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时间:2018-11-01
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1、直流输电的基本原理1换流器电路的理论分析11.1忽略电源电感的电路分析(即Lc=0)21.2包括电源电感的电路分析(即Lc≠0)101.2.1换相过程101.2.2电路的分析112整流和逆变工作方式分析142.1整流的工作方式152.2逆变的工作方式153总结20第20页1换流器电路的理论分析高压直流换流器(包括整流和逆变)主要是由晶闸管阀组成的,其接线方式有很多种,如:单相全波、单相桥式、三相半波、三相全波等,但是我们现在常用的是三相全波,即6脉动换流器。其原理结构如图1-1所示:图1-1三相桥式全波直流换流器原理结构其中,Ua、Ub和Uc表
2、示A、B、C三相交流电压,它们之间相差120゜。令Ua=Emsin(wt+150)Ub=Emsin(wt+30)Uc=Emsin(wt-90)我们可以将换流阀这样定义:第20页图1-26脉动换流阀电路图1.1忽略电源电感的电路分析(即Lc=0)从以上的电路图中,我们可以发现对于三相电压,每相电路中都存在电感Lc,为了便于分析,我们先假设该电感不存在,即Lc=0。(一)无触发延迟(触发角a=0)无触发延迟,即只要阀上晶闸管正向电压建立,门级会立即接收到触发脉冲,导通整阀。对于V1、V3和V5来讲,由于它们共阴极,因此三相中电压较高的那相的阀导通,
3、其余两个阀关断。而对于V4、V6和V2来说,由于它们共阳极,因此三相中电压较低的那相的阀导通,其余两个阀关断。总之,就是比较三相电压的高低来确定哪两个阀导通。下面我们结合下图进行分析:第20页举个例子,C~C0时刻,A相电压最高,B相电压最低。因此根据之前的分析,则共阴极的V1、V3和V5阀,则会由处于A相的V1阀导通,而共阳极的V4、V6和V2阀,则是由处于B相的V6阀导通,此后的依此类推,循环往复。从上述的阀导通表格中可以看出,每个阀单个周期内导通的时间为120゜,V1~V6阀按顺序依次导通,间隔时间为60︒。(举例,如V1阀在-120゜~
4、0︒导通,V2阀在-60゜~60︒时刻导通,其中每个阀导通时间为120゜。V1阀导通起始时刻为-120︒,而V2阀导通的起始时刻为-60゜,两者刚好相差60︒)。接下来再来分析下6脉动换流器输出的直流电压Ud波形。从图1-2中可以看出直流线路上的输出电压Ud的电压与m点和n点的电势有很大关系,即第20页Ud=Um-Un不难发现,m点的电位其实就是共阴极阀V1、V3和V5阀,哪个阀导通,m点电位就是与哪个阀所处的相电压,比如,V1阀导通,m点的电位就是A相此刻的电压。同理,n点电位也是如此。再结合刚刚分析所得阀的导通时刻图,可以得出Ud的波形图:
5、按照一个周期对直流输出电压Ud进行分析:对于C~C0时刻:Ud=ea-eb=eab对于C0~C1时刻:Ud=ea-ec=eac对于C1~C2时刻:Ud=eb-ec=ebc对于C2~C3时刻:Ud=eb-ea=eba对于C3~C4时刻:Ud=ec-ea=eca对于C4~C5时刻:Ud=ec-eb=ecb以C~C0时刻为例,此时可以进行如下的推导:Ud=ea-eb=eab=Emsin(wt+150゜)-Emsin(wt+30︒)=Em·2cos(wt+90︒)·sin60︒=3Emcos(wt+90︒)(wt∈[-120︒,-60︒])=3Emco
6、sµ(µ∈[-30︒,30︒])再以C0~C1时刻为例,Ud=ea-ec=eac=Emsin(wt+150゜)-Emsin(wt-90︒)=Em·2cos(wt+30︒)·sin120︒=3Emcos(wt+30︒)(wt∈[-60︒,0︒])=3Emcosµ(µ∈[-30︒,30︒])第20页该周期的其它时段也是如此,因此Ud由上述的推导,可以发现Ud就是以3Em为基数的三角函数,其函数区间为[-30︒,30︒]。则Ud的波形图如下(以下纯属个人意思,通过这个公示我们可以看出,对于wt∈[-120︒,-60︒]这个区间,Ud将该区间的正弦函数
7、幅值增大了,但是切割成了两段,更利于采样滤波了。)直流电压是由线电压的60°时段组成的。因此,平均直流电压可由任一60°时段的瞬时电压积分后对时间求平均得到。则Ud==用相电压的有效值或者线电压的有效值表示(相电压:单相电压,火线对零线电压,常用的为220V。线电压为任意两根相线之间的电压,常用的为380V。线电压=3相电压。)其中,交流电峰值Em为相电压有效值的倍,则(为相电压有效值,为线电压有效值)Ud==Ud==通过对输出的平均直流电压Ud推导,可以很容易得到阀电压的波形。因为当该阀导通时,我们可以简单的认为该阀上所承受的电压为0;而当阀
8、关断时,则无论时共阳极还是共阴极的阀,它们必定都有一个阀是导通的。因此,它们一第20页端的电压必定为导通阀所在的相电压,另一端为本相电压,这样其阀上的
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