电力电子电路4章PPT课件

1、2. 电动机发电发电 RUEIUERIUEdddddM+Ud+RIdnMLMeP电动机的两种工作状态电动机的两种工作状态第1页/共30页1. 变流装置输出正电压，电动机电动 REUIEURIEUddddd晶闸管装置的两种工作状态晶闸管装置的两种工作状态MUd+IdnMLMePLu+对三相零式共阴极组变流电路，大电感负载：)90(0cos17. 12dUU整流第2页/共30页2.变流装置输出负电压，电动机发电 RUEIUERIUEdddddMUd+IdnMLMePu+L晶闸管装置的两种工作状态晶闸管装置的两种工作状态对三相零式共阴极组变流电路，大电感负载：)90(0cos17. 12dUU逆变第

2、3页/共30页180定义逆变角。且规定对于三相零式共阴极组变流电路，轮廓线的交点。对应三相相电压负半波)180(0 对于三相零式共阳极组变流电路，轮廓线的交点。对应三相相电压正半波)180(0晶闸管电路的逆变工作状态晶闸管电路的逆变工作状态当90 或 90 时，晶闸管装置逆变。第4页/共30页晶闸管电路的逆变工作状态晶闸管电路的逆变工作状态或记为：或记为： )90(cos17. 12dUU)90(cos17. 1)cos(17. 1cos17. 1222dUUUU三相零式共阴极组变流电路逆变时，输出电压为负。相应的，整流时记为：)90(cos17. 12dUU第5页/共30页三相零式共阴极组逆

3、变工作状态晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析REUIRIEUUUdddd2d)90(cos17. 10, 0, 0ddddddRUEREUIIUEEU且 uvwVT1VT3VT5L MUdIdOE三相零式共阴极组电路uT第6页/共30页0 t 5 1 3 5 ugu v w u0 tudUdE120 60三相零式共阴极组逆变逆变电压负半波大于正半波第7页/共30页 600t5 1 3 5ugu v w u0tud1201200tuv uw vw vu wu wv uvuT1120 与整流电路不同，逆变状态下的晶闸管两端电压正半波大于负半波。即晶闸管阻断时主

4、要承受正向电压。第8页/共30页三相零式共阳极组逆变工作状态晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析REUIRIEUUUdddd2d)90(cos17. 10, 0, 0ddddddREUREUIIUEEU且 + uvwVT4VT6VT2LMEIdOUduT第9页/共30页0t 6 2 4 6ugu v w u0tudEUd 60120三相零式共阳极组逆变逆变电压正半波大于负半波第10页/共30页 共阳极组变流电路逆变状态下，晶闸管两端电压正半波也大于负半波。即晶闸管阻断时主要承受正向电压。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页/共30页UduVT1 VT3 VT5LMIdVT4 VT6 VT2vwE三相桥式变流电路，逆变工作状态三相桥式变流电路，逆变工作状态晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析REUIRIEUUUUUdddd2d2d1d)90(cos34. 20, 0, 0ddddddRUEREUIIUEEU且第12页/共30页三相桥式变流电路输出逆变电压：)90(cos34. 2)cos(34. 2cos34. 2222d UUUU不考虑符号，可记为： )90(cos34. 22dUURUEIRIUEdddd

6、因为此时反电势E已经反向，故可直接写成：第13页/共30页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位于线电压负半波第14页/共30页整流状态下，晶闸管阻断时主要承受反向电压。逆变状态下，晶闸管阻断时主要承受正向电压。晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析晶闸管变流装置在逆变状态下波形的分析共阴极组变流电路，整流电压正半波大于负半波，逆变电压负半波大于正半波。共阳极组变流电路，整流电压负半波大于正半波，逆变电压正半波大于负半波。第15页/共30页

7、1. 外部条件：直流电动势源E，其极性与电流方向一致；此直流电动势源E应稍大于晶闸管逆变电压平均值Ud。2. 内部条件：晶闸管变流装置的控制角大于90度。 注意：半控桥电路或带有续流二极管的电路不能输出负电压，也不允许直流侧出现负极性的直流电动势，无法实现有源逆变。晶闸管变流电路产生有源逆变的条件晶闸管变流电路产生有源逆变的条件第16页/共30页关于待逆变状态关于待逆变状态例例三相零式共阴极组电路。 已知:U2=100V，E=30V，R=1，L足够大。求：1）90a 时，Id=？2）60时，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。称为待逆变状态。第17页/共30页考虑换相重叠角考虑换相重叠角时，三相零式时，三相零式共阴极组共阴极组逆变电压逆变电压共阴极组VT1与VT3换流，在换相重叠角期间输出逆变电压ud1=(u+u)/2。0 t 5 1 3 5 1ug0 tidiT5iT1iT3iT5 UdEu v w u0 tud120 60uv1()2uu逆变电压增加第18页/共30页共阳极组VT4与VT6换流，在换相重叠角期间输出逆变电压ud2=(u+u)/2。考

9、虑换相重叠角考虑换相重叠角时，三相零式时，三相零式共阳极组共阳极组逆变电压逆变电压0 tug0 tidiT6iT2iT4iT4 E Udu v w u0 tuduv1()2uu120 60 6 2 4 6逆变电压增加第19页/共30页设共阳极组VT2稳定导通期间，输出逆变电压ud2=u；共阴极组VT1与VT3换流，在换相重叠角期间输出逆变电压ud1=(u+u)/2。)(2121212121)(21vwuwwwvuwvud2d1duuuuuuuuuuuu 因此，在换相重叠角内三相桥式变流电路输出逆变电压为：考虑换相重叠角考虑换相重叠角时，时，三相桥式三相桥式电路输出的逆变电压电路输出的逆变电压第

10、20页/共30页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页/共30页ddBdTSdBddTSddTSd()2()2()EUR ImXURRImXUIRR IURR I考虑换相重叠角考虑换相重叠角时，时，三相桥式三相桥式电路输出的逆变电压电路输出的逆变电压考虑到变压器漏抗后，输出逆变电压的平均值比不考虑变压器漏抗时增加了。这与整流时的情况正好相反。第22页/共30页换相重叠角计算：换相重叠角计算： d2Bd2Bd2

11、B62cos)cos(62cos)cos(62)180cos()180cos(180IUXIUXIUX62coscosd2B1IUX第23页/共30页 晶闸管变流装置逆变运行时，一旦发生换相失败，与其并联的直流电源就会通过晶闸管变流装置形成电源短路，产生极大的短路电流，造成设备和人身事故。造成逆变失败的原因是：1. 交流电源缺相或断电；2. 晶闸管损坏（击穿、短路等）；3. 触发器故障（脉冲丢失、脉冲不整齐、脉冲相序不对、脉冲延迟、触发功率过小及逆变角过小等）。逆变颠覆与最小逆变角限制逆变颠覆与最小逆变角限制 这种现象称为逆变失败或逆变颠覆。第24页/共30页因脉冲位置不正确造成的逆变颠覆因脉

12、冲位置不正确造成的逆变颠覆1 . 某个脉冲消失时的输出电压波形0t5 1 5ugu v w u0tudE0 0t5 1 3 5ugu v w u0tudE2 . =0或 0时的输出电压波形第25页/共30页 3. 考虑变压器漏抗引起的换相重叠角对逆变电路换相的影响。 若，则换相尚未结束，原来导通相的电流未到零，未关断；后一相的电压就已经低于原来导通相的电压，致使该导通的晶闸管因再次承受反压而重新恢复阻断。而原来导通相应该关断的晶闸管又恢复导通。因脉冲位置不正确造成的逆变颠覆因脉冲位置不正确造成的逆变颠覆0t5 1 3 5ugu v w u0tudE 第26页/共30页应将最小逆变角min限制为： min其中换相重叠角，约为1520。晶闸管关断时间（200s300s）所对应的电角度，约为45。安全裕量角。一般整定时，取min=2530。最小逆变角限制最小逆变角限制第27页/共30页1电流连续时电动机的机械特性晶闸管变流装置整流，电动机电动时d