DCMotor2-晶閘管整流電路的固有現(xiàn)象.ppt

Proper Electrophoresis in circuit Thyristor commutate,Leave out reactance,Electromotive force,ABB Drive System Co. Ltd. S & M Department Wu Qiusheng,晶閘管整流電路 的固有現(xiàn)象,漏電抗,反電勢,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 可控整流電路基礎(chǔ),帶變壓器的整流電路,1.換流期間整流電壓瞬時(shí)值（如圖）,前邊的討論忽略了變壓器漏抗對整流電壓的影響。 只討論了的作用。實(shí)際 漏抗也是重要的因素。,影響整流輸出電壓Ud的要素：,1,輸入電壓UL的高低,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),2,控制角的大小,3,整流器內(nèi)阻,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),整流變壓器結(jié)構(gòu) 鐵芯：芯柱，軛鐵 繞組：原邊繞組 副邊繞組 磁通：主磁通 漏磁通 其它：組別，絕緣 過載，溫升 屏蔽，冷卻,主磁通：傳遞功率,漏磁通：產(chǎn)生阻抗,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),變壓器漏抗極其影響,2.換流期間整流電壓瞬時(shí)值（如圖）,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),變壓器漏抗對整流電壓的影響,整流變壓器每一相繞組都帶有漏電感 LB。漏電感LB作為集中參數(shù)與元件串 聯(lián)其作用是在電流發(fā)生變化時(shí)才顯現(xiàn) 出來。,假定LB=0，則換相是在瞬間完成的。 電壓，電流波形見前面圖1。,當(dāng)LB0時(shí)，它要阻止電流的變化，使換相電流不能突變，換相過程不能瞬間完成。,換相過程： SCR3被觸發(fā)，ib開始上升，直到ib= Id SCR5受反壓，ia開始下降，直到ia= 0,實(shí)際是不可能的。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),變壓器漏抗對整流電壓的影響,由變壓器漏感造成的換相持續(xù)過程叫 做“陽極交錯(cuò)”現(xiàn)象。 該過程持續(xù)的間隙叫做“換相重疊角” ，也叫做“交錯(cuò)角” “換相重疊角”（“交錯(cuò)角”）的“電角度 ”記為“”。,的存在，表征了變壓器漏抗對整流電路工作的影響。,線電壓Uab通過兩只導(dǎo)通的元件，作用 在兩相漏抗上。從而產(chǎn)生一個(gè)環(huán)流電 流“ih”,環(huán)流ih在漏抗上產(chǎn)生的電勢，造成共陰 極電位的從新分配。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),變壓器漏抗對整流電壓的影響,在環(huán)流ih的作用下，ia=Id-ih不斷減少，ib=ih不斷增加。漏電感中的感應(yīng)電勢分別為：,再換相過程中，“d”點(diǎn)（共陰極）電壓的瞬時(shí)值為：,從a相看：,從b相看：,根據(jù)柯希科夫第二定律（節(jié)點(diǎn)電壓法）將兩式兩邊相加，可求得 ud ：,(算術(shù)平均值）,重要概念,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),換相重疊角的計(jì)算,角的大小與Id的大小有關(guān)，還與變壓器的漏抗大小有關(guān)。工頻下，變壓器的漏抗值記為XB。 XB一定時(shí)，Id越大，開通相電流升到Id值的時(shí)間越長，對應(yīng)的角越大。 Id一定時(shí)，XB越大，換相電流上升率(dih/dt)越小，換流時(shí)間越長，對應(yīng)的角越大。,角的大小是逆變工作狀態(tài)極其重要的因素之一，它將直接影響著4象限運(yùn)行的可靠與否。 為此，要清楚與Id、Xb的定量關(guān)系。,從a相看：,從b相看：,由圖可知：,線電壓在角內(nèi)的積分，既是環(huán)流ih增長到Id的值，或者是，t從0變化到 時(shí)，ih也從0升到Id，換相結(jié)束。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),換相重疊角的計(jì)算,于是,XB折算到副邊的每相繞組漏電抗， XB=LB().,XB可按銘牌估算：,U2,I2-副繞組相電壓，相電流。 uZ%- 變壓器阻抗電壓（短路電壓） 百分比，約4-8%。,對于一個(gè)已知電路，U2及XB都是固定常數(shù)。只要知道Id及角，即可算出角的值。如果Id=0，則無論為何值，都等于0。,此計(jì)算方法適用于所有與此換相過程相同的晶閘管整流電路。,計(jì)算舉例：,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),計(jì)算舉例：,解：,變壓器每相漏康為：,過載2.5倍時(shí)的重疊角：,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),換相壓降計(jì)算,整流電路需要變壓器， 變壓器存在漏抗， 漏抗使共陰極電壓從新分配， 相當(dāng)于整流器進(jìn)線電壓降低了， 使整流電壓波形的面積少一塊。 一個(gè)整流周期減少6塊， 減小的面積記為Ud 其平均值等于減小的面積 除以一個(gè)可控硅導(dǎo)通的時(shí)間。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),取換相開始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),Ud0- =0,=0時(shí)整流電壓平均值，,m- 一周期內(nèi)整流電壓脈動(dòng)次數(shù)（換相次數(shù)）。三相橋式m=6,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),整流電壓平均值,考慮到換相壓降Ud及變壓器繞組電阻壓降，整流電壓平均值降低了。對三相橋式電路來說，Ud為：,RB-變壓器每相繞組等效電阻；Ri-整流器內(nèi)阻,由公式可看出， 越大，XB越大（即越大）整流電壓Ud越低,（整流電壓的一般公式）,1:,2:,影響整流電壓的因素： 整流器側(cè)：電源電壓的高低 整流電路的形式 控制角的大小 變壓器漏抗、陽極交錯(cuò)現(xiàn)象、漏抗壓降,負(fù)載側(cè)：回路電阻 回路電感（電流連續(xù)、斷續(xù)） 負(fù)載反電勢（電容、電機(jī)）,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=0,=30,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=60,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=90,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=120,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=150,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),=180,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路的逆變態(tài),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),有漏抗情況下的逆變態(tài),Ud,逆變狀態(tài)同樣存在換相過程 變壓器的漏抗同樣起作用， 漏抗使共陰極電壓從新分配， 相當(dāng)于整流器進(jìn)線電壓降低了， 使逆變電壓波形的面積少一塊。 一個(gè)周期減少6塊面積， 減小的面積記為-Ud 其平均值等于減小的面積 除以一個(gè)可控硅導(dǎo)通的時(shí)間。,變壓器漏抗的影響之一： 減少了平均逆變電壓。,=160 =0,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),三相全控整流橋電路有漏抗情況下的逆變態(tài),=160 =0,三相全控整流橋電路有漏抗情況下的逆變態(tài),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),=160 =10,=160 =20,=160 =28,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),=20,+Ai0,+Aoff,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),不能！,為什麼？,-Ib +Ic,-b,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),有漏抗情況下的逆變態(tài),變壓器漏抗的影響之二： 換相失敗-產(chǎn)生逆變顛覆,逆變顛覆的影響： 電機(jī)過壓。電機(jī)，變流器，電網(wǎng)有大電流沖擊，損壞元件和電機(jī)，甚至崩潰電網(wǎng)。,避免逆變顛覆的措施：,角要仔細(xì)核算，尤其過載倍數(shù)高的應(yīng)用中更要特殊注意。,變壓器的漏抗值要合適，不可過高，也不可過低。,4象限整流電路要留有足夠的換相裕量角，保證安全可靠的換相。 （常規(guī)為30，即=30，且為定值 ）,（原則上 ，否則會(huì)發(fā)生逆變顛覆。DCS502的 = = 30 ）,角限定了，最大逆變電壓-Ud就限定了，因而角就必須限定在相應(yīng)的值上,逆變顛覆產(chǎn)生：逆變過流 電勢疊加,可靠的技術(shù)，化解了你隨時(shí)可能遇到的危險(xiǎn),逆變顛覆產(chǎn)生的環(huán)境：,反并聯(lián)電路，,反電勢電路，,在最大反電勢點(diǎn)投入再生制動(dòng),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),EMF,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),電樞回路的連接：,特點(diǎn)： - 回路中有三個(gè)集中參數(shù)。,- 電流波形有脈動(dòng)，但電 機(jī)轉(zhuǎn)子慣性大，反電勢 E是平穩(wěn)的。,為減少電流脈動(dòng)，電樞 回路串有直流平波電抗器。晶閘管的開通受UL,e,U2的影響。,電動(dòng)機(jī)由晶閘管供電的機(jī)械特性,- 在集中參數(shù)中，e的影響最大，故稱“反電勢”負(fù)載。,- Ld直接影響電流的變化。三種配置特性不同。,回路不串電感，Ld=0。 回路串有足夠大的電感，Ld。 回路串有足夠大的電感，但電流很小。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),回路電感Ld=0,線電壓,=0,Ud,30,0,0,t,t,E,1：供電電壓高于反電勢的點(diǎn),2：裝置的控制角,u,i,=0-1 uaE，晶閘管受反壓，不會(huì)被 觸發(fā)而到通。,1(在2中） uaE，晶閘管受正壓，會(huì)被觸 發(fā)而到通。 由于Ld=0，負(fù)載電流突然建立。 由于電機(jī)有慣性，n來不及改變， E亦不變，id按ua規(guī)律變化。 電流持續(xù)到uaE，晶閘管關(guān)斷。 此寬度最多60。（自然換相點(diǎn) 間）元件導(dǎo)通期間，負(fù)載電壓 為ua，關(guān)斷期間，負(fù)載電壓為E。,E,反電勢負(fù)載，回路電感為零時(shí)， 晶閘管道通時(shí)間很短。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),回路電感Ld=0,由于反電勢的影響，相同的控制角，反電勢負(fù)載的平均電壓比 電阻負(fù)載和電感負(fù)載都高。,由于反電勢的影響，晶閘管導(dǎo)通時(shí)間減少，將有如下問題： 1.輸出與電阻負(fù)載同樣大小的電流，通過晶閘管的峰值電流要 大很多，因而有效值也大。元件易發(fā)熱。 2.由于電流脈動(dòng)大，電機(jī)換向惡化，易產(chǎn)生火花，且增加電機(jī) 損耗，電機(jī)易發(fā)熱。 3 由于電流峰值高，需要有較大的（u2-E)來配合。所以當(dāng)負(fù)載 增加，需要更大的電流時(shí)，Ud必須下降很多，才能產(chǎn)生需要的Id， 即電機(jī)轉(zhuǎn)速n必須下降很多才成。使電機(jī)特性變軟,為了克服上述缺點(diǎn)，加入直流電抗器。,每一瞬間電流的變化率取決于外加電壓、 電機(jī)反電勢、電感電勢和電阻壓降。,任意時(shí)刻，回路都保持電壓平衡關(guān)系。,曲線123與u2的距離代表電感電勢的大小、 與E的距離代表idRD的大小。,在2中，u2E，SCR導(dǎo)通，id增加，Ld 減緩電流上升。電壓平衡關(guān)系為： ua=E+idRD+eL,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),在2點(diǎn)，E+idRD=ua，di/dt=0,回路電流 達(dá)到最大。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),整流電壓中所包含的交流成分，全部降 落在電抗器上。,過了2點(diǎn)，電感放電，感應(yīng)電勢與ua同 極性串聯(lián)，繼續(xù)保持回路電流。 ua=E+idRD-eL,電感持續(xù)放電至3點(diǎn)，由于其他元件開 通而被強(qiáng)迫關(guān)斷。,只要電感足夠大，電流連續(xù)，電壓波形 就與E無關(guān)。只與供電電壓和角有關(guān)。,三相全控橋在大電感負(fù)載下的電壓、電流波形,電感在三相全控橋中的作用,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),回路有電感，Ld=0,但不夠大,角足夠小，回路電流足夠大時(shí)，電壓波 形連續(xù)，整流波形同大電感一樣。,電流較小時(shí)，電感儲(chǔ)能較少，不足以維持 電流連續(xù)，出現(xiàn)電流斷續(xù)。斷續(xù)期間電壓 被鉗位在反電勢E上。,電流斷續(xù)會(huì)造成：,電壓上翹， 使電壓調(diào)整率變壞 等效改變了電機(jī)的GD2，加大了電 機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tj。使系統(tǒng)反應(yīng) 遲鈍。,迫使系統(tǒng)：,增加電抗器，減小斷續(xù)電流。 電流閉環(huán)中采用變模控制技術(shù)。,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),電動(dòng)機(jī)由晶閘管整流電路供電的 機(jī)械特性,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),直流電機(jī)的機(jī)械特性,機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)速度和轉(zhuǎn)矩（電流）之間的變化關(guān)系叫電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 記為,或,機(jī)械特性與電機(jī)有關(guān)、與供電裝置及饋電線路參數(shù)有關(guān)。,他激電機(jī)的基本公式：,他激電機(jī)的機(jī)械特性方程式：,I,n,Ie,0,n0,ne,n,電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性：,直流電機(jī)的機(jī)械特性,（三相橋式，變壓器有漏抗，大電感負(fù)載），整流電壓為：,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),理想空載轉(zhuǎn)速,回路等效電阻,轉(zhuǎn)速降落,Solution Products Pre-Information 可控整流電路基礎(chǔ),直流電機(jī)