晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)第1頁/共15頁2-22.8晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)·引言晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)——晶閘管可控整流裝置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)。是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種。是可控整流裝置的主要用途之一。

對(duì)該系統(tǒng)的研究包括兩個(gè)方面：其一是在帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)整流電路的工作情況。其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。本節(jié)主要從第二個(gè)方面進(jìn)行分析。第2頁/共15頁2-32.8.1

工作于整流狀態(tài)時(shí)整流電路接反電動(dòng)勢負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，對(duì)整流電路和電動(dòng)機(jī)的工作都很不利。圖2-48

三相半波帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載且加平波電抗器時(shí)的電壓電流波形通常在電樞回路串聯(lián)一平波電抗器，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連續(xù)，如圖2-48。udOidwtuaubucaudOiaibicicwtEUdidR第3頁/共15頁2-42.8.1

工作于整流狀態(tài)時(shí)此時(shí)，整流電路直流電壓的平衡方程為（2-112）式中，。為電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢負(fù)載平均電流Id所引起的各種電壓降，包括：變壓器的電阻壓降電樞電阻壓降由重疊角引起的電壓降晶閘管本身的管壓降，它基本上是一恒值。系統(tǒng)的兩種工作狀態(tài)：電流連續(xù)工作狀態(tài)

電流斷續(xù)工作狀態(tài)第4頁/共15頁2-52.8.1

工作于整流狀態(tài)時(shí)

轉(zhuǎn)速與電流的機(jī)械特性關(guān)系式為

1)

電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

在電機(jī)學(xué)中，已知直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢為（2-113）可根據(jù)整流電路電壓平衡方程式（2-112），得（2-114）（2-115）圖2-49三相半波電流連續(xù)時(shí)以電流表示的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性其機(jī)械特性是一組平行的直線，其斜率由于內(nèi)阻不一定相同而稍有差異。調(diào)節(jié)a

角，即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。Ona1<a2<a3a3a2a1Id(RB+RM+)IdCe3XB2p第5頁/共15頁2-62.8.1

工作于整流狀態(tài)時(shí)2)

電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，平波電抗器中的電感儲(chǔ)能減小，致使電流不再連續(xù)，此時(shí)其機(jī)械特性也就呈現(xiàn)出非線性。

電動(dòng)機(jī)的實(shí)際空載反電動(dòng)勢都是。時(shí)為：。主電路電感足夠大，可以只考慮電流連續(xù)段，完全按線性處理。當(dāng)?shù)退佥p載時(shí)，可改用另一段較陡的特性來近似處理，等效電阻要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)Id減小至某一定值Idmin以后，電流變?yōu)閿嗬m(xù)，這個(gè)是不存在的，真正的理想空載點(diǎn)遠(yuǎn)大于此值。圖2-50

電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)勢的特性曲線斷續(xù)區(qū)特性的近似直線斷續(xù)區(qū)連續(xù)區(qū)EE0E0'OIdminId(0.585U2)(U2)2第6頁/共15頁2-72.8.1

工作于整流狀態(tài)時(shí)電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的特點(diǎn)：圖2-50

電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)勢的特性曲線電流斷續(xù)時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速抬高。機(jī)械特性變軟，即負(fù)載電流變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。隨著a

的增加，進(jìn)入斷續(xù)區(qū)的電流值加大。斷續(xù)區(qū)特性的近似直線斷續(xù)區(qū)連續(xù)區(qū)EE0E0'OIdminId(0.585U2)(

U2)2Oa3a2a1Id分界線斷續(xù)區(qū)連續(xù)區(qū)a5a4E0E圖2-51

考慮電流斷續(xù)時(shí)不同a時(shí)反電動(dòng)勢的特性曲線

1<

a2<a3<60，a5>a4>60第7頁/共15頁2-82.8.2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)1)

電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性由決定的。逆變時(shí)由于，反接，得因?yàn)镋M=Cen，可求得電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式（2-122)（2-123)圖2-52

電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性正組變流器反組變流器na3a2a1Ida4b2b3b4b1a=b=p2a'=b'=p2b'3b'2b'1b'4a'2a'3a'4a'1a1=b'1;a'1=b1a2=b'2;a'2=b2a增大方向'b增大方向'a增大方向b增大方向第8頁/共15頁2-92.8.2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)2)

電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可沿用整流時(shí)電流斷續(xù)的機(jī)械特性表達(dá)式，把代入式（2-117）、式（2-118）和式（2-119），便可得EM、n與Id的表達(dá)式。三相半波電路為例：(2-124)(2-125)(2-126)第9頁/共15頁2-102.8.2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)逆變電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，與整流時(shí)十分相似：圖2-52

電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多，機(jī)械特性變軟，且呈現(xiàn)非線性。逆變狀態(tài)的機(jī)械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)?？v觀控制角變化時(shí)，機(jī)械特性得變化。第1、4象限中和第3、2象限中的特性是分別屬于兩組變流器的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器。正組變流器反組變流器na3a2a1Ida4b2b3b4b1a=b=p2a'=b'=p2b'3b'2b'1b'4a'2a'3a'4a'1a1=b'1;a'1=b1a2=b'2;a'2=b2a增大方向'b增大方向'a增大方向b增大方向第10頁/共15頁2-112.8.3

直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)圖2-53

兩組變流器的反并聯(lián)可逆線路圖2-53a與b是兩組反并聯(lián)的可逆電路a三相半波有環(huán)流接線b三相全控橋無環(huán)流接線c對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器工作情況第11頁/共15頁2-122.8.3

直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆電路的相關(guān)概念和結(jié)論：環(huán)流是指只在兩組變流器之間流動(dòng)而不經(jīng)過負(fù)載的電流。正向運(yùn)行時(shí)由正組變流器供電；反向運(yùn)行時(shí)，則由反組變流器供電。根據(jù)對(duì)環(huán)流的處理方法，反并聯(lián)可逆電路又可分為不同的控制方案，如配合控制有環(huán)流（）、可控環(huán)流、邏輯控制無環(huán)流和錯(cuò)位控制無環(huán)流等。電動(dòng)機(jī)都可四象限運(yùn)行。可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來決定哪一組變流器工作及其工作狀態(tài)：整流或逆變。第12頁/共15頁2-132.8.3

直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)直流可逆拖動(dòng)系統(tǒng)，除能方便地實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)外，還能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)反向過程分析：詳見P89a=b

配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)對(duì)正、反兩組變流器同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖，并嚴(yán)格保證a=b

的配合控制關(guān)系。假設(shè)正組為整流，反組為逆變，即有aP=bN

，UdaP=UdbN，且極性相抵，兩組變流器之間沒有直流環(huán)流。但兩組變流器的輸出電壓瞬時(shí)值不等，會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)環(huán)流。串入環(huán)流電抗器LC限制環(huán)流。第13頁/共15頁2-142.8.3

直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng)邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)工程上使用較廣泛，不需設(shè)置環(huán)流電抗器。只有一組橋投入工作（另一組關(guān)斷），兩組橋之間不存在環(huán)流。兩組橋之間的切換過程：首