DCMotor2-晶闸管整流电路的固有现象.ppt

Proper Electrophoresis in circuit Thyristor commutate,Leave out reactance,Electromotive force,ABB Drive System Co. Ltd. S & M Department Wu Qiusheng,晶闸管整流电路 的固有现象,漏电抗,反电势,Leave out reactance in transformer,Effect by Leave out reactance,Decrease Voltage of commutate,Make overthrow,EMF of motor,Effect by EMF,Voltage tilt up in commutate,LOR & EMF,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,带变压器的整流电路,1.换流期间整流电压瞬时值（如图）,前边的讨论忽略了变压器漏抗对整流电压的影响。 只讨论了的作用。实际 漏抗也是重要的因素。,影响整流输出电压Ud的要素：,1,输入电压UL的高低,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,2,控制角的大小,3,整流器内阻,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,整流变压器结构 铁芯：芯柱，轭铁 绕组：原边绕组 副边绕组 磁通：主磁通 漏磁通 其它：组别，绝缘 过载，温升 屏蔽，冷却,主磁通：传递功率,漏磁通：产生阻抗,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,变压器漏抗极其影响,2.换流期间整流电压瞬时值（如图）,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,变压器漏抗对整流电压的影响,整流变压器每一相绕组都带有漏电感 LB。漏电感LB作为集中参数与元件串 联其作用是在电流发生变化时才显现 出来。,假定LB=0，则换相是在瞬间完成的。 电压，电流波形见前面图1。,当LB0时，它要阻止电流的变化，使换相电流不能突变，换相过程不能瞬间完成。,换相过程： SCR3被触发，ib开始上升，直到ib= Id SCR5受反压，ia开始下降，直到ia= 0,实际是不可能的。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,变压器漏抗对整流电压的影响,由变压器漏感造成的换相持续过程叫 做“阳极交错”现象。 该过程持续的间隙叫做“换相重叠角” ，也叫做“交错角” “换相重叠角”（“交错角”）的“电角度 ”记为“”。,的存在，表征了变压器漏抗对整流电路工作的影响。,线电压Uab通过两只导通的元件，作用 在两相漏抗上。从而产生一个环流电 流“ih”,环流ih在漏抗上产生的电势，造成共阴 极电位的从新分配。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,变压器漏抗对整流电压的影响,在环流ih的作用下，ia=Id-ih不断减少，ib=ih不断增加。漏电感中的感应电势分别为：,再换相过程中，“d”点（共阴极）电压的瞬时值为：,从a相看：,从b相看：,根据柯希科夫第二定律（节点电压法）将两式两边相加，可求得 ud ：,(算术平均值）,重要概念,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,换相重叠角的计算,角的大小与Id的大小有关，还与变压器的漏抗大小有关。工频下，变压器的漏抗值记为XB。 XB一定时，Id越大，开通相电流升到Id值的时间越长，对应的角越大。 Id一定时，XB越大，换相电流上升率(dih/dt)越小，换流时间越长，对应的角越大。,角的大小是逆变工作状态极其重要的因素之一，它将直接影响着4象限运行的可靠与否。 为此，要清楚与Id、Xb的定量关系。,从a相看：,从b相看：,由图可知：,线电压在角内的积分，既是环流ih增长到Id的值，或者是，t从0变化到 时，ih也从0升到Id，换相结束。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,换相重叠角的计算,于是,XB折算到副边的每相绕组漏电抗， XB=LB().,XB可按铭牌估算：,U2,I2-副绕组相电压，相电流。 uZ%- 变压器阻抗电压（短路电压） 百分比，约4-8%。,对于一个已知电路，U2及XB都是固定常数。只要知道Id及角，即可算出角的值。如果Id=0，则无论为何值，都等于0。,此计算方法适用于所有与此换相过程相同的晶闸管整流电路。,计算举例：,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,计算举例：,解：,变压器每相漏康为：,过载2.5倍时的重叠角：,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,换相压降计算,整流电路需要变压器， 变压器存在漏抗， 漏抗使共阴极电压从新分配， 相当于整流器进线电压降低了， 使整流电压波形的面积少一块。 一个整流周期减少6块， 减小的面积记为Ud 其平均值等于减小的面积 除以一个可控硅导通的时间。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,取换相开始点为坐标原点,Ud0- =0,=0时整流电压平均值，,m- 一周期内整流电压脉动次数（换相次数）。三相桥式m=6,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,整流电压平均值,考虑到换相压降Ud及变压器绕组电阻压降，整流电压平均值降低了。对三相桥式电路来说，Ud为：,RB-变压器每相绕组等效电阻；Ri-整流器内阻,由公式可看出， 越大，XB越大（即越大）整流电压Ud越低,（整流电压的一般公式）,1:,2:,影响整流电压的因素： 整流器侧：电源电压的高低 整流电路的形式 控制角的大小 变压器漏抗、阳极交错现象、漏抗压降,负载侧：回路电阻 回路电感（电流连续、断续） 负载反电势（电容、电机）,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=0,=30,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=60,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=90,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=120,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=150,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,=180,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路的逆变态,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,有漏抗情况下的逆变态,Ud,逆变状态同样存在换相过程 变压器的漏抗同样起作用， 漏抗使共阴极电压从新分配， 相当于整流器进线电压降低了， 使逆变电压波形的面积少一块。 一个周期减少6块面积， 减小的面积记为-Ud 其平均值等于减小的面积 除以一个可控硅导通的时间。,变压器漏抗的影响之一： 减少了平均逆变电压。,=160 =0,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,三相全控整流桥电路有漏抗情况下的逆变态,=160 =0,三相全控整流桥电路有漏抗情况下的逆变态,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,=160 =10,=160 =20,=160 =28,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,=20,+Ai0,+Aoff,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,不能！,为什麽？,-Ib +Ic,-b,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,有漏抗情况下的逆变态,变压器漏抗的影响之二： 换相失败-产生逆变颠覆,逆变颠覆的影响： 电机过压。电机，变流器，电网有大电流冲击，损坏元件和电机，甚至崩溃电网。,避免逆变颠覆的措施：,角要仔细核算，尤其过载倍数高的应用中更要特殊注意。,变压器的漏抗值要合适，不可过高，也不可过低。,4象限整流电路要留有足够的换相裕量角，保证安全可靠的换相。 （常规为30，即=30，且为定值 ）,（原则上 ，否则会发生逆变颠覆。DCS502的 = = 30 ）,角限定了，最大逆变电压-Ud就限定了，因而角就必须限定在相应的值上,逆变颠覆产生：逆变过流 电势叠加,可靠的技术，化解了你随时可能遇到的危险,逆变颠覆产生的环境：,反并联电路，,反电势电路，,在最大反电势点投入再生制动,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,EMF,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,电枢回路的连接：,特点： - 回路中有三个集中参数。,- 电流波形有脉动，但电 机转子惯性大，反电势 E是平稳的。,为减少电流脉动，电枢 回路串有直流平波电抗器。晶闸管的开通受UL,e,U2的影响。,电动机由晶闸管供电的机械特性,- 在集中参数中，e的影响最大，故称“反电势”负载。,- Ld直接影响电流的变化。三种配置特性不同。,回路不串电感，Ld=0。 回路串有足够大的电感，Ld。 回路串有足够大的电感，但电流很小。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,回路电感Ld=0,线电压,=0,Ud,30,0,0,t,t,E,1：供电电压高于反电势的点,2：装置的控制角,u,i,=0-1 uaE，晶闸管受反压，不会被 触发而到通。,1(在2中） uaE，晶闸管受正压，会被触 发而到通。 由于Ld=0，负载电流突然建立。 由于电机有惯性，n来不及改变， E亦不变，id按ua规律变化。 电流持续到uaE，晶闸管关断。 此宽度最多60。（自然换相点 间）元件导通期间，负载电压 为ua，关断期间，负载电压为E。,E,反电势负载，回路电感为零时， 晶闸管道通时间很短。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,回路电感Ld=0,由于反电势的影响，相同的控制角，反电势负载的平均电压比 电阻负载和电感负载都高。,由于反电势的影响，晶闸管导通时间减少，将有如下问题： 1.输出与电阻负载同样大小的电流，通过晶闸管的峰值电流要 大很多，因而有效值也大。元件易发热。 2.由于电流脉动大，电机换向恶化，易产生火花，且增加电机 损耗，电机易发热。 3 由于电流峰值高，需要有较大的（u2-E)来配合。所以当负载 增加，需要更大的电流时，Ud必须下降很多，才能产生需要的Id， 即电机转速n必须下降很多才成。使电机特性变软,为了克服上述缺点，加入直流电抗器。,每一瞬间电流的变化率取决于外加电压、 电机反电势、电感电势和电阻压降。,任意时刻，回路都保持电压平衡关系。,曲线123与u2的距离代表电感电势的大小、 与E的距离代表idRD的大小。,在2中，u2E，SCR导通，id增加，Ld 减缓电流上升。电压平衡关系为： ua=E+idRD+eL,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,在2点，E+idRD=ua，di/dt=0,回路电流 达到最大。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,整流电压中所包含的交流成分，全部降 落在电抗器上。,过了2点，电感放电，感应电势与ua同 极性串联，继续保持回路电流。 ua=E+idRD-eL,电感持续放电至3点，由于其他元件开 通而被强迫关断。,只要电感足够大，电流连续，电压波形 就与E无关。只与供电电压和角有关。,三相全控桥在大电感负载下的电压、电流波形,电感在三相全控桥中的作用,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,回路有电感，Ld=0,但不够大,角足够小，回路电流足够大时，电压波 形连续，整流波形同大电感一样。,电流较小时，电感储能较少，不足以维持 电流连续，出现电流断续。断续期间电压 被钳位在反电势E上。,电流断续会造成：,电压上翘， 使电压调整率变坏 等效改变了电机的GD2，加大了电 机的机电时间常数Tj。使系统反应 迟钝。,迫使系统：,增加电抗器，减小断续电流。 电流闭环中采用变模控制技术。,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,电动机由晶闸管整流电路供电的 机械特性,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,直流电机的机械特性,机械特性：电动机稳态速度和转矩（电流）之间的变化关系叫电动机的机械特性。 记为,或,机械特性与电机有关、与供电装置及馈电线路参数有关。,他激电机的基本公式：,他激电机的机械特性方程式：,I,n,Ie,0,n0,ne,n,电流连续时的机械特性：,直流电机的机械特性,（三相桥式，变压器有漏抗，大电感负载），整流电压为：,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,理想空载转速,回路等效电阻,转速降落,Solution Products Pre-Information 可控整流电路基础,直流电机