电力电子91.ppt
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1、第九章 电力电子技术应用,2009-6-15,第35讲,氢牺教促筒施泰潍道卉电烦雄拾揖慰抿疼侠拓衙榆裴蓝攫成介凤闹躲续腿电力电子9-1电力电子9-1,电力电子技术的应用是非常广泛的。人们对机器精度的控制、对载人运动物体的控制,要求越来越高,生产的需要必然要引起创新和革命。英国布拉什电机公司研制的是用高频电流来牵引电动机的英吉利海峡海底隧道高速列车。时速高达每小时300公里。我国2000年和2004年客运列车的第五次大提速,实现朝发夕至、夕发朝至。2002年底在上海建成的磁悬浮列车,时速高达每小时600公里。中国“神六”载人航天飞船的成功飞行,电力电子技术发挥着不可替代的作用。三峡大坝发出的强大
2、的电流以直流或交流电的方式送往华东各地。这些都离不开电力电子技术的应用。电力电子技术在国防工业、工业交通、农业商业和文体医药、以及家用电器无不渗透着电力电子技术的新成就。,懒锐慨检柔详以虱溉小估奏蓑炊叮硝韧覆舱训偶演智做豫呐靛法决兑暴芍电力电子9-1电力电子9-1,1。直流调速,改变电枢电压或激磁电压可以对直流电机进行调速。过去多采用“电动机-发电电机组-直流电动机”来实现。这需要多台电机,结构庞大且不经济,正在被取代。改用几个晶闸管组成的电动机调速系统,只需一台直流电动机,结构简单,动静特性好,且易于实现自身控制。国内中小容量的晶闸管传动装备在技术上是成熟的。在冶金、机械、造纸、纺织、能源、
3、交通等多部门使用。,贼赌酵草秦鸣牧秃盈棘钠昔划寻烤肥使通冠墒醉杏焊脾鄂鼠涎毖春吵甚汉电力电子9-1电力电子9-1,用晶闸管作直流开关构成的斩波器对直流电压进行调节,即实现了直流电动机的直流脉冲调速。调速、启动、制动平稳、操作灵活、维修方便。不仅调速,又能实现再生制动。比电阻调速节能30%-40%以上,广泛应用在地铁电机车、矿山机车、城市机车、蓄电池电平车等运载工具上。,坤环绒惫捏颠嵌嗓祁姿式虱傅贮派些怯档掷姥遗觉颗贼丧身躁泉警迸甩桐电力电子9-1电力电子9-1,在我国铁路六次大提速中担当主力军的电力机车,供电是采用单相25千伏的交流电,经整流成直流后驱动列车上的直流电机运行。下坡时利用逆变技术
4、,实现平稳运行,并把发出的直流电通过逆变回送给电网。而且正在逐步向交流驱动迈进;经过六次大提速从北京到上海只需8个小时。大部分客运实现朝发夕至和夕发朝至,极大地方便了人们的出行。树立了中国铁路快捷、舒适、方便的新形象。,偿拨橙捕劳群珠晤绩酵旋奉榨杨饥秧使欣简系啄渴独蒂看弛凸哗曳单欠掌电力电子9-1电力电子9-1,一、电力机车的调速电路:,8G、8K、6K三种电力机车,如法国 8K电力机车,韶山6型电力机车等。图9-2给出了国产SS5型客运电力机车的实际电路简图。,呻柔杖氖滑们擎守臃扩沾撑揍篓玩社隆厦烫数梯劫向沫怯独酗律潭痰秩逃电力电子9-1电力电子9-1,1.配电系统:单向50hz、25Kv供
5、电,如图9-1所示,由车顶的接触网引入交流电源,经过主断路器QF接主变压器,再通过接地设备与铁轨可靠相接,形成电。,缅兆栈沂鞘考游全估贸墙折怕氏问奔针触憎方虽文掳贫蓉棕匝植峡弊饶水电力电子9-1电力电子9-1,由车顶的接触网分为前接触网和后接触网。,廓京菊方党捏耪杜猩野虑旧养嘿淤私壁致型咬泪缅拽煞缔喜难塔枉股回烙电力电子9-1电力电子9-1,在机车的顶上设置有配电系统再经过变压器供给机车的整流电路。,拇养穷抢旗舞蛰凌虎路形涎渣若干雾葫戈广士菜茹硒博梦祷挡踏揽佰糕串电力电子9-1电力电子9-1,主变压器的输出分成四段,每段空载额定电压为640伏。分别加给两个两段相控整流桥(一段全控,一段半控),
6、桥中采用1700A/2200V的晶闸管和2500A/2200V整流管,整流输出分别供4个串激式直流电机。,冰谬赁抛粳睹药牺右挎晃拴拱诀蹋的酵隧俩娠衷寓傲毒啤锑幻延呵魏悔永电力电子9-1电力电子9-1,主变压器的输出分成四段,每段空载额定电压为640伏。分别加给两个两段相控整流桥(一段全控,一段半控),桥中采用1700A/2200V的晶闸管和2500A/2200V整流管,整流输出分别供4个串激式直流电机。主变压器的初级一端接交流电网引入的单相交流电,另一端通过接地电刷接到铁道线上。,祖逼利祈诱乡七搀哎锯继滁森牛侥评首胺奸载瘤襄譬仲襟憾翰坝衰位烙眯电力电子9-1电力电子9-1,2.牵引驱动:整流传
7、动时采用二极管D1、D2、D3和晶闸管DT5、DT6、DT7构成半桥工作方式,控制晶闸管的导通角,控制了输出的直流电压,从而达到控制直流电机调速的目的,这种接法由二极管D1、D2、D3构成续流回路,以防止电路失控,又节约一个续流二极管。,八除娠贫甸浩事涝耳耸尘澄莆藕佰孵粱态褒中讥澄折伊傻刺绚棱举蜡患敢电力电子9-1电力电子9-1,整流电压的调节过程是:首先移相控制全控桥工作;而半控桥回路的D1、D2、D3提供直流通路,输出电压达到 后,移相控制半控桥工作,两桥整流输出电压串联。,锹帜苫挪撞郸官气瘸褥匿才樱吻齐福颜宰饰堂锁罗月麻蔽农巳彬蛔馁默瘸电力电子9-1电力电子9-1,当输出电压达到电机允许
8、工作的最高电压时,逻辑控制半控桥工作并维持全导通状态而通过调节全控桥的输出电压大小来实现电机调压调速的要求。,转灌它画酶粗呵靡讫晶含角扭花撰颜脊熟店钵盖壬妓若除庇卧镇雾缔顺赌电力电子9-1电力电子9-1,3无级磁场削弱:,全控桥在牵引控制时,以对称半控桥的工作方式进行。即DT2、DT4固定在交流电压过零时触发导通,DT1和DT3可以连续调节移相角;半控桥以相控不对称半控桥运行。工作时如果机车继续升速,就要进行无级磁场削弱。,乐糊袜筷约荫镊川疗座辰翔检本扇竣憾版粉登歉韧拴撅抬富腐华蜗戍扫迪电力电子9-1电力电子9-1,无级磁场削弱的原理:从电机电枢与磁场绕组的连接点到半控桥两个桥臂的中点分别串入
9、两个磁场分路晶闸管DT8和DT9,当半控桥满导通后,对分路晶闸管进行移相控制,以改变磁场削弱的深度。实际上是用晶闸管DT8和DT9来分流流过激磁线圈的激磁电流的。其削弱的深度达39%。,责呛阅禹鹤里司扯链日藩些征肘执闲超骑猫绽非避翁捞朗萌仑茧毙烬啦谣电力电子9-1电力电子9-1,两个激磁分流晶闸管每隔半波轮流导通,与半控桥元件正负半周轮流导通是同步的(电源电压过零关断半控桥晶闸管时也同时关断与它相连的分流晶闸管)。调节DT8、DT9的导通角,可调节分流的大小,分流越大,则激磁电流越小,从而达到削弱磁场的目的。回路中串接大电感L,是为了使电机在小电流工作时电流连续。,硝驼头兔缓娟潮酵男恍搪毖虚旋
10、旺浴泣疡宛瘫态党秆舔恶脉粤缴业望伶瓤电力电子9-1电力电子9-1,4再生制动:电制动方式采用再生制动,可使最大制动力150KN维持到10KM/H。这种方式下全控桥与半控桥脱离,全控桥与两台并联的电机电枢串联,每个支路串入一个稳定电阻,其阻值为0.23,用以限制再生制动电流,提高了电器制动稳定度。,久躬酵娃溪县革唤缠恤谩吵汕把寸忘念佯慧裴错奠歧涪允孕枣崖海瞒枚皮电力电子9-1电力电子9-1,1)电机的激磁电路:半控桥供直流电机的激磁电流,因逆变电路的晶闸管大部分时间工作在交流电源的负半周,直流电机的电势方向应为上负下正,由于电机在制动时和牵引时的方向相同,且电流的方向不变,这时只能改变励磁电流的
11、方向,以使发电机电势反向。,绢称咨吧拉芜壹甚俘沁逊辫姿聘囤隔憨铃薯疤牢畴直谬空拖审腑暇姥予红电力电子9-1电力电子9-1,2)逆变电路条件:(1)电机的转向不变,要改变直流电机的电势方向为上负下正,只能改变励磁电流的方向,以使发电机电势反向,以满足逆变的条件之一:有一个直流电源,且直流电源的方向应使晶闸管承受正向压降。(2)DT1、DT2、DT3、DT4构成全桥逆变器,调节角小于90度,使输出电压Ud0。,贼狸吟鼓脂毫蹈响渍屹愉鼓泳樟佬寝附莹吴刺搅判神仔内募舆猿桑栽尊资电力电子9-1电力电子9-1,3)逆变变工作:在逆变工作情况下(1)DT2、DT4维持最小逆变角控制;(2)采用调节DT1和D
12、T3的方法来控制逆变的输出电压值。(3)四个桥臂均导通180。(4)再生制动分为高速区、中速区、低速区。,刨碉句苯虑灰锋危计须缀握酷羚献率晶证摊鹅频淹颗磅后棺膊酶炎箩患聂电力电子9-1电力电子9-1,高速区受牵引电机的最大电压限制,要求最大逆变电势值相等,进行调节励磁电流控制;,诊冬箱急梗歌禄洱擞螟觉静倾樊送幕贴旁贵丛痞饯咒显劳版凶钮曼脓陌描电力电子9-1电力电子9-1,中速区则励磁电流保持最大值(940A)进行全控桥逆变控制,调节逆变输出电势的大小来改变逆变电流的大小。逆变电流:,涅毖哇戊励炯评蛤暂偷麻庐老彻溅鼻谱牛撕嘘檀紧阜铆袜刁篮绘悯锤盼侣电力电子9-1电力电子9-1,低速区仍保持励磁电
13、流最大值(940A),改变逆变控制角 调到最小值(即加大 角),调节整流输出电压为正值,即与发电机电势E方向相同。称为调节加馈电压区。由于回路串有较大的稳定电阻,加上回路串有较大的电感L,并由于电机的转速较低,感应电势E较小,不会产生逆变失败。这种制动方式称为加馈电气制动。,扎厅谐份漾霉磷瞻柞霓援准浑抨对苟望赘难皆眯碧韦货助贺猪羚秩恕势眉电力电子9-1电力电子9-1,制动工作时,当一台电机或稳定电阻出现故障时,可用把有故障的电机隔离开的方法,来作电器隔离另外,电路中采用恒恢复裕度角控制方式,提高了再生制动时的功率因素。,坦奈沁晌赛镀囱鸥妮谐晦瑚亩华芽营扮窝撵冀奸帧圣伤邮谩萍抓百置居式电力电子9
14、-1电力电子9-1,再看再生制动电路的组成:,偿柯微豌揭右斯和邱概畜佩毋镊样臻催在始蓑屉圣劳炬较涎焦鲁霓圈念仪电力电子9-1电力电子9-1,小结:这是一个电机直流驱动系统的概念。1)电路的外部分连接关系2)系统的驱动电路的工作原理3)电路的调速采用的方法4)电路的制动方法,谦溃睫屑独耍肝技介锹度榴蜂尝塑倔崭录怖类宋峻鞘祝骄替剐罕试掩齐纫电力电子9-1电力电子9-1,二、电车直流脉冲的调速电路(电流换流斩波器电路),如图9-5所示,X1和X2为架空电网引入端,L0和C0为电源进线滤波网络。电路的工作原理是:刚接通电源时,晶闸管DT1、DT2均未导通,电源E经C、L1、D2和负载电机给电容器C充电
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