第2章变流器运行.

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1、1第第2章章 变流器运行变流器运行22.1 换流重叠角换流重叠角3在前面对变流电路进行分析和计算时，都未考虑在前面对变流电路进行分析和计算时，都未考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感对电路的影响，包括变压器漏感在内的交流侧电感对电路的影响，即认为换相是瞬间完成的。即认为换相是瞬间完成的。但实际上，变压器绕组总存在一定的漏感，交流但实际上，变压器绕组总存在一定的漏感，交流回路中也有一定的电感，为了分析和讨论的方便，回路中也有一定的电感，为了分析和讨论的方便，将所有交流侧电感都折算到变压器二次侧，用一将所有交流侧电感都折算到变压器二次侧，用一个集中电感个集中电感 LB 来表示。来表示。 换相重叠角换

2、相重叠角由于变压器漏抗存在，使换相两只晶闸管由于变压器漏抗存在，使换相两只晶闸管有一个共同导通时间，我们把这个共同导通时间的时间，有一个共同导通时间，我们把这个共同导通时间的时间，用电角度用电角度表示。表示。4ik=ib是逐渐增大的， 而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断,换流过程结束。2.1.2 变压器漏感对三相半波可控整 流电路的影响VT1换相至VT2的过程：因a、b两相均有漏感，故ia、ib均不能突变。于是VT1和VT2同时导通，相当于将a、b两相短路，在两相组成的回路中产生环流ik。图2-1 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形udidw

3、tOwtOgiciaibiciaIduaubuca5换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。2dddd2ddddbadbadbdaduuutiLutiLuutiLuutiLuukBkBkBkB（2-1）2.1.2 变压器漏感对三相半波可控整 流电路的影响6换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少。d2cos-cos2coscos22dddcoscos2656a66bad463463cos463463)(d)(d)(213/21IRUUUUUUUtutuuUagwwagagaa2.1.2 变压器漏感对三相半波可控 整流电路的影响aagcos17.1

4、cos46322ddddUUUUUU（2-2）7换相重叠角g g的计算B2Bab2)65sin(62)(ddLtULuutiwk由上式得：)65sin(26ddB2wwtXUtik进而得出：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2wawwwatXUttXUitk（2-3）（2-4）（2-5）2.1.2 变压器漏感对三相半波可控 整流电路的影响8由上述推导过程，已经求得：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2wawwwatXUttXUitk 当 时， ，于是65gawtdkIi)cos(cos26B2dgaaXUI（2-6）2.1.2 变压器漏感对三相半

5、波可控 整流电路的影响92.1.2 变压器漏感对三相半波可 控整流电路的影响g g 随其它参数变化的规律： （1） Id越大则g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 当a a90 时，a a 越小g g 越大。gaa22346362)cos(cosBBdcos-cos 222dBPXXIURUIX（2-7）（2-8）102.1.3 变压器漏感对其他整流 电路的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2IPX)cos(cosgaa2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXPUXIsin

6、22Bd电路形式单相全波单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路 表2-1 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算23U23U注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用； 三相桥等效为相电压等于 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按 代入。23U23U112.1.3 变压器漏感对整流电路 的影响变压器漏感对整流电路影响的一些结论变压器漏感对整流电路影响的一些结论:出现换相重叠角g g ，整流输出电压平均值Ud降低。整流电路的工作状态增多。晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口

7、，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。122.2 有源逆变 132.2.1 逆变的概念1) 什么是逆变？为什么要逆什么是逆变？为什么要逆变？变？逆变（Invertion）把直流电转变成交流电，整流的逆过程。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路交流侧和电网连结。 应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。无源逆变电路变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第5章介绍。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变

8、状态，称为变流电路变流电路。142.2.1 逆变的概念2) 直流发电机直流发电机电动机系统电能的流转电动机系统电能的流转图2-2 直流发电机电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EG EM b）两电动势同极性EM EG c）两电动势反极性，形成短路电路过程分析。两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。152.2.1 逆变的概念3) 逆变产生的条件逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图2-3 单相全波电路的整流和逆变交流电网输出电功率电动机输出电功率a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUdEMu10udu20u10OO

9、wtwtIdidUd /2，使Ud为负值。且半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。dUE172.2.2 三相半波有源逆变电路 (a)整流状态下电压、电流波形整流状态下电压、电流波形 (b)逆变状态下电压、电流波形逆变状态下电压、电流波形图图2.4 三相半波相控电路的整流和有源逆变工作状态三相半波相控电路的整流和有源逆变工作状态182.2.2 三相半波有源逆变电路图图2.5 三相半波相控电路输出电压三相半波相控电路输出电压 及晶闸管及晶闸管 两端的电压波形两端的电压波形 du1TT1u19

10、2.2.3 三相桥整流电路的有源逆变 工作状态逆变和整流的区别逆变和整流的区别：控制角 a a 不同 0a a /2 时，电路工作在整流状态。 /2 a a /2时的控制角用 a a = b b表示，b b 称为逆变角逆变角。逆变角b b和控制角a a的计量方向相反，其大小自b =0的起始点向左方计量。202.2.3 三相桥整流电路的有源逆变 工作状态三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。图2-4 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcub

11、aucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6wt1wt3wt2212.2.3 三相桥整流电路的有源逆变 工作状态有源逆变状态时各电量的计算：REUId输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即bbcos35. 1cos34. 222UUUd（2-9）每个晶闸管导通2 /3，故流过晶闸管的电流有效值为：ddVTIII577. 03（2-10）当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。（2-11）在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：ddVTIIII8