電力電子電路4章PPT課件

1、2. 電動機發(fā)電發(fā)電 RUEIUERIUEdddddM+Ud+RIdnMLMeP電動機的兩種工作狀態(tài)電動機的兩種工作狀態(tài)第1頁/共30頁1. 變流裝置輸出正電壓，電動機電動 REUIEURIEUddddd晶閘管裝置的兩種工作狀態(tài)晶閘管裝置的兩種工作狀態(tài)MUd+IdnMLMePLu+對三相零式共陰極組變流電路，大電感負載：)90(0cos17. 12dUU整流第2頁/共30頁2.變流裝置輸出負電壓，電動機發(fā)電 RUEIUERIUEdddddMUd+IdnMLMePu+L晶閘管裝置的兩種工作狀態(tài)晶閘管裝置的兩種工作狀態(tài)對三相零式共陰極組變流電路，大電感負載：)90(0cos17. 12dUU逆變第

2、3頁/共30頁180定義逆變角。且規(guī)定對于三相零式共陰極組變流電路，輪廓線的交點。對應三相相電壓負半波)180(0 對于三相零式共陽極組變流電路，輪廓線的交點。對應三相相電壓正半波)180(0晶閘管電路的逆變工作狀態(tài)晶閘管電路的逆變工作狀態(tài)當90 或 90 時，晶閘管裝置逆變。第4頁/共30頁晶閘管電路的逆變工作狀態(tài)晶閘管電路的逆變工作狀態(tài)或記為：或記為： )90(cos17. 12dUU)90(cos17. 1)cos(17. 1cos17. 1222dUUUU三相零式共陰極組變流電路逆變時，輸出電壓為負。相應的，整流時記為：)90(cos17. 12dUU第5頁/共30頁三相零式共陰極組逆

3、變工作狀態(tài)晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析REUIRIEUUUdddd2d)90(cos17. 10, 0, 0ddddddRUEREUIIUEEU且 uvwVT1VT3VT5L MUdIdOE三相零式共陰極組電路uT第6頁/共30頁0 t 5 1 3 5 ugu v w u0 tudUdE120 60三相零式共陰極組逆變逆變電壓負半波大于正半波第7頁/共30頁 600t5 1 3 5ugu v w u0tud1201200tuv uw vw vu wu wv uvuT1120 與整流電路不同，逆變狀態(tài)下的晶閘管兩端電壓正半波大于負半波。即晶閘管阻斷時主

4、要承受正向電壓。第8頁/共30頁三相零式共陽極組逆變工作狀態(tài)晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析REUIRIEUUUdddd2d)90(cos17. 10, 0, 0ddddddREUREUIIUEEU且 + uvwVT4VT6VT2LMEIdOUduT第9頁/共30頁0t 6 2 4 6ugu v w u0tudEUd 60120三相零式共陽極組逆變逆變電壓正半波大于負半波第10頁/共30頁 共陽極組變流電路逆變狀態(tài)下，晶閘管兩端電壓正半波也大于負半波。即晶閘管阻斷時主要承受正向電壓。0tuv uw vw vu wu wv uvuT2120u v w u0

5、tud 601200t6 2 4 6ug比uT1波形后移60度第11頁/共30頁UduVT1 VT3 VT5LMIdVT4 VT6 VT2vwE三相橋式變流電路，逆變工作狀態(tài)三相橋式變流電路，逆變工作狀態(tài)晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析REUIRIEUUUUUdddd2d2d1d)90(cos34. 20, 0, 0ddddddRUEREUIIUEEU且第12頁/共30頁三相橋式變流電路輸出逆變電壓：)90(cos34. 2)cos(34. 2cos34. 2222d UUUU不考慮符號，可記為： )90(cos34. 22dUURUEIRIUEdddd

6、因為此時反電勢E已經(jīng)反向，故可直接寫成：第13頁/共30頁0t5 5 1 1 3 3 5 50t4 6 6 2 2 4 4 6ugugu v w u0tud120 60 601201200tuv uw vw vu wu wv uvud 60120UdE位于線電壓負半波第14頁/共30頁整流狀態(tài)下，晶閘管阻斷時主要承受反向電壓。逆變狀態(tài)下，晶閘管阻斷時主要承受正向電壓。晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析晶閘管變流裝置在逆變狀態(tài)下波形的分析共陰極組變流電路，整流電壓正半波大于負半波，逆變電壓負半波大于正半波。共陽極組變流電路，整流電壓負半波大于正半波，逆變電壓正半波大于負半波。第15頁/共30頁

7、1. 外部條件：直流電動勢源E，其極性與電流方向一致；此直流電動勢源E應稍大于晶閘管逆變電壓平均值Ud。2. 內(nèi)部條件：晶閘管變流裝置的控制角大于90度。 注意：半控橋電路或帶有續(xù)流二極管的電路不能輸出負電壓，也不允許直流側出現(xiàn)負極性的直流電動勢，無法實現(xiàn)有源逆變。晶閘管變流電路產(chǎn)生有源逆變的條件晶閘管變流電路產(chǎn)生有源逆變的條件第16頁/共30頁關于待逆變狀態(tài)關于待逆變狀態(tài)例例三相零式共陰極組電路。 已知:U2=100V，E=30V，R=1，L足夠大。求：1）90a 時，Id=？2）60時，Id=？解：d2dd1)90 ,1.17cos1.17 100cos90003030A1aUUaUEIR

8、 d2ddd2)601.17cos1.17 100cos6058.5V=-30V,=-58.5V- =-58.5+30=-28.5V0UUEUU EI 不可能大于0。稱為待逆變狀態(tài)。第17頁/共30頁考慮換相重疊角考慮換相重疊角時，三相零式時，三相零式共陰極組共陰極組逆變電壓逆變電壓共陰極組VT1與VT3換流，在換相重疊角期間輸出逆變電壓ud1=(u+u)/2。0 t 5 1 3 5 1ug0 tidiT5iT1iT3iT5 UdEu v w u0 tud120 60uv1()2uu逆變電壓增加第18頁/共30頁共陽極組VT4與VT6換流，在換相重疊角期間輸出逆變電壓ud2=(u+u)/2?？?/p>

9、慮換相重疊角考慮換相重疊角時，三相零式時，三相零式共陽極組共陽極組逆變電壓逆變電壓0 tug0 tidiT6iT2iT4iT4 E Udu v w u0 tuduv1()2uu120 60 6 2 4 6逆變電壓增加第19頁/共30頁設共陽極組VT2穩(wěn)定導通期間，輸出逆變電壓ud2=u；共陰極組VT1與VT3換流，在換相重疊角期間輸出逆變電壓ud1=(u+u)/2。)(2121212121)(21vwuwwwvuwvud2d1duuuuuuuuuuuu 因此，在換相重疊角內(nèi)三相橋式變流電路輸出逆變電壓為：考慮換相重疊角考慮換相重疊角時，時，三相橋式三相橋式電路輸出的逆變電壓電路輸出的逆變電壓第

10、20頁/共30頁0t5 5 1 1 3 3 5 50t4 6 6 2 2 4 4 6ugugu v w u0tudv60 -w120v120 1200tuv uw vw vu wu wv uvudUdEuwvw1()2uuuuwuvw第21頁/共30頁ddBdTSdBddTSddTSd()2()2()EUR ImXURRImXUIRR IURR I考慮換相重疊角考慮換相重疊角時，時，三相橋式三相橋式電路輸出的逆變電壓電路輸出的逆變電壓考慮到變壓器漏抗后，輸出逆變電壓的平均值比不考慮變壓器漏抗時增加了。這與整流時的情況正好相反。第22頁/共30頁換相重疊角計算：換相重疊角計算： d2Bd2Bd2

11、B62cos)cos(62cos)cos(62)180cos()180cos(180IUXIUXIUX62coscosd2B1IUX第23頁/共30頁 晶閘管變流裝置逆變運行時，一旦發(fā)生換相失敗，與其并聯(lián)的直流電源就會通過晶閘管變流裝置形成電源短路，產(chǎn)生極大的短路電流，造成設備和人身事故。造成逆變失敗的原因是：1. 交流電源缺相或斷電；2. 晶閘管損壞（擊穿、短路等）；3. 觸發(fā)器故障（脈沖丟失、脈沖不整齊、脈沖相序不對、脈沖延遲、觸發(fā)功率過小及逆變角過小等）。逆變顛覆與最小逆變角限制逆變顛覆與最小逆變角限制 這種現(xiàn)象稱為逆變失敗或逆變顛覆。第24頁/共30頁因脈沖位置不正確造成的逆變顛覆因脈

12、沖位置不正確造成的逆變顛覆1 . 某個脈沖消失時的輸出電壓波形0t5 1 5ugu v w u0tudE0 0t5 1 3 5ugu v w u0tudE2 . =0或 0時的輸出電壓波形第25頁/共30頁 3. 考慮變壓器漏抗引起的換相重疊角對逆變電路換相的影響。 若，則換相尚未結束，原來導通相的電流未到零，未關斷；后一相的電壓就已經(jīng)低于原來導通相的電壓，致使該導通的晶閘管因再次承受反壓而重新恢復阻斷。而原來導通相應該關斷的晶閘管又恢復導通。因脈沖位置不正確造成的逆變顛覆因脈沖位置不正確造成的逆變顛覆0t5 1 3 5ugu v w u0tudE 第26頁/共30頁應將最小逆變角min限制為： min其中換相重疊角，約為1520。晶閘管關斷時間（200s300s）所對應的電角度，約為45。安全裕量角。一般整定時，取min=2530。最小逆變角限制最小逆變角限制第27頁/共30頁1電流連續(xù)時電動機的機械特性晶閘管變流裝置整流，電動機電動時d