文档介绍：第 10章电力电子技术的应用 晶闸管直流电动机系统 变频器和交流调速系统 不间断电源 开关电源 功率因数校正技术 电力电子技术在电力系统中的应用 电力电子技术的其他应用本章小结 2 晶闸管直流电动机系统 工作于整流状态时 工作于有源逆变状态时 直流可逆电力拖动系统 3 工作于整流状态时■晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统****惯称为晶闸管直流电动机系统,是电力拖动系统中主要的一种,也是可控整流装置的主要用途之一。■直流电动机负载除本身有电阻、电感外,还有一个反电动势 E,为了平稳负载电流的脉动,通常在电枢回路串联一平波电抗器,保证整流电流在较大范围内连续。图 10-1 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形 4 工作于整流状态时?2 3XRRR BMB????■触发晶闸管,待电动机启动达稳态后,由于电动机有较大的机械惯量,故其转速和反电动势都基本无脉动,此时整流电压的平均值由电动机的反电动势及电路中负载平均电流 I d所引起的各种电压降所平衡, 平衡方程为 UIREU dM d?????式中, ,其中 R B为变压器的等效电阻, R M为电枢电阻, 为重叠角引起的电压降所折合的电阻; 为晶闸管本身的管压降。?2 3X BU?■在电动机负载电路中,电流由负载转矩所决定,当电动机的负载较轻时,对应的负载电流也小,在小电流情况下,特别在低速时,由于电感的储能减小,往往不足以维持电流连续,从而出现电流断续现象。(10-1) 5 工作于整流状态时■电流连续时电动机的机械特性◆三相半波电流连续时的电动机机械特性?直流电动机的反电动势为 nCE eM???因为,故反电动势特性方程为? cos 17 .1 2UU d?UIRUE d M?????? cos 17 .1 2?转速与电流的机械特性关系式为??? e d eC UIRC Un ????? cos 17 .1 2?三相桥式全控整流电路电动机负载时的机械特性方程为 deeIC RC Un?????? cos 34 .2 2图 10-2 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性(10-2) (10-3) (10-4) (10-5) 的值一般为 1V 左右, 所以忽略;调节角?,即可调节电动机的转速。 U?6 工作于整流状态时■电流断续时电动机的机械特性◆由于整流电压是一个脉动的直流电压,当电动机的负载减小时, 平波电抗器中的电感储能减小,致使电流断续,此时电动机的机械特性也就呈现出非线性。◆电流断续时机械特性的特点?分析?=60 ?时的情况,当 I d =0 , 忽略,此时的反电动势为,而实际上,晶闸管导通时相电压瞬时值为,大于,也即 I d不为零,所以才是理想空载点。 U? 0E ? 2 20 585 .0 60 cos 17 .1U UE???? 22U 0E ? 22U 图 10-3 电流断续时电动势的特性曲线?在电流断续情况下, 时, 电动机的实际空载反电动势都是;当以后,空载反电动势将由决定。?? 60 ? 22U?? 60 ?)3 cos( 2 2???U 7 工作于整流状态时图 10-4 考虑电流断续时不同?时反电动势的特性曲线? 1<? 2<? 3 <60 ?,? 5>? 4 >60 ??当电流断续时,电动机的理想空载转速抬高,这是电流断续时电动机机械特性的第一个特点;第二个特点是,在电流断续区内电动机的机械特性变软,即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。??大的反电动势特性,其电流断续区的范围(以虚线表示)要比?小时的电流断续区大,这是由于?愈大,变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长, 电流要维持导通,必须要求平波电抗器储存较大的磁能,而电抗器的 L为一定值的情况下,要有较大的电流 I d才行; 故随着?的增加,进入断续区的电流值加大,这是电流断续时电动机机械特性的第三个特点。 8 工作于整流状态时◆电流断续时电动机机械特性可由下面三个式子准确地得出???????????? ctg ctg Me e UE ??????????1 )6 sin( )6 sin( cos 2 2???????????? ctg ctg ee Me e C UC En ??????????????1 )6 sin( )6 sin( cos 2 2]2 )6 cos( )6 [cos( cos 2 23 2 2nU C Z UI e d ???????????????式中, ,,L为回路总电感。 R L