电力电子技术及整流器培训QLXiyongWengppt课件

1、 ABB - 1 - Oil, Gas & PetrochemicalsCement, Minerals,MiningChemicalsMarine &TurbochargingMetals &FoundryPulp, Paper &PrintingLife Sciences电力电子技术及电力电子技术及整流器培训整流器培训 翁锡勇翁锡勇Xiyong Weng 授课主题：授课主题：1.什么是电力电子产品什么是电力电子产品?什么是整流器什么是整流器?2.大功率整流系统的构成大功率整流系统的构成3整流器的应用领域及各领域所需整流器的参数范围整流器的应用领域及各领域所需

2、整流器的参数范围4.整流器的结构和控制方式整流器的结构和控制方式5.大功率整流器的调压方式及稳流方式大功率整流器的调压方式及稳流方式6.大功率整流器实用技术问题大功率整流器实用技术问题7.整流器装配质量与产品故障的关系整流器装配质量与产品故障的关系1 1概念概念: :电力电子器件电力电子器件Power Electronic DevicePower Electronic Device） 可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路主电路Main Power CircuitMain Power Circuit） 电气设备或电力系统中

3、，直接承担电能的变换或控制任务的电电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。路。2 2分类分类: : 电真空器件电真空器件 ( (汞弧整流器、闸流管汞弧整流器、闸流管) ) 半导体器件半导体器件 ( (采用的主要材料硅）采用的主要材料硅）电力电子器件电力电子器件n电力电子器件的分类电力电子器件的分类n按照器件能够被控制按照器件能够被控制的程度，分为以下三的程度，分为以下三类：类： 半控型半控型器件器件ThyristorThyristor）n 通过控通过控制信号可以控制其导制信号可以控制其导通而不能控制其关断。通而不能控制其关断。n全控型器件全控型器件IGBT,MOSFET)IG

4、BT,MOSFET)n 通过控制通过控制信号既可控制其导通信号既可控制其导通又可控制其关又可控制其关 断，断，又称自关断器件。又称自关断器件。n不可控器件不可控器件(Power (Power Diode)Diode)n 不能用控不能用控制信号来控制其通断制信号来控制其通断, , 因此也就不需要驱动因此也就不需要驱动电路。电路。N+GSDP 沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN 沟道图1-19EGCN+N-a )PN+N+PN+N+P+发射极栅极集电极注入区缓冲区漂移区J3J2J1GEC+-+-+-IDRNICVJ 1IDRo nb )GCc )n晶闸管的基本特性晶闸管的基本特

5、性n晶闸管正常工作时的特性总结如下：晶闸管正常工作时的特性总结如下：n承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。会导通。n承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。能开通。n晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。n要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下一数值以下 。U V W_+整流电路原理整流电路原理n同相逆并整流柜原理同相逆并整流柜原理n过电压的产生及过电

6、压保护n电力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压n外因过电压：主要来自雷击和系统操作过程等外因n操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起n雷击过电压：由雷击引起n内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程n换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。过电压抑制措施及配置位置过电压抑制措施及配置位置F避雷器避雷器D变压器静电屏蔽层变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电容静电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用阀侧浪涌过电压抑制用RC电路电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式式R

7、C电路电路RV压敏电阻过电压抑制器压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用阀器件换相过电压抑制用RC电路电路RC4直流侧直流侧RC抑制电路抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用阀器件关断过电压抑制用RCD电路电路常用过电压保护措施常用过电压保护措施过电流保护措施及配置位置过电流保护措施及配置位置过电流保护过电流保护 大功率整流器主要适用于电解铝、电解锌、电解铜、氯碱、碳化硅、碳素、大功率整流器主要适用于电解铝、电解锌、电解铜、氯碱、碳化硅、碳素、牵引、励磁等各种需要大功率整流器的场合。牵引、励磁等各种需要大功率整流器的场合。 大功率整流器按不同形式可分为以下几类：大功率整流器按不同形式可

8、分为以下几类：按整流电路形式分类：按整流电路形式分类： 三相桥式电路三相桥式电路三相桥式同相逆并联电路；三相桥式同相逆并联电路； 双正反星电路双正反星电路双正反星同相逆并联电路；双正反星同相逆并联电路；按整流功率器件形式分类：按整流功率器件形式分类：大功率二极管整流大功率二极管整流大功率晶闸管整；大功率晶闸管整；按控制形式分类：按控制形式分类：开环控制型开环控制型闭环控制型；闭环控制型；按稳流形式分类：按稳流形式分类：饱和电抗器控制稳流饱和电抗器控制稳流晶闸管相控稳流；晶闸管相控稳流；按控制、保护形式分类：按控制、保护形式分类：以单元以单元PLCPLC为控制、保护核心为控制、保护核心以上位工以

9、上位工 控机与单元控机与单元PLCPLC为控制、保护核心；为控制、保护核心；按适用于运行场合分类：按适用于运行场合分类：户内式户内式户外式；户外式；按单台整流柜整流脉波数分类：按单台整流柜整流脉波数分类：6 6脉波整流脉波整流1212脉波整流；脉波整流；按结构形式分类：按结构形式分类：竖立式竖立式横卧式横卧式有柜壳有柜壳无柜壳；无柜壳；n冷却方式：水冷却方式：水-水，水水，水-风风n进进出出线线方式：上方式：上进进下出，下下出，下进进上出上出n防防护护等等级级：IP00,IP20,IP54n负载负载等等级级：I 级级，II 级级n稳稳流方式：有流方式：有载调压载调压+晶晶闸闸管相控管相控n 有

10、有载调压载调压+饱饱和和电电抗器相控抗器相控大功率整流器的结构及稳流方式大功率整流器的结构及稳流方式大功率整流器的典型应用领域大功率整流器的典型应用领域n铝电解铝电解n化工电解化工电解n直流电弧炉直流电弧炉n锌、铜电解锌、铜电解各种电解领域要求的整流系统调压范围各种电解领域要求的整流系统调压范围n电镀：电镀：DC5006000A，624Vn电解铜：电解铜：DC2000030000A,100300Vn电解锌：电解锌：DC1500030000A,200500Vn烧碱：烧碱：DC1000013KA,200500Vn电解铝：电解铝：80KA400KA,5001350Vn制造上述整流器应执行的中国国家专

11、业标准是：制造上述整流器应执行的中国国家专业标准是：n JBT-8740 电化学用整流器电化学用整流器整流器的应用领域及各领域所需整流器的整流器的应用领域及各领域所需整流器的典型参数范围典型参数范围近年全球使用近年全球使用ABB1000V 以上大功率整流器的部分电解铝企业以上大功率整流器的部分电解铝企业nSohar 5 x 103kA.1650V Diode Oman 2019nSao Luis 6 x 48kA.1250V Thyristor Brazil 2019nNordural 4 x 65kA.1500V Thyristor Brazil 2019nAlba 1 x 72kA.158

12、0V Diode Bahrain 2019nSterlite 5 x 87.5kA.1300V Diode India 2019nNorsk 1 x 40kA.1150V Diode Norway 2019nAlouette 5 x 89kA.1320V Diode Canada 2019nTomago 3 x 65kA.1250V Diode Australia 2019nSundal 5 x 69kA.1500V Diode Norway 2019nDunkirk 1 x 100kA.1200V Diode France 2019近年全球使用近年全球使用ABB1000V 以上大功率整流器的

13、部分电解铝企业以上大功率整流器的部分电解铝企业Dubal 14x57.5kA.1130V Diode UAE 2019Norsk 1 x 36.2kA.1360VDiode Norway 2019 Pingguo 5 x 56kA.1150V ThyristorChina 2019Elkem 2 x 60kA .1200VThyristo Norway 2019 10 x 27.5kA .1000VDiode 1968 交流变频器交流变频器高频开关电源高频开关电源高频开关电源直流系统与晶闸管直流系统的技术性能对照高频开关电源直流系统与晶闸管直流系统的技术性能对照 性能优异的各种器件性能优异的各

14、种器件IP54型型 HCR-40000A/1300VIP54型型 HCR-31500A/1080VIP54 型型 HCR-31500A/1080V整流桥臂整流桥臂主要专有技术简介2. 独特的水腔结构腰果型立柱、大电流焊接式；主要专有技术简介3. 新型高压式管接头；主要专有技术简介4. ABB技术、军工生产的软连接；性能优异的水-风冷却器及控制电路n单机组整流系统原理单机组整流系统原理HCR大电流整流器大电流整流器应用在电解铝厂的大功率整流机组应用在电解铝厂的大功率整流机组整流变压器整流变压器高压开关高压开关母线开关母线开关直流电流传器直流电流传器综合自综合自动化系动化系统统整流器整流器 冷却系

15、统冷却系统控制系统控制系统n典型典型6机组整流系统单线图机组整流系统单线图应用于电解铝厂的大功率整流系统范例应用于电解铝厂的大功率整流系统范例6 6 70 kA - 1300 70 kA - 1300 VdcVdcABBDCS500数字式控制系统操作面板操作面板测量仪表测量仪表遥控操作盘遥控操作盘高压开关高压开关整流变压器整流变压器硅整流器硅整流器直流电流直流电流传感器传感器冷却器冷却器Rectifier transformer:primary windingsecondary windingconnection: Yd1 Dd0CT protectionCT metering35kV primary voltageOLTC VVIII 400 Y+/-11 steps23 positionsUvo 354VUvo 354VRegulating transformer:CT TICT MCT PCT MCT PCT MCT PCT TICT MCT PCT MCT PCT MCT PCT PCT PCT TICT P1U1