电力电子技术的应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,10-,*,第,10,章,电力电子技术的应用,10.1 晶闸管直流电动机,系统,本章小结,1,10.1,晶闸管直流电动机系统,10.1.1,工作于整流状态时,10.1.2,工作于有源逆变状态时,10.1.3,直流可逆电力拖动系统,2,10.1,晶闸管直流电动机系统,引言,晶闸管直流电动机系统,晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统,。,是电力拖动系统中主要的一种。,是可控整流装置的主要用途之一,。,对该系统的研究包括两个方面：,其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。,其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本节主要从第二个方面进行分析,。,3,10.1.1,工作于整流状态时,整流电路接反电动势负载时，负载电流断续，对整流电路和电动机的工作都很不利,。,图,10-1,三相半波带电动机负载且,加平波电抗器时的电压电流波形,通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，如图,2-48,。,u,d,O,i,d,w,t,u,a,u,b,u,c,a,u,d,O,i,a,i,b,i,c,i,c,w,t,E,U,d,i,d,R,4,10.1.1,工作于整流状态时,此时，整流电路直流电压的平衡方程为,（,2-112,）,式中，,。,为电动机的反电动势,负载平均电流,I,d,所引起的各种电压降，包括：,变压器的电阻压降,电枢电阻压降,由重叠角引起的电压降,晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。,系统的两种工作状态：,电流连续工作状态,电流断续工作状态,5,10.1.1,工作于整流状态时,电流断续时电动机机械特性的特点,：,图,10-4,电流断续时电动势的特性曲线,电流断续时理想空载转速抬高。,机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。,随着,a,的增加，进入断续区的电流值加大。,断续区特性的近似直线,断续区,连续区,E,E,0,E,0,O,I,dmin,I,d,(0.585,U,2,),(,U,2,),2,O,a,3,a,2,a,1,I,d,分界线,断续区,连续区,a,5,a,4,E,0,E,图,10-5,考虑电流断续时,不同,a,时反电动势的特性曲线,1,a,2,a,3,a,4,60,8,10.1.2,工作于有源逆变状态时,1),电流连续时电动机的机械特性,电流连续时的机械特性由 决定的。,逆变时由于 ，反接，得,因为,E,M,=,C,e,n,，,可求得电动机的机械特性方程式,（2-122),（2-123),图10-6,电动机在四象限中的机械特性,正组变流器,反组变流器,n,a,3,a,2,a,1,I,d,a,4,b,2,b,3,b,4,b,1,a,=,b,=,p,2,a,=,b,=,p,2,b,3,b,2,b,1,b,4,a,2,a,3,a,4,a,1,a,1,=,b,1,;,a,1,=,b,1,a,2,=,b,2,;,a,2,=,b,2,a,增大方向,b,增大方向,a,增大方向,b,增大方向,9,10.1.2,工作于有源逆变状态时,2),电流断续时电动机的机械特性,可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，把 代入式（,2-117,）、式（,2-118,）和式（,2-119,），便可得,E,M,、,n,与,I,d,的表达式。三相半波电路为例：,(2-124),(2-125),(2-126),10,10.1.2,工作于有源逆变状态时,逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似,：,图10-7,电动机在四象限中的机械特性,理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现,非线性,。,逆变状态的机械特性是整流状态的,延续,。,纵观控制角 变化时，机械特性得变化。,第,1,、,4,象限中和第,3,、,2,象限中的特性是分别属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反，故分别标以,正组,和,反组,变流器。,正组变流器,反组变流器,n,a,3,a,2,a,1,I,d,a,4,b,2,b,3,b,4,b,1,a,=,b,=,p,2,a,=,b,=,p,2,b,3,b,2,b,1,b,4,a,2,a,3,a,4,a,1,a,1,=,b,1,;,a,1,=,b,1,a,2,=,b,2,;,a,2,=,b,2,a,增大方向,b,增大方向,a,增大方向,b,增大方向,11,10.1.3,直流可逆电力拖动系统,图10-8,两组变流器的反并联可逆线路,图,2-53a,与,b,是两组反并联的可逆电路,a,三相半波有环流接线,b,三相全控桥无环流接线,c,对应电动机四象限运行时两组变流器工作情况,12,10.1.3,直流可逆电力拖动系统,两套变流装置反并联,连接的可逆电路的相关概念和结论：,环流,是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。,正向运行时由正组变流器供电；反向运行时，则由反组变流器供电。,根据对环流的处理方法，反并联可逆电路又可分为不同的控制方案，如配合控制有环流,（）,、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。,电动机都可,四象限运行,。,可根据电动机所需运转状态来决定哪一组变流器工作及其工作状态：整流或逆变。,13,10.1.3,直流可逆电力拖动系统,直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动。,电动机反向过程分析,：,详见,P89,a=b,配合控制的有环流可逆系统,对正、反两组变流器同时输入触发脉冲，并严格保证,a=,b,的配合控制关系。,假设正组为整流，反组为逆变，即有,a,P,=b,N,，,U,d,a,P,=,U,d,b,N,，,且极性相抵，两组变流器之间没有直流环流。,但两组变流器的输出电压瞬时值不等，会产生脉动环流。,串入环流电抗器,L,C,限制环流。,14,10.1.3,直流可逆电力拖动系统,逻辑无环流可逆系统,工程上使用较广泛，不需设置环流电抗器。,只有一组桥投入工作（另一组关断），两组桥之间不存在环流。,两组桥之间的切换,过程：,首先应使已导通桥的晶闸管断流，要妥当处理使主回路电流变为零，使原导通晶闸管恢复阻断能力。,随后再开通原封锁着的晶闸管，使其触发导通。,这种无环流可逆系统中，变流器之间的切换过程由逻辑单元控制，称为,逻辑控制无环流,系统。,直流可逆电力拖动系统，将在后继课“电力拖动自动控制系统”中进一步分析讨论。,15,本章小结,晶闸管直流电动机系统的工作情况，重点掌握各种状态时系统的特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等，了解可逆电力拖动系统的工作情况，建立环流的概念。,16,