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10-1,第10章 電力電子技術(shù)的應(yīng)用,10.1 晶閘管直流電動機系統(tǒng) 本章小結(jié),10-2,10.1 晶閘管直流電動機系統(tǒng),10.1.1 工作于整流狀態(tài)時 10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時 10.1.3 直流可逆電力拖動系統(tǒng),10-3,10.1 晶閘管直流電動機系統(tǒng)引言,晶閘管直流電動機系統(tǒng)晶閘管可控整流裝置帶直流電動機負載組成的系統(tǒng)。 是電力拖動系統(tǒng)中主要的一種。 是可控整流裝置的主要用途之一。,對該系統(tǒng)的研究包括兩個方面: 其一是在帶電動機負載時整流電路的工作情況。 其二是由整流電路供電時電動機的工作情況。本節(jié)主要從第二個方面進行分析。,10-4,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時,整流電路接反電動勢負載時,負載電流斷續(xù),對整流電路和電動機的工作都很不利。,圖10-1 三相半波帶電動機負載且 加平波電抗器時的電壓電流波形,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,此時,整流電路直流電壓的平衡方程為 (2-112) 式中, 。 為電動機的反電動勢 負載平均電流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,轉(zhuǎn)速與電流的機械特性關(guān)系式為,1) 電流連續(xù)時電動機的機械特性,在電機學(xué)中,已知直流電動機的反電動勢為,(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)時以 電流表示的電動機機械特性,其機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)電動機的轉(zhuǎn)速。,10-7,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時,2) 電流斷續(xù)時電動機的機械特性 當(dāng)負載減小時,平波電抗器中的電感儲能減小,致使電流不再連續(xù),此時其機械特性也就呈現(xiàn)出非線性。,電動機的實際空載反電動勢都是 。 時為: 。 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,可改用另一段較陡的特性來近似處理,等效電阻要大一個數(shù)量級。,當(dāng)Id減小至某一定值Id min以后,電流變?yōu)閿嗬m(xù),這個 是不存在的,真正的理想空載點遠大于此值。,10-8,10.1.1 工作于整流狀態(tài)時,電流斷續(xù)時電動機機械特性的特點:,圖10-4 電流斷續(xù)時電動勢的特性曲線,電流斷續(xù)時理想空載轉(zhuǎn)速抬高。 機械特性變軟,即負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,進入斷續(xù)區(qū)的電流值加大。,圖10-5 考慮電流斷續(xù)時 不同a 時反電動勢的特性曲線 1 a 460,10-9,10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時,1) 電流連續(xù)時電動機的機械特性,電流連續(xù)時的機械特性由 決定的。 逆變時由于 , 反接,得 因為EM=Cen,可求得電動機的機械特性方程式,(2-122),(2-123),圖10-6 電動機在四象限中的機械特性,10-10,10.1.2 工作于有源逆變狀態(tài)時,2) 電流斷續(xù)時電動機的機械特性,可沿用整流時電流斷續(xù)的機械特性表達式,把 代入式(2-117)、式(2-118)和式(2-119),便可得EM、n與Id的表達式。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,逆變電流斷續(xù)時電動機的機械特性,與整流時十分相似:,圖10-7 電動機在四象限中的機械特性,理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多,機械特性變軟,且呈現(xiàn)非線性。 逆變狀態(tài)的機械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)。 縱觀控制角 變化時,機械特性得變化。,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對應(yīng)電動機四象限運行時兩組變流器工作情況,10-13,10.1.3 直流可逆電力拖動系統(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而不經(jīng)過負載的電流。 正向運行時由正組變流器供電;反向運行時,則由反組變流器供電。 根據(jù)對環(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)流和錯位控制無環(huán)流等。 電動機都可四象限運行。 可根據(jù)電動機所需運轉(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 直流可逆電力拖動系統(tǒng),直流可逆拖動系統(tǒng),除能方便地實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)外,還能實現(xiàn)電動機的回饋制動。,電動機反向過程分析:詳見P89,a=b 配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng) 對正、反兩組變流器同時輸入觸發(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值不等,會產(chǎn)生脈動環(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)

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