晶閘管直流電動機系統(tǒng)

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

對該系統(tǒng)的研究包括兩個方面：其一是在帶電動機負載時整流電路的工作情況。其二是由整流電路供電時電動機的工作情況。本節(jié)主要從第二個方面進行分析。第2頁/共15頁2-32.8.1

工作于整流狀態(tài)時整流電路接反電動勢負載時，負載電流斷續(xù)，對整流電路和電動機的工作都很不利。圖2-48

三相半波帶電動機負載且加平波電抗器時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)時此時，整流電路直流電壓的平衡方程為（2-112）式中，。為電動機的反電動勢負載平均電流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

轉速與電流的機械特性關系式為

1)

電流連續(xù)時電動機的機械特性

在電機學中，已知直流電動機的反電動勢為（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)時以電流表示的電動機機械特性其機械特性是一組平行的直線，其斜率由于內阻不一定相同而稍有差異。調節(jié)a

角，即可調節(jié)電動機的轉速。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2)

電流斷續(xù)時電動機的機械特性當負載減小時，平波電抗器中的電感儲能減小，致使電流不再連續(xù)，此時其機械特性也就呈現(xiàn)出非線性。

電動機的實際空載反電動勢都是。時為：。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?shù)退佥p載時，可改用另一段較陡的特性來近似處理，等效電阻要大一個數(shù)量級。當Id減小至某一定值Idmin以后，電流變?yōu)閿嗬m(xù)，這個是不存在的，真正的理想空載點遠大于此值。圖2-50

電流斷續(xù)時電動勢的特性曲線斷續(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)時電流斷續(xù)時電動機機械特性的特點：圖2-50

電流斷續(xù)時電動勢的特性曲線電流斷續(xù)時理想空載轉速抬高。機械特性變軟，即負載電流變化很小也可引起很大的轉速變化。隨著a

的增加，進入斷續(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)時不同a時反電動勢的特性曲線

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1)

電流連續(xù)時電動機的機械特性電流連續(xù)時的機械特性由決定的。逆變時由于，反接，得因為EM=Cen，可求得電動機的機械特性方程式（2-122)（2-123)圖2-52

電動機在四象限中的機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2)

電流斷續(xù)時電動機的機械特性可沿用整流時電流斷續(xù)的機械特性表達式，把代入式（2-117）、式（2-118）和式（2-119），便可得EM、n與Id的表達式。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)時逆變電流斷續(xù)時電動機的機械特性，與整流時十分相似：圖2-52

電動機在四象限中的機械特性理想空載轉速上翹很多，機械特性變軟，且呈現(xiàn)非線性。逆變狀態(tài)的機械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)?？v觀控制角變化時，機械特性得變化。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對應電動機四象限運行時兩組變流器工作情況第11頁/共15頁2-122.8.3

直流可逆電力拖動系統(tǒng)兩套變流裝置反并聯(lián)連接的可逆電路的相關概念和結論：環(huán)流是指只在兩組變流器之間流動而不經過負載的電流。正向運行時由正組變流器供電；反向運行時，則由反組變流器供電。根據(jù)對環(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)流和錯位控制無環(huán)流等。電動機都可四象限運行?？筛鶕?jù)電動機所需運轉狀態(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

直流可逆電力拖動系統(tǒng)直流可逆拖動系統(tǒng)，除能方便地實現(xiàn)正反轉外，還能實現(xiàn)電動機的回饋制動。電動機反向過程分析：詳見P89a=b

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

的配合控制關系。假設正組為整流，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值不等，會產生脈動環(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，不需設置環(huán)流電抗器。只有一組橋投入工作（另一組關斷），兩組橋之間不存在環(huán)流。兩組橋之間的切換過程：首