直流可逆系统.doc

§1 V-M系统的可逆线路及工作状态 晶闸管-电动机系统的可逆工作状态 晶闸管的整流和逆变两种工作状态。并且分析了逆变的条件即： (1)内部条件：控制角 α＞90，使晶闸管装置直流侧产生一个负的平均电压 (2)外部条件：外电路必须要有一个直流电源，其极性须与的极性相同，其数值应稍大于，以产生和维持逆变电流。 晶闸管装置在上述条件下产生的逆变状态称作“有源逆变”。 在电流连续的情况下，无论是整流还是逆变状态，平均理想空载输出电压。与控制角α之间都存在着同一个余弦函数关系可写成 整流状态时，0a90 U为正值；逆变状态时，90a180 U为负值，为了避免α的角度值过大，定义了逆变角β，令α+β+180则逆变工作时，输出电压平均值公式可改写为 为了防止逆变逆变失败（逆变颠覆）现象，不能让β角太小，而应对其最小值留有余量，一般取β=30左右，应在控制电路中设法加以限制，称作β保护.即使是不可逆系统，电动机并不要求反转，只要是需要快速回馈制动，也应有两组反并联（或交叉连接）的晶闸管装置，正组作为整流供电，反组提供逆变制动。 §2 晶闸管可逆线路中的环流 一、环流及其种类 所谓环流，是指不流过电动机或其他负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，如下图所示反并联线路中的电流。 环流的优缺点： 缺点：加重晶闸管和变压器的负担、消耗无用的功率，环流太大时甚至会导致晶闸管损坏。 优点：避免电流断续，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，即使在电动机空载或轻载时也可使晶闸管装置工作在电流连续区，避免了电流断续引起的非线性现象对系统静、动态性能的影响；在可逆系统中存在少量环流，可以保证电流的无间断反向，加快反向时的过渡过程， 环流可以分为两大类： ⒈静态环流 当晶闸管整流装置在某一触发角下稳定工作时，系统中所出现的环流叫做静态环流。静态环流又可分两种： ⑴直流平均环流：即环流电压有正向直流分量的环流。 ⑵瞬时脉动环流：又称交流环流，即环流电压没有正向（晶闸管导电方向）直流分量的环流环流。 ⒉动态环流--稳态运行时并不存在，只有当系统由一种工作状态过渡到另一种工作状态时 才出现的环流。 二.反并联线路中的静态环流 ⒈静态环流 下图所示的三相半波反并联线路为例来说明环流产生的原因 为分析方便，将图 展开画成另一种形式，正组晶闸管VF为共阴极接法，反组VR为共阳极接法。若VF和VR都整流，正组整流电压 ，反组整流电压，顺极性相串联，将造成电源短路，此短路电流即为直流平均环流。 ??? 防止产生直流平均环流的措施，是当正组晶闸管VF处于整流状态，其整流电压为正时，让反组晶闸管VR处于逆变状态，此时为负，这样才能使两组的输出平均电压极性相反。即使如此，如果处于整流状态一组的平均输出电压大于处于逆变状态一组的平均电压，例如，这时仍然存在直流环流。直流环流必定是连续的，它不能用电抗器来限制。? 抑制直流环流的措施：对两组晶闸管装置进行适当的控制，使≤，这样两组之间的直流电压差就等于零或者反向直流环流就不会产生。 ??若VF的控制角 ＜，其输出平均电压 ，而 VR的控制角＞，（即逆变角），其输出平均电压，，极性与相反。 当 ≤时 既 直流环流被消除。由上式可得≥在任何情况下，都能保证和之间的上述配合关系的控制方式叫做配合控制。最典型的配合控制是使=，即，一般称为工作制配合控制脉动环流的产生：在工作制配合控制的条件下，只是就电压的平均值而言的。然而晶闸管装置输出的电压是脉动的，正组整流电压和反组逆变电压的瞬时值并不相同，当整流电压瞬时值大于逆变电压瞬时值时，便产生正向瞬时电压差，从而产生瞬时环流。控制角不同时，瞬时电压差和瞬时环流也不同。下图画a出了三相零式反并联可逆线路当（即）时的情况图b是正组瞬时整流电压的波形，图c是反组瞬时逆变电压的波形。图中打阴影线的部分是a相整流和b相逆变时的电压，显然其瞬时值并不相等，而其平均值却相同。瞬时电压差，其波形绘于下图。由于这个瞬时电压差的存在，便在两组晶闸管之间产生了瞬时脉动环流，图a中绘出了a相整流和b相逆变时的瞬时环流回路，由于晶闸管装置的内阻是很小的，环流回路的阻抗主要是电感，所以不能突变，并且落后于；又由于晶闸管的单向导电性，只能在一个方向脉动，所以称作瞬时脉动环流，但这个环流存在直流分量，显然和平均电压差所产生的直流平均环流是有区别的。 抑制瞬时脉动环流的办法是：在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器或称均衡电抗器（图中的和），一般要求瞬时脉动环流中的直流分量限制在负载额定电流的5％～10％之间。 ? 环流电抗器并不是在任何时刻都能起作用的，所以在三相零式可逆线路中正、反两个回路各设一个环流电抗器。该电抗器被设计成在通过负载电流时是饱和的，它们在环流回路