 这对低压 、 电流调节范围大的系统是十分可贵的特性 。 电容 上的关断电压分量 只与 的值 有关而与 无关 , 因此也与匝 比 , 无关 。 变压器原 、 副边匝 比的关系不适合于琼斯电路 的分析和设计 。 电容 上的关断 电压 。 除与 几 有关外还 与电源电压有关即 呱 , 因此琼斯电路使用 前仍需对 预流 电 , 可先触发 使 通过负 载回路充电到 队 。 ’ 参 考 文 献 斩波器控制方式专门委员会编〔日 〕, 王巨铮译 晶闸管斩波器应用 技术 北京 建筑工业 出版社 , 张明勋主编 电力电子设备设计和应用手册 北京 机械工业出版社 , 冷 王瑞华 脉冲变压器设计 ’ 北京 科学出版社 , ‘ , 收稿 日期 ‘ 一 。犷伙‘ 一弓 ‘ , 岌 一 争