電力機(jī)車110V直流電源的研究設(shè)計分析

1、闕鬲戯址廉案撾仰舉隱Q 'HUNAN RAILWAY PROFESSIONALTECHMOLCGY COLLEGE2012屆畢業(yè)設(shè)計說明課題名稱：電力機(jī)車110 V直流電源的研究設(shè)計（分析）專業(yè)系：班 級：學(xué)生姓名：_指導(dǎo)教師：完成日期：摘要隨著我國電氣化鐵路及電力機(jī)車的迅速發(fā)展 ,電力機(jī)車在產(chǎn)品結(jié)構(gòu) , 形式，質(zhì) 量方面都有了很大的改進(jìn)和提高， 專業(yè)對口，作為司乘人員， 在鐵路機(jī)務(wù)部門工 作，必須熟悉和掌握電力機(jī)車控制電路的基本工作原理 , 通過系統(tǒng)分析來提高自 己的專業(yè)素質(zhì)。電力機(jī)車110V直流電源這個電力行業(yè)，因為是國外先我們一步發(fā)展的，所以 在很多關(guān)鍵設(shè)備上都是外國技術(shù)，他們就

2、是用的110V的操作電壓，其次，因為是二次側(cè)控制電源都是在用集成電力板上操作， 所以本身就不需要很大的電流與 電壓，當(dāng)需要操作到一次設(shè)備時， 是用繼電器逐級放大電流來控制； 直流電源的 設(shè)計與分析是選自機(jī)車運用的實際課題，涉及范圍較廣，電力機(jī)車110V直流電源是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，本課題要求學(xué)生在已學(xué)的機(jī)車線路基礎(chǔ)上，分析110V直流電源電路， 并能了解電力機(jī)車的故障判斷處理流程和方法。 培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué) 的基礎(chǔ)知識， 專業(yè)知識， 并利用其中的基本理論和技能來分析解決本專業(yè)內(nèi)的相 應(yīng)問題，是學(xué)生建立正確的設(shè)計思想， 掌握工程設(shè)計的一般程序和方法， 完成電 氣工程技術(shù)人員必須具備的基本能力的培養(yǎng)和訓(xùn)

3、練。關(guān)鍵詞：電路分析 故障處理Take toAlong with our country electrified railway and electric locomotive electric locomotive in rapid development, product structure, form, quality have been greatly improved, professional counterparts, as the driver and passenger, the railway department work, must be familiar with a

4、nd master control circuit for electric locomotive basic principle and through the analysis of the system to improve their professional quality.Electric locomotive 110V DC power supply this is because of the electric power industry is foreign to our further development, so in many key equipment are f

5、oreign technology, they are used in 110V operating voltage, secondly, as are the two primary side control power is using integrated power board operation, so itself does not need much the current and voltage, when the need to operate a device, is the use of relay sequential amplified current to cont

6、rol; DC power supply design and analysis is selected from the group consisting of locomotive operation and practical subjects, involves range wider, electric locomotive 110V DC power supply is a complex system, the task requires students to have learned the locomotive circuit based on the analysis o

7、f 110V, a DC power supply circuit, and can understand the electric locomotive fault judgment and treatment procedure and method. Students learn to use the basic knowledge, professional knowledge, and using the basic theories and skills to analyze and solve the professionals within the corresponding

8、problem, is the student to establish the correct design idea, grasp the general procedure and method of engineering design, electrical engineering and technical personnel must possess the basic ability cultivation and training.Key words : Circuit Analysis and fault handling目錄第 1 章 110V 電源概述 5第 2 章 1

9、10V 電源主電路分析 6第 3 章 110V 電源控制電路分析 10第 1 節(jié) 各種元器件工作特性 10第 2 節(jié) 控制電源柜插件箱 12第 3 節(jié) 穩(wěn)壓觸發(fā)電路原理 131. ± 15V電源環(huán)節(jié) 132. 穩(wěn)壓環(huán)節(jié) 143. 同步信號移相環(huán)節(jié) 154. 移相觸發(fā)環(huán)節(jié) 16第4章 對110V電源控制電路的展望 17第 5 章 畢業(yè)設(shè)計要求與制作 19第 6 章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 23附 圖 錯 誤！未定義書簽。第 1 章 110V 電源概述韶山系列國產(chǎn)電力機(jī)車進(jìn)入第三代以后，交 - 直流傳動相控整流電力機(jī)車技 術(shù)日趨成熟，電力機(jī)車的標(biāo)準(zhǔn)化、型譜化、模塊化，這對電力機(jī)車性能

10、、質(zhì)量的 穩(wěn)步發(fā)展具有重要意義。電力機(jī)車采用 110V 作為機(jī)車的控制電源，近年來，在我國最新研制的電力 機(jī)車中，已經(jīng)使用高頻開關(guān)電源，如 SS7 SS8 SS9等。SS3主電路為半控橋式 整流電路。 輸入為鐵路系統(tǒng)的交流電源， 其輸出的整流電壓經(jīng)電抗器、 電容器濾 波后，向蓄電池組充電，并向機(jī)車控制電路供電，觸發(fā)板由同步信號電源、調(diào)壓 器和移相觸發(fā)等環(huán)節(jié)組成，采用同步移相控制技術(shù)和可控硅技術(shù)，具有輸入過、 欠電壓保護(hù)，輸出過載保護(hù)功能，使輸出的電壓穩(wěn)定在 110V。已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、 模塊化的電源綜合柜 （包括控制電源柜和電子控制柜） 是電力 機(jī)車上的重要部分， 專門為電力機(jī)車提供所需的各種電壓和

11、信號， 關(guān)系到機(jī)車上 整個電子系統(tǒng)的工作質(zhì)量?？刂齐娫垂駬?dān)負(fù)著整個機(jī)車控制系統(tǒng)各制式（110V、48V、24V、15V）直流電源的供電任務(wù)，包括車內(nèi)儀器儀表、照明以及信號顯示 屏等。因此它對電力機(jī)車的正常運營特別重要。電力機(jī)車上的DC110V電源時由控制柜及蓄電池組構(gòu)成，在通常運行情況下， 兩者并聯(lián)為機(jī)車提供穩(wěn)定的110V電源，在降弓情況下蓄電池供機(jī)車做低壓實驗 和照明用，在運行中電源柜故障情況下， 蓄電池做維持機(jī)車故障運行的控制電源。韶山3B型電力機(jī)車輔助電源取自主變壓器輔助繞組，有超高量的電壓波動 值；有劈相機(jī)實現(xiàn)單三相供電系統(tǒng)，使電壓、電流呈三相不對稱供電特性；由 于主變壓器輔助繞組與其

12、他繞組之間不能完全“去耦” ，因此輔助電源受相控調(diào) 壓影響存在著高次諧波分量。控制電源柜主要技術(shù)參數(shù)輸入交流電壓 396V± 25%輸出直流電壓110V± 5%輸出額定電流110V 50A± 10%限流保護(hù)整定值55A± 10%電壓脈動有效值第2章110V電源主電路分析輔助電源取自主變壓器a6 b6x6繞組，其中a6x6為380V次級，b6 x6為220V次級。a6 x6經(jīng)庫用轉(zhuǎn)換 刀開關(guān)3KYK過電流繼電器FGJ后單相 輸送。機(jī)車在庫內(nèi)可通過輔助電路入庫 插座FCZ引入車庫的380V單相電源或三 相電源，將庫用轉(zhuǎn)換開關(guān)從運行位轉(zhuǎn)換 到庫用位，則輔助電路

13、就可以在庫內(nèi)工 作。庫內(nèi)引入的若是單相電源則需要開204«206«2051動劈相機(jī)送電，若直接引入三相電源，則不需開動劈相機(jī)就可以開動其他輔助機(jī) 械。單相電源的電壓測量利用交流電壓表 （量程0600V測量，分別安裝在I、 U端正司機(jī)臺上直接向司機(jī)指示輔助電源電壓值，同時借助輔助電壓來間接檢測A6X6204205236QS*25SC.26OR n235QS207>rO I202201208yr°209>1O294XS網(wǎng)壓的高低值?？刂齐娫措娏ψ儔浩髟吚@組通過 201井和202井線獲得電壓。控制電路一般由主令電器、各種功能的繼電器、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、保護(hù)

14、電 器以及電源等主要部件組成。韶山 3B型電力機(jī)車的主令電器有司機(jī)控制器，輔 助司機(jī)控制器，按鍵開關(guān)，按鈕開關(guān)等；繼電器有中間繼電器，時間繼電器，電 壓繼電器，電流繼電器，壓力繼電器，流速繼電器等；接觸器有電空接觸器，交 流電磁接觸器和直流電磁接觸器等； 轉(zhuǎn)換開關(guān)有電源開關(guān)，故障轉(zhuǎn)換開關(guān)，測量 轉(zhuǎn)換開關(guān)等；保護(hù)電器有熔斷器，自動空氣開關(guān)，電壓控制器等；電源有 110V 穩(wěn)壓電源，備用蓄電池電源15V,24V,及48V低壓逆變電源?？刂齐娐酚筛鞑考?構(gòu)成不同功能的作用環(huán)節(jié)，各作用根據(jù)機(jī)車各種不同控制要求而有所不同。韶山3B型電力機(jī)車控制電源為直流110V,由晶閘管半控橋式整流穩(wěn)壓裝置 提供，控制

15、電源原理圖見附圖一。穩(wěn)壓電源裝置的電源變壓器 KDB(380V/220V)從主變壓器輔助繞組獲取380V單 相電源，在庫用時也從庫用插座輸入 380V單相電源。經(jīng)KDB降壓到220V后，通 過由2只KP200-8型晶閘管和ZP300-8型二極管構(gòu)成的晶閘管半控橋整流器 KGZ 輸出直流。整流電壓的平均值 U0=0.45U2( 1+cosa)可知：輸出電壓的平均值與£1整流橋的輸入電壓和晶閘管的移相角有關(guān)，當(dāng)網(wǎng)壓變化時，可通過自動調(diào)節(jié)a角達(dá)到穩(wěn)壓的目的。當(dāng)出現(xiàn)過電流也可以通過調(diào)節(jié) a角降低U0達(dá)到限流的目的。變壓器次邊的KBG KBR是用來吸收操作過電壓的；整流管及晶閘管兩端的C1、R

16、1、C2 R2 C3 C4用來保護(hù)元件，吸收換向過電壓。為了減少脈動量，采 用L-C濾波電路，電感為 平波電抗器671L,電容 由濾波電容器663C和蓄 電池GB并聯(lián)組成，該濾 波環(huán)節(jié)使電壓脈動有效 值小于5V,故要求控制 電源工作時必須同蓄電 池并聯(lián)運行。一旦運行中 由于短路或接地故障使 蓄電池自動空氣開關(guān) 601QA分?jǐn)啵藭r蓄電池被分?jǐn)?，只能依靠電容?663C (1000uF)的濾波作用限制電壓脈動量的峰值， 以防引起電子元器件的擊穿損壞。通過晶閘管導(dǎo)通角的自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)穩(wěn)壓110V± 4%勺精度，并保證55A限流保護(hù)。其電子控制電路由差動比較、放大、移相、 觸發(fā)和限流保護(hù)等環(huán)

17、節(jié)組成，采用閉環(huán)控制。電壓信號從導(dǎo)線206及207端檢測 反饋，電流信號從分流電阻635R檢測反饋，電子電路原理在這里不做分析。控制電路的后備電源采用74只GN-100型堿性蓄電池串聯(lián)組成的蓄電池組。 機(jī)車正常運行時蓄電池與穩(wěn)壓電源并聯(lián)， 兼濾波電容作用，同時蓄電池接受110V 電壓的浮充電。后備電源的作用有兩個：(1) 機(jī)車升弓受流前，由蓄電池做電源供控制電路操縱用，以完成機(jī)車受 流前的準(zhǔn)備；(2) 在運行中一旦穩(wěn)壓電源出現(xiàn)故障，可以切除穩(wěn)壓電源，由蓄電池組供電維持故障運行。GN-100型蓄電池標(biāo)稱電壓為 1.25V，故障電池組標(biāo)稱電壓為 92.5V，5小時放電率的放電允許最終電壓為 74V

18、,與機(jī)車技術(shù)條件允許控制電路 最低電壓為77V是相配的，運行中蓄電池浮充電壓為1.486V，符合浮充電壓1.5V 要求，因此當(dāng)運行中出現(xiàn)有個別蓄電池故障拆除后，也可由72-73只蓄電池串聯(lián)維持工作。機(jī)車在庫內(nèi)可由庫用控制電路插座 695XS直接輸入DC110Vt源，或經(jīng)庫用 插座向蓄電池組進(jìn)行正常充電或強(qiáng)充電。 在一般情況下機(jī)車在庫內(nèi)可通過輔助電 路庫用插座294XS輸入380V單相電源，由穩(wěn)壓電源投入工作而提供控制電源?？刂齐娫礈y量儀表有直流電壓表 650PV（量程150V）,其中650PV安置在電源配電 屏上，直流電流表為640PA（量程土 100A）及其分流器672RS 648PA（量程

19、100A） 及其分流器673RS其中640PA安裝在電源配電屏上檢測放電及充電電流，輸出“ + ”電流指示為放電電流，反之，輸入“-”電流指示為充電電流，所以采用 雙向指針電流表。648PA設(shè)在副司機(jī)臺上指示控制電路總負(fù)載電流值?？刂齐娫吹呐潆娂氨Ｗo(hù) : 控制電源硅整流裝置和蓄電池的短路保護(hù)采用自動 空氣開關(guān)600QA 601QA（整定值50A）;過電壓保護(hù)采用R-C吸收電路，硅整流 裝置輸入端為電阻KBR（阻值20Q）,電容KBC（容量10uF），各個硅臂還有R-C 保護(hù)?？刂齐娫锤髋潆娭肪捎脝渭壸詣涌諝忾_關(guān)（TH-5SB型），它們既作為 各支路的配電開關(guān)， 可人為分合， 又可作為各支路

20、的短路與過流保護(hù)開關(guān)， 進(jìn)行 保護(hù)性分?jǐn)?。控制電路的配電支路有受電?ZK,主斷路器2ZK,司機(jī)控制器3ZK, 電子控制4ZK,輔機(jī)控制5ZK,前照燈6ZK,副前照燈7ZK,車內(nèi)照明8ZK,電扇 9ZK逆變電源10ZK自動信號11ZK自動停車12ZK無線電臺13ZK電控制 動14Z&另外，在控制電源屏上還裝有輔助電路 202導(dǎo)線的幾條配電支路，也 均以自動開關(guān)保護(hù)，它有司機(jī)室取暖（15、16ZK），前窗加熱（17、18ZK），220V 插座（19、20ZK），作為電源保護(hù)用的自動開關(guān)有交流電源（600QA，蓄電池（601QA，各配電開關(guān)基本參數(shù)見下表?？刂齐娫雌劣?個刀開關(guān)：整流器刀開

21、關(guān) KGK（單刀單投），蓄電池刀開關(guān) DCK（雙刀單投），接地刀開關(guān)KJDK（雙刀單投）。操作時要注意操作程序，先合 KJDK和DCK再合KGK尤其在庫內(nèi)用電源時必須要先完成上述刀開關(guān)合閘程序， 再送入庫用輔助電源。代號ZK2 ZK5678ZK ZK ZKZK ZK ZKZK10ZK定流A)整電(303030逆變電 電扇 車內(nèi)照 副前照 前照燈 輔機(jī)控 電子控 控制器 主斷路 受電弓 名稱型號TH-5SB50111213141516171819202122ZKZKZKZKZKZKZKZKZKZKZKZK交流電源 插座2 插座 1 窗加熱2 窗加熱1 取暖電爐 取暖電爐 電空制動 無線電臺 自動

22、停車 自動信號蓄電池66663030666650110110110110380380380380220220380TH-5SB第 3 章 110V 電源控制電路分析第 1 節(jié) 各種元器件工作特性二極管：二極管最重要的的特性就是單向?qū)щ娦裕?即正向電壓導(dǎo)通電阻很小， 反向電壓時導(dǎo)通電阻很大或無窮大。在電路中，電流只能從二極管的正極流入， 負(fù)極流出。 電路中將二極管的正極接在高電位端， 負(fù)極接在低電位端， 二極管就 會導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置 ; 相反則為反向偏置。當(dāng)加在二極管兩端的 電壓很低時， 流過二極管的正向電流很小， 二極管仍不能導(dǎo)通， 只有當(dāng)正向電壓 達(dá)到某一數(shù)值時，鍺管約為 0.

23、2V ，硅管約為 0.6V 以后，二極管才能導(dǎo)通，導(dǎo)通 后二極管兩端的電壓基本保持不變，鍺管約為 0.3V，硅管約為0.7V，稱為二極 管的正向壓降。 若二極管的正極接低電壓端， 負(fù)極接高電壓端， 此時二極管中幾 乎沒有電流流過， 二極管處于截止?fàn)顟B(tài)， 稱為反向偏置。 二極管反向偏置時仍然 會有會有微弱的反向電流流過二極管， 稱為漏電電流。 當(dāng)二極管兩端的反向電壓 增大到某一數(shù)值時，反向電流急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娦?，稱為擊穿。二極管其作用有：在電力電子電路中，電力二極管有廣泛的應(yīng)用，它可以作 為整流、續(xù)流，以及電壓隔離、鉗位、保護(hù)等器件。在應(yīng)用時，要按實際要求選 擇不同類型的電力二極管

24、。其主要類型有：(1) 普通二極管 ，又叫整流二極管， 多用于開關(guān)頻率不高 (1kHz 以下) 的整流 電路中。其反向恢復(fù)時間一般大于 5卩S,而正向電流額定值和反向電壓額定值 可以達(dá)到數(shù)千安和數(shù)千伏以上。（2）快恢復(fù)二極管簡稱快速二極管。其反向恢復(fù)時間小于5卩s，快恢復(fù)外延二極管反向恢復(fù)時間更短，在100ns以下。（3）肖特基二極管 其優(yōu)點是反向恢復(fù)時間很短，一般為 1040ns；正向恢 復(fù)過程中沒有明顯的電壓過沖； 開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管小。 其 缺點是反向漏電流大且對溫度敏感； 當(dāng)提高反向耐壓時， 其正向壓降也相應(yīng)增加， 甚至不能滿足要求。感性負(fù)載下的半控橋整流電路， 由于

25、本身的自然續(xù)流作用， 即使不接續(xù)流二 極管，其輸出電壓波形也不會出現(xiàn)負(fù)值。 但是一旦觸發(fā)脈沖丟失， 在大電感負(fù)載 情況下，則會使晶閘管失控， 因此，仍要在負(fù)載兩端接上續(xù)流二極管， 防止失控。二極管的識別很簡單，小功率二極管的N極（負(fù)極）大多采用一種色圈標(biāo)出 來，而發(fā)光二極管可以從引腳的長、短來識別，長腳為正極，短腳為負(fù)極。三極管：主要功能是電流的放大和開關(guān)作用，由兩個 PN結(jié)構(gòu)成，共用的一 個電極為集電極（用字母b表示），其他兩個極為集電極（用字母c表示），和發(fā) 射極（用字母e表示），由于不同的組合方式，構(gòu)成了 NPN箭頭朝里）和PNP（箭 頭朝外）兩種三極管。晶閘管：晶閘管是晶體閘流管的簡稱

26、， 它包括普通晶閘管和雙向、 門極關(guān)斷、 逆導(dǎo)、快速等晶閘管。普通晶閘管 （Thyristor） 曾稱為可控硅整流器，常用 SCR（Siliccm Controlled Rectifier） 表示。在實際應(yīng)用中，如果沒有特殊說明， 晶閘管皆指普通晶閘管。晶閘管主要用來組成整流、逆變、斬波、交流調(diào)壓、變頻等變流裝置和交流 開關(guān)以及家用電器實用電路等中， 由于上述裝置特別是變流裝置是靜止型的， 具 有體積小、壽命長、效率高、控制性能好，并且具有無毒、無噪聲、造價低、維 修方便等優(yōu)點， 因此得到廣泛的應(yīng)用。 晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體器件， 具有三 個PN結(jié)，弓I出三個極，陽極A,陰極K,門極G流過晶

27、閘管陽極的電流稱為陽 極電流，晶閘管陽極和陰極兩端的電壓， 稱為陽極電壓。 門極電壓連接晶閘管的 門極G和陰極K,組成控制電路，稱為觸發(fā)電路，流過門極的電流稱門極電流， 門極與陰極之間的電壓稱為門極電壓。晶閘管導(dǎo)通的條件是：陽極加正電壓，門極加適當(dāng)?shù)恼螂妷?。晶閘管關(guān)斷的條件是：流過晶閘管的電流小于維持電流。電阻：電阻的主要物理特征是變電能為熱能， 也可以說是一個耗能元件， 電 流經(jīng)過它就產(chǎn)生熱能， 電阻在電路中起分壓， 限流或者做負(fù)載用。 與電容一起可 以組成濾波器及延時電路， 在電源電路、 控制電路中做取樣電阻， 在半導(dǎo)體管電路中用作偏置電阻確定工作點。電容：電容應(yīng)用于電源電路，實現(xiàn)旁路，

28、去耦，濾波和儲能等作用。集成電路是應(yīng)用半導(dǎo)體制造工藝，把整個電路的晶體管、電阻、電容等元件 和連線等都制造在一塊半導(dǎo)體基片上， 形成一塊不可分割的固體塊。它從根本上 動搖了原來電子電路的概念，實現(xiàn)了元件、電路和系統(tǒng)的結(jié)合。集成電路顯示出 許多分立元件無法比擬的優(yōu)點，它體積小、重量輕、功耗小、性能好，由于外部 引線大為減少，減少了故障，提高了可靠性。集成運算放大器是一種多級直接耦 合的高放大倍數(shù)的放大電路，它既能放大緩慢變化的直流信號，又能放大交流信 號，用運算放大器及其反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成多種運算電路，如我們在此分析的比 例-積分運算電路就是其中的一種。比例-積分運算電路U0這種運算器又稱PI調(diào)

29、節(jié)器，常用于控制系統(tǒng)，以保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和 控制精度。改變R1和電容，可調(diào)整比例系數(shù)和積分常數(shù)，以滿足控制系統(tǒng)的要 求。U0 "（ Rih Uc）第2節(jié)控制電源柜插件箱控制電源柜的插件箱是電源柜的控制部分。裝有4塊插件，分A、B兩組，由A、B轉(zhuǎn)換開關(guān)DKKS制，箱體內(nèi)還裝有同步信號變壓器。其功能如下 ：(1) 向110V直流電源主電路中的晶閘管提供移相觸發(fā)脈沖，及使110V輸出電壓保持穩(wěn)定；另一方面起限流作用，確保輸出電流限制在55A± 10%以內(nèi)(2) 提供+24V車內(nèi)儀表照明用電，+48V三相設(shè)備電源及司機(jī)臺信號顯示屏 所用的+15 V電源。箱內(nèi)的4塊插件，分別為兩

30、塊穩(wěn)壓觸發(fā)及兩塊開關(guān)電源插件。 穩(wěn)壓觸發(fā)插件 面板上有3個綠色發(fā)光二極管，當(dāng)接通電源后，3個綠色發(fā)光二極管，說明此時 插件工作正常。開關(guān)電源插件面板上有一紅、一綠兩種二極管，并另有一鈕子開關(guān)。當(dāng)紐子 開關(guān)置“關(guān)”位或電源故障時，紅色發(fā)光二極管亮；當(dāng)開關(guān)置“開”位時，綠色 發(fā)光二極管亮，表示此時插件工作正常，查檢箱的結(jié)構(gòu)簡圖所示。第3節(jié)穩(wěn)壓觸發(fā)電路原理1. ± 15V電源環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)產(chǎn)生的土 15V 電源是共給本插件自用， 從原理圖可知：從752、753 線獲得交流同步信號，經(jīng) V1-V4整流管整流，經(jīng)R1、 R2及 C1、C2 C3 C4 電阻 電容濾波，送至穩(wěn)壓管N1及N2,分別產(chǎn)生

31、+15V及-15V電壓，此電壓再經(jīng) C5 C6 C7、C8濾波，滿足本 插件供電之需。2. 穩(wěn)壓環(huán)節(jié)110V穩(wěn)壓環(huán)節(jié)主要功能在于：將110V電源的輸出電壓及電流與其給定值相比較, 向移相觸發(fā)環(huán)節(jié)送出觸發(fā)移相控制電壓，使控制電源柜的直流輸出電壓為 ± 4%電源限流值為55A± 10%*15u .rryifiVIOHkJKi-Q300 CH<H一207C2C4csTTiV?zuV3皿 Q5狀肚B36阪 丄t17跑 TVWV35B9V40恤1KITRI8E4 B25Cl?4115211ElB22 LC14VB4m R2T r-rO- CIGI23一n £30YI2

32、4VS由附圖二可知：穩(wěn)壓環(huán)節(jié)中的給定值由-15V經(jīng)V36再次穩(wěn)壓后供給，是負(fù) 極性的，給定值可用RP2調(diào)節(jié)，其值大約為-4V左右。正極性電壓反饋由207線, 經(jīng)R17 R18分壓后供給。負(fù)、正兩路電壓分別經(jīng) R16 R22 R24 R25在N3的 12腳的同相輸入端進(jìn)行電流綜合，N3的14腳輸出值直接控制110V電源的移相 觸發(fā)環(huán)節(jié)。由于N3的12、13、14腳運算放大器放大倍數(shù)數(shù)很大，故此能保證晶 閘管輸出電流電壓穩(wěn)定不變。在降弓時，由于無交流電源，因而無土15V電源，N3運算放大器無電，無電壓輸出。當(dāng)升弓合閘時，產(chǎn)生土 15V電壓，由于此時蓄 電池電壓小于給定值，造成晶閘管的觸發(fā)脈沖從滿開

33、放開始退回，出現(xiàn)瞬時過電壓。為避免這種現(xiàn)象，在無交流電時，V40因207線有電而導(dǎo)通，將RP2上的給定值短接，當(dāng)有交流時，交流電壓經(jīng) 752、753線，由V15 R34 V37、R36等元 件組成的有關(guān)電路向V40-b極供電，使V40三極管截止。因-15V電壓已建立， RP2上給定值恢復(fù)，由于此時蓄電池電壓始終小于給定值，致使N3的14腳輸出值趨向負(fù)飽和（相當(dāng)于觸發(fā)電路送出滿開放脈沖的電壓值）。另一萬面，由于+15V電壓已建立，C26電容開始充電的瞬間，使V51三極管 導(dǎo)通，+15V電壓一方面經(jīng)電阻R30向N3的14腳輸送電流；另一方面直接加至 RP3電位器上，迫使觸發(fā)脈沖從 a=180

34、76;開始移相，從而避免產(chǎn)生瞬時過電壓。 隨著C26不斷充電，電位不斷提高，很快使 V51三極管截止。使a從180°過渡 到相應(yīng)角度，最后受控于N3的14腳的輸出電壓。+15V R27 R28 V11 及 V12、R30 R31、-15V 在此構(gòu)成 N3 的 12、13、14 腳放大器的抗飽和電路，防止其陷入深度飽和，確保 N3的12、13、14腳運算放 大器輸出值在-10.5V +10.5V之間。N3的8、9、10腳運算放大器構(gòu)成電流限制器，電流反饋信號由反饋電阻FKR 上的壓降經(jīng)206線輸入，限流給定值（正值）可由RP1調(diào)整，其值大約為4V （相 應(yīng)限流值為55A）。206線的電

35、壓和RP1的給定值通過各自的電阻，在 N3的9腳 反相端進(jìn)行電流綜合。當(dāng)負(fù)載電流未達(dá)到限制值時，N3的8腳輸出值為負(fù)飽和（約-13V），此電壓低于N3的14腳輸出，V10起了隔離作用，N3的8、9、10 腳運算放大器不起限制作用。當(dāng)負(fù)載電流大于55A, N3的8腳輸出值由負(fù)飽和逐 漸向正飽和變化，此值就會大于的 N3 14腳的輸出值，V10正向偏置，N3的8 腳輸出值由負(fù)飽和逐漸向正飽和變化。此值就會大于N3的14腳的輸出值，V10正向偏置，N3的8腳的輸出電壓將控制觸發(fā)脈沖后移，減小整流橋的輸出電壓。 因N3的8、9、10腳運算放大器倍數(shù)很大，可使負(fù)載電流最大值始終維持在 55A。R20 C

36、15 C16 R29組成PI調(diào)節(jié)器，R23 C14亦為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的軟反饋元件,以保證整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。：3.同步信號移相環(huán)節(jié)207S3T R38本環(huán)節(jié)主要功能是產(chǎn)生移相 90 ° 的交流同步信號，供移相觸發(fā)環(huán)節(jié)之 用。N3的1、2、3腳運算放大器與C18R39等構(gòu)成753線交流同步信號的移相 電路；N3的5、6、7腳運算放大器與 C19 R46等構(gòu)成752線交流同步信號 的移相電路。移相后的同步余弦信號直 接經(jīng)R49 R52送入移相觸發(fā)環(huán)節(jié)。300752R40R44R42M51819移相觸發(fā)信號輸出K464.移相觸發(fā)環(huán)節(jié)移相觸發(fā)環(huán)節(jié)由V41V50三極管等有關(guān)電路組成，其功能是根據(jù)穩(wěn)

37、壓環(huán)節(jié) 送來的控制電壓，產(chǎn)生相適應(yīng)的觸發(fā)脈沖，去觸發(fā)110V電源主回路的晶閘管<15V75216.一1730二C2HV4KH工丄匸-r丄 1rr£3IffV417-C2OK5OV18憂RTO5R6o2278 ) 2 292 2R61sI1Avzr*C22753交流同步信號由752、753線輸入，交流同步余弦信號由 R49 R52送入，穩(wěn) 壓環(huán)節(jié)送出的控制信號 Uv51-c經(jīng)RP3送入。同步余弦信號與控制信號通過各自 獨立的電阻R49 R50在V41基極進(jìn)行電流綜合。在 Uv51-C< -7.5V時，V41將 始終截至，觸發(fā)電路輸出脈沖時間將由 V45從導(dǎo)通變截至的瞬間產(chǎn)生

38、，也就是“過 零點”產(chǎn)生脈沖，相當(dāng)于滿開放。當(dāng) Uv51-C>7.5V，V41將始終飽和導(dǎo)通，觸發(fā) 電路無脈沖輸出。由此可見，Uv51-C電壓值的大小決定著觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時間， 電壓越負(fù)，脈沖越是前移，晶閘管輸出整流電壓越高。當(dāng)V41由導(dǎo)通變截至?xí)r，V47導(dǎo)通，經(jīng)C24產(chǎn)生一個脈沖寬度為300500卩S的脈沖，在脈沖產(chǎn)生期間V49 導(dǎo)通，通過脈沖變壓器送給晶閘管觸發(fā)脈沖使其觸發(fā)導(dǎo)通。整流電壓經(jīng)濾波電抗器（671L）及電容濾波后向蓄電池浮充電并經(jīng)空氣自動開關(guān)向負(fù)載輸電。對觸發(fā)電路的要求：晶閘管具有單向?qū)щ娦院驼驅(qū)煽匦?，晶閘管由斷 態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥☉B(tài)應(yīng)同時具備兩個條件，其一是晶閘管的陽極電位

39、要高于陰極電位； 其二是在門極和陰極間施加具有一定功率的正向電壓，這一電壓是由觸發(fā)電路提供的，也叫觸發(fā)電壓或觸發(fā)信號。由于晶閘管導(dǎo)通以后，門極上的觸發(fā)信號就失 去控制作用，為了減少門極損耗及觸發(fā)電路的功率， 一般不用交流或直流觸發(fā)信 號，而用脈沖形式的觸發(fā)信號，故晶閘管對觸發(fā)電路的基本要求是：(1) 觸發(fā)電路發(fā)出的觸發(fā)信號應(yīng)具有足夠大的功率，即觸發(fā)電壓和電流必 須大于晶閘管的門極觸發(fā)電壓 VGT門極觸發(fā)電流IGT,使門極的工作點在門極 伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)內(nèi)， 但瞬時功率和平均功率都不能超過門極瞬時功率極限 和門極平均功率線。(2) 不該觸發(fā)時,觸發(fā)電路因漏電流產(chǎn)生的漏電壓應(yīng)小于門極不觸發(fā)電壓

40、VGD。(3) 由于晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時間,不是一觸就通,只有當(dāng)晶閘管的陽極 電流即主回路的電流上升到晶閘管的擎住電流 IL 以上時,管子才能導(dǎo)通,所以 觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有足夠的寬度，一般為 2050卩s，電感性負(fù)載應(yīng)加大到1ms 相當(dāng)丁 50Hz正弦波的18°電角度。(4) 觸發(fā)脈沖前沿要陡，特別是串并聯(lián)使用的晶閘管要采用強(qiáng)觸發(fā)措施。(5) 觸發(fā)脈沖應(yīng)與主回路同步，且有足夠的移相范圍。例電阻性負(fù)載下的三相 半波和三相全控橋整流電路，移相范圍分別為 0°150°和 0°120°，而電 感性負(fù)載(電流連續(xù))時，皆為 0°90°

41、;。第 4 章 對 110V 電源控制電路的展望隨著電子電路和計算機(jī)的高速發(fā)展， 在越來越多的控制電路中集成化、 智能 化、輕量化成了當(dāng)今發(fā)展的趨勢， 包括我們在本電路分析各種電路。 在此我簡單 介紹一下當(dāng)前使用比較多的一種控制元件-PLC。也希望能夠在機(jī)車上得以廣泛的 應(yīng)用。PLC的特點：1 、學(xué)習(xí)編程容易PLC是面向用戶的設(shè)備，考慮到現(xiàn)場普通工作人員的知識面及習(xí)慣，PLC可以采用梯形圖來編程， 這種編程方法形象直觀， 無需專業(yè)計算機(jī)知識和語言， 其 電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似， 所以熟悉繼電器電路圖的電氣技 術(shù)人員可以在很短的時間里熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。2、功能

42、強(qiáng)大，性價比高一臺小型的 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程組件，有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn) 非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性價比， PLC 可以通過 通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。3、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。由于其觸頭接觸不良，容易出現(xiàn)故障。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器， 僅剩下與 I/O 有關(guān)的少量 硬件，接線可以減少到繼電器控制的1/1001/10 ,因觸頭接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列的硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間 達(dá)到數(shù)萬小時以上，

43、可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4、體積小，功耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型的PLC的體積僅相當(dāng)于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/101/12。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可省下大量的配線和附件，減少了大量的安 裝工時，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用。由于本人學(xué)識有限，只能在此做一簡單介紹，更多資料可以到參考文獻(xiàn)閱覽。第 5 章 畢業(yè)設(shè)計要求與制作附：畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書格式（A4 、標(biāo)準(zhǔn)頁面 ）2012 屆畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 （小三、黑體、加粗、居中 ）一、

44、課題名稱：XXXXX小四、楷體）二、指導(dǎo)教師：XXX仆四、楷體）三、設(shè)計內(nèi)容與要求 （小四、楷體 ）1、課題概述 （ 五號、宋體 ）2、設(shè)計內(nèi)容及要求 （ 五號、宋體 ）3、設(shè)計原始資料 （ 可根據(jù)課題實際選擇是否填寫，五號、宋體 ）4、設(shè)計課題的特點與目的 （ 五號、宋體 ）5、設(shè)計成果（五號、宋體）四、設(shè)計參考書 （小四、楷體 ）XXXXX中國鐵道出版社 主編XXXXX五號、宋體）五、設(shè)計說明書要求 （ 小四、楷體 ）（ 以下五號、宋體 ）1、封面2、目錄3、內(nèi)容摘要 （200400 字左右，中英文 ）4、引言5、正文（設(shè)計方案比較與選擇，設(shè)計方案原理、計算、分析、論證，設(shè)計結(jié)果的說明及特點）6、結(jié)束語7、附錄（參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等 ）六、畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程安排 （ 小四、楷體 ）七、畢業(yè)設(shè)計答辯及論文要求 （小四、楷體）（ 以下五號、宋體 ）1、畢業(yè)設(shè)計答辯要求 答辯前三天，每個學(xué)生應(yīng)按時將畢業(yè)設(shè)計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等 必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱