電力電子技術(shù)的應(yīng).ppt

10-1,第10章 電力電子技術(shù)的應(yīng)用,10.1 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 本章小結(jié),10-2,10.1 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí) 10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時(shí) 10.1.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng),10-3,10.1 晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)引言,晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)晶閘管可控整流裝置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)。 是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種。 是可控整流裝置的主要用途之一。,對(duì)該系統(tǒng)的研究包括兩個(gè)方面： 其一是在帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)整流電路的工作情況。 其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。本節(jié)主要從第二個(gè)方面進(jìn)行分析。,10-4,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí),整流電路接反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，對(duì)整流電路和電動(dòng)機(jī)的工作都很不利。,圖10-1 三相半波帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載且 加平波電抗器時(shí)的電壓電流波形,通常在電樞回路串聯(lián)一平波電抗器，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連續(xù)，如圖2-48。,10-5,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí),此時(shí)，整流電路直流電壓的平衡方程為 （2-112） 式中， 。 為電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì) 負(fù)載平均電流Id所引起的各種電壓降，包括： 變壓器的電阻壓降 電樞電阻壓降 由重疊角引起的電壓降 晶閘管本身的管壓降，它基本上是一恒值。 系統(tǒng)的兩種工作狀態(tài)：電流連續(xù)工作狀態(tài) 電流斷續(xù)工作狀態(tài),10-6,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)速與電流的機(jī)械特性關(guān)系式為,1) 電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,在電機(jī)學(xué)中，已知直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為,（2-113）,可根據(jù)整流電路電壓平衡方程式（2-112），得,（2-114）,（2-115）,圖10-2 三相半波電流連續(xù)時(shí)以 電流表示的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性,其機(jī)械特性是一組平行的直線，其斜率由于內(nèi)阻不一定相同而稍有差異。 調(diào)節(jié)a 角，即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。,10-7,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí),2) 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，平波電抗器中的電感儲(chǔ)能減小，致使電流不再連續(xù)，此時(shí)其機(jī)械特性也就呈現(xiàn)出非線性。,電動(dòng)機(jī)的實(shí)際空載反電動(dòng)勢(shì)都是 。 時(shí)為： 。 主電路電感足夠大，可以只考慮電流連續(xù)段，完全按線性處理。 當(dāng)?shù)退佥p載時(shí)，可改用另一段較陡的特性來近似處理，等效電阻要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。,當(dāng)Id減小至某一定值Id min以后，電流變?yōu)閿嗬m(xù)，這個(gè) 是不存在的，真正的理想空載點(diǎn)遠(yuǎn)大于此值。,10-8,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時(shí),電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的特點(diǎn)：,圖10-4 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)勢(shì)的特性曲線,電流斷續(xù)時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速抬高。 機(jī)械特性變軟，即負(fù)載電流變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。 隨著a 的增加，進(jìn)入斷續(xù)區(qū)的電流值加大。,圖10-5 考慮電流斷續(xù)時(shí) 不同a 時(shí)反電動(dòng)勢(shì)的特性曲線 1 a 460,10-9,10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時(shí),1) 電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性由 決定的。 逆變時(shí)由于 ， 反接，得 因?yàn)镋M=Cen，可求得電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式,（2-122),（2-123),圖10-6 電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性,10-10,10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時(shí),2) 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,可沿用整流時(shí)電流斷續(xù)的機(jī)械特性表達(dá)式，把 代入式（2-117）、式（2-118）和式（2-119），便可得EM、n與Id的表達(dá)式。三相半波電路為例：,(2-124),(2-125),(2-126),10-11,10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時(shí),逆變電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，與整流時(shí)十分相似：,圖10-7 電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性,理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多，機(jī)械特性變軟，且呈現(xiàn)非線性。 逆變狀態(tài)的機(jī)械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)。 縱觀控制角 變化時(shí)，機(jī)械特性得變化。,第1、4象限中和第3、2象限中的特性是分別屬于兩組變流器的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器。,10-12,10.1.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng),圖10-8 兩組變流器的反并聯(lián)可逆線路,圖2-53a與b是兩組反并聯(lián)的可逆電路,a三相半波有環(huán)流接線 b三相全控橋無環(huán)流接線 c對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器工作情況,10-13,10.1.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng),兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆電路的相關(guān)概念和結(jié)論：,環(huán)流是指只在兩組變流器之間流動(dòng)而不經(jīng)過負(fù)載的電流。 正向運(yùn)行時(shí)由正組變流器供電；反向運(yùn)行時(shí)，則由反組變流器供電。 根據(jù)對(duì)環(huán)流的處理方法，反并聯(lián)可逆電路又可分為不同的控制方案，如配合控制有環(huán)流（ ）、可控環(huán)流、邏輯控制無環(huán)流和錯(cuò)位控制無環(huán)流等。 電動(dòng)機(jī)都可四象限運(yùn)行。 可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來決定哪一組變流器工作及其工作狀態(tài)：整流或逆變。,10-14,10.1.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng),直流可逆拖動(dòng)系統(tǒng)，除能方便地實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)外，還能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)。,電動(dòng)機(jī)反向過程分析：詳見P89,a=b 配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng) 對(duì)正、反兩組變流器同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖，并嚴(yán)格保證a=b 的配合控制關(guān)系 。 假設(shè)正組為整流，反組為逆變，即有a P=b N ，UdaP=UdbN，且極性相抵，兩組變流器之間沒有直流環(huán)流。 但兩組變流器的輸出電壓瞬時(shí)值不等，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)環(huán)流。 串入環(huán)流電抗器LC限制環(huán)流。,10-15,10.1.3 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng),邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng) 工程上使用較廣泛，不需設(shè)置環(huán)流電抗器。 只有一組橋投入工作（另一組關(guān)斷），兩組橋之間不存在環(huán)流。 兩組橋之間的切換過程：,首先應(yīng)使已導(dǎo)通橋的晶閘管斷流，要妥當(dāng)處理使主回路電流變?yōu)榱?，使原?dǎo)通晶閘管恢復(fù)阻斷能力。 隨后再開通原封鎖著的晶閘管，使其觸發(fā)導(dǎo)通。 這種無環(huán)流可逆系統(tǒng)中，變流器之間的切換過程由邏輯單元控制，稱為邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)