DCMotor2-晶闸管整流电路的固有现象.ppt

ProperElectrophoresisincircuitThyristorcommutate Leaveoutreactance Electromotiveforce ABBDriveSystemCo Ltd S MDepartmentWuQiusheng 晶闸管整流电路的固有现象 漏电抗 反电势 Leaveoutreactanceintransformer EffectbyLeaveoutreactance DecreaseVoltageofcommutate Makeoverthrow EMFofmotor EffectbyEMF Voltagetiltupincommutate LOR EMF SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 2 控制角 的大小 3 整流器内阻 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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LB 0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 IdSCR5受反压 ia开始下降 直到ia 0 实际是不可能的 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 0 30 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 60 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 90 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 120 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 150 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 180 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 三相全控整流桥电路的逆变态 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 160 10 160 20 160 28 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 20 Ai 0 A off SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 不能 为什麽 Ib Ic b SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 EMF SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 1ua E 晶闸管受反压 不会被触发而到通 1 在 2中 ua E 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ua E 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 SolutionProductsPre 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 u2 E SCR导通 id增加 Ld减缓电流上升 电压平衡关系为 ua E idRD eL SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre 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 SolutionProductsPre Information可控整流电路基础 直流电机的机械