1、第10章電力電子技術(shù)應(yīng)用10.1晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10.2變頻器和交流調(diào)速系統(tǒng)10.3不間斷電源10.4開關(guān)電源10.5功率因數(shù)校正技術(shù)10.6電力電子技術(shù)在10.6電力系統(tǒng)中應(yīng)用10.7電力電子技術(shù)的其他應(yīng)用領(lǐng)域摘要，2，10.1晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在10.1.1整流狀態(tài)下運(yùn)行10.1.2活動(dòng)逆變狀態(tài)下運(yùn)行10.1.3 習(xí)慣上被稱為晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，是電力牽引系統(tǒng)的主要用途之一，也是可控整流器的主要用途之一。 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載除了有磁阻、電感外，還有反電動(dòng)勢e，為了使負(fù)載電流的脈動(dòng)順暢，一般將電樞電路中的一波核反應(yīng)堆串聯(lián)起來，以確保整流電流在大范圍內(nèi)連續(xù)。圖10-1三相半波帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載

2、和平反電抗器添加時(shí)的電壓電流波形，4，10.1.1在整流狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)觸發(fā)晶閘管，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)達(dá)到正常狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)具有很大的機(jī)械慣性，因此其速度和反電動(dòng)勢基本上沒有脈動(dòng)，此時(shí)整流器電壓的平均值由電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢和電路的負(fù)載平均電流Id產(chǎn)生的各種電壓降來平衡。在馬達(dá)負(fù)載電路中，電流由負(fù)載扭矩決定，如果馬達(dá)的負(fù)載較小，則相應(yīng)的負(fù)載電流也較小。尤其是在低速電流中，電感的能量存儲減少，往往不足以連續(xù)保持電流。(10-1)，5，10.1.1.1整流狀態(tài)下工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相半波電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的反向電動(dòng)勢為：因此，反電動(dòng)勢特性方程為、速度和電流的機(jī)械

3、特性為三相橋式完全控制整流電路電動(dòng)機(jī)的負(fù)載時(shí)機(jī)械特性方程為圖10-2三相半波電流連續(xù)時(shí)用電流表示的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，(10-2)，(10-3)，(10-4)，(10-4)，在6，10 . 1 . 1 . 1整流狀態(tài)下工作時(shí)，由于整流電壓為脈動(dòng)的直流電壓，電機(jī)負(fù)載減少時(shí)平面反應(yīng)器的電感能量存儲減少，電流中斷，此時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性也呈非線性。對于電流間歇機(jī)械性質(zhì)分析=60，Id=0，忽略，在此情況下，反電動(dòng)勢為，但實(shí)際上晶閘管傳導(dǎo)相位電壓瞬時(shí)值大于或不等于Id 0，因此是理想的空載點(diǎn)。圖10-3電間歇電動(dòng)勢的特性曲線，如果電流間歇，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際空載反電動(dòng)勢為；今后空載反電動(dòng)勢由決定。如果在7，10

4、. 1 . 1 . 1整流狀態(tài)下工作，則圖10-4考慮電流間歇不同的反電動(dòng)勢的特性曲線1460，并且電流間歇時(shí)電動(dòng)機(jī)理想空載速度的增加是電流間歇進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的第一特征。第二個(gè)特點(diǎn)是，在電流的間歇區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟。也就是說，如果負(fù)載電流的變化很小，就會發(fā)生非常大的速度變化。大的反電動(dòng)勢特性，電不連續(xù)區(qū)域的范圍(用虛線表示)間歇性大于時(shí)間電流。這是因?yàn)樽儔浩魈砑拥骄чl管陽極的負(fù)電壓時(shí)間越長，電流為了保持導(dǎo)電性，需要存儲更大磁能量的扁平反應(yīng)器，如果反應(yīng)器的l是常量，則需要具有更大的電流Id。因此，隨著增加，進(jìn)入間歇區(qū)域的電流的值增加，這是電流間歇時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械性質(zhì)的第三個(gè)特征。如果

5、在8，10 . 1 . 1 . 1整流狀態(tài)下工作，則電流間歇電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可以通過以下三個(gè)公式準(zhǔn)確計(jì)算出來，的情況下，l是總電路電感：，(10-6)，(10-7)，(10-8)，9，10.1.1在整流狀態(tài)下工作，一般情況下，如果主電路電感足夠大，則僅考慮電流的連續(xù)分段，可以完全線性地處理，在低速照明負(fù)載下間歇效果顯著，因此具有不同的陡峭特性如果整流電路為三相半波，則在最小負(fù)載電流為Idmin的情況下，確保電流連續(xù)所需的主電路電感(mH)對于具有三相橋式全控整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載的系統(tǒng)，l包括整流變壓器的漏電電感、電樞電感和波反應(yīng)器的電感，電子的值較小，有時(shí)可以忽略。Idmin通常采用電動(dòng)機(jī)額定電

6、流的5%。三相橋式全控整流電壓比三相半波高兩倍，脈動(dòng)頻率使得所需平面反應(yīng)器的電感量相應(yīng)減少約一半。(10-9)，(10-10)，10，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式，因此，在10.1.2活動(dòng)逆變狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，由于電流連續(xù)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電壓平衡方程式是由逆變器引起的EM逆連接，圖10-5電動(dòng)機(jī)的4象限的機(jī)械特性，向上負(fù)符號表示逆變旋轉(zhuǎn)方向與整流時(shí)間相反這將更改電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，值越小，其速度就越高。相反，速度越低。(10-11)，(10-12)，11，10.1.2在活動(dòng)逆變狀態(tài)下工作時(shí)，電流間歇電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性不僅與電流中斷時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與逆變角度有關(guān)，而且與電路參數(shù)、傳導(dǎo)角度等有關(guān)時(shí)，還可以通

7、過以下三個(gè)公式準(zhǔn)確推導(dǎo)出來：(10-13)，(10-14)，(10-15)，12，10.1.2在活動(dòng)逆變狀態(tài)下工作時(shí)，圖10-5電動(dòng)機(jī)的四象限機(jī)械特性，圖10-5右下虛線的左側(cè)部分是切斷逆變電流的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，圖10-5逆變器的機(jī)械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)。控制角度從小到大(例如/65/6)，馬達(dá)的機(jī)械特性從1象限逐漸向下移動(dòng)到4象限。據(jù)說，象限2中也存在逆變狀態(tài)，相應(yīng)整流狀態(tài)的機(jī)械特性在象限3中。1，4象限的特性和3，2象限的特性是整流電壓的極性相反的，因此分別屬于標(biāo)記為正和反組變換器的兩組轉(zhuǎn)換器。操作點(diǎn)根據(jù)1 (3)象限的特性移動(dòng)到2 (4)象限的特性，表明電動(dòng)機(jī)從電氣操作切換到發(fā)電制動(dòng)操作。該變換器的工作條件從整流轉(zhuǎn)換到逆變器。13，直流可逆功率拖動(dòng)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖10-6a