電力電子課件-第四章 主電路計(jì)算及保護(hù)

第四章主電路計(jì)算及保護(hù)

主電路形式選用整流變壓器設(shè)計(jì)計(jì)算整流元件選擇主電路元件保護(hù)電抗器設(shè)計(jì)

1主要可控整流電路的技術(shù)指標(biāo)2整流變壓器參數(shù)計(jì)算整流變壓器的作用∶1、起隔離作用，將變流裝置產(chǎn)生的有害諧波與電網(wǎng)隔離2、選取合適的U2，可提高功率因數(shù)已知：U1、Ud、Id

計(jì)算：U2、I1、I2、S1、S2、S（計(jì)算容量）

定好主電路形式設(shè)計(jì)整流變壓器使U2與Ud相配3整流變壓器參數(shù)計(jì)算一、次級(jí)相電壓

Ud:直流平均電壓?Udmax

:換流壓降nUT:管壓降UDamx:電機(jī)端電壓Upmax:電阻上壓降4整流變壓器參數(shù)計(jì)算1.直流平均電壓UdA=Ud0/U2

為α=0時(shí)直流平均電壓與次級(jí)相電壓之比B=Ud/Ud0

為α=αmin,α=0時(shí)直流平均電壓之比ε=0.9

為電網(wǎng)電壓波動(dòng)系數(shù)

5整流變壓器參數(shù)計(jì)算2、最大過載電流時(shí)的換流壓降?Udmax

Uk%:變壓器短路比6整流變壓器參數(shù)計(jì)算3、整流元件正向壓降nUT

n—串聯(lián)元件數(shù)

UT—元件正向壓降，可查表1—7

7整流變壓器參數(shù)計(jì)算4、電動(dòng)機(jī)最大端電壓UDamx

其中∶8整流變壓器參數(shù)計(jì)算5、最大過載電流時(shí)其它電阻上壓降Upmax

9整流變壓器參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)化公式∶10整流變壓器參數(shù)計(jì)算二、變壓器原副邊電流I1、I2

11整流變壓器參數(shù)計(jì)算三、容量

S1/S2、S1/Pd、S2/Pd、S/Pd

表示變壓器的利用程度，越接近于1，越好

12整流元件的選擇一、UR、IT(AV)的計(jì)算二、晶閘管的串聯(lián)

元件電壓等級(jí)不滿足實(shí)際要求正反向阻斷特性不同時(shí)，通過相同電流，各元件受壓大不相同

13整流元件的選擇均壓措施∶

(1)、選擇特性較一致的元器件 (2)、并電阻，Rj<<阻斷電阻

14整流元件的選擇瞬態(tài)均壓:考慮結(jié)電容，觸發(fā)特性，導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)間，加RC阻容(R防止di/dt過大)0.8~0.9：考慮電壓分配不均，降壓(10~20)%使用

15整流元件的選擇三、晶閘管的并聯(lián)均流問題16整流元件的選擇1、電阻均流適用小容量元件并聯(lián)，不能動(dòng)態(tài)均流17整流元件的選擇2、電感均流動(dòng)態(tài)均流作用特點(diǎn)：損耗小，適合大容量元件并聯(lián)，有動(dòng)態(tài)均流作用；體積大，繞制困難

18晶閘管的保護(hù)

進(jìn)行過壓、過流保護(hù)的必要性

一、

過電壓保護(hù)過電壓類型：操作過電壓：拉合閘、器件關(guān)斷引起浪涌電壓：雷擊等引起，由電網(wǎng)進(jìn)入裝置19晶閘管的保護(hù)20晶閘管的保護(hù)21晶閘管的保護(hù)22晶閘管的保護(hù)23晶閘管的保護(hù)（1）、用避雷器防止雷達(dá)過電壓損壞元件（2）、三相變壓器星形中點(diǎn)通過電容接地，或次級(jí)繞組并聯(lián)電容，以防止原邊合閘而將高壓耦合至副邊，也可在原副邊間加屏蔽層（無電容）。

三相時(shí)的情況∶

24晶閘管的保護(hù)分布電容C12、C20

如10kV/0.4kV，C12=C20則

并接C2，則

分布電容數(shù)值較小，故

得到限制。

25晶閘管的保護(hù)（3）、RC抑制空載原邊拉閘時(shí)的過電壓i0最大時(shí)拉閘，LM儲(chǔ)存能量為：

LM儲(chǔ)存能量全由C吸收：

（4）、浪涌電壓用非線性電阻進(jìn)行保護(hù)

26晶閘管的保護(hù)

1、阻容保護(hù)

作用：

單相

三相（Y，△均可）

整流式R、C的計(jì)算：

（1）、單相

見P.11527晶閘管的保護(hù)（2）、三相

單相三相，次級(jí)Y連接次級(jí)△連接阻容Y△Y△CRCR1/3C3R3C1/3RCR（3）、整流式阻容計(jì)算式：P.116表4—628晶閘管的保護(hù)2、非線性電阻保護(hù)主要介紹壓敏電阻：

壓敏電阻的伏安特性：

正常工作：漏電流小，損耗小

過壓時(shí)：IY達(dá)數(shù)千安培，擊穿時(shí)動(dòng)態(tài)電阻很小，允許浪涌電流大，抑制過壓能力強(qiáng)，時(shí)間短接法與阻容同

主要參數(shù)∶(1)額定電壓：U1mA

(2)殘壓比：UY/U1mA（?。红`敏；大：不靈）

UY：放電電流達(dá)到IY時(shí)的電壓

29晶閘管的保護(hù)

(3)通流容量在規(guī)定波形下（10μS（前沿），波長(zhǎng)20μS）允許通過的浪涌 峰值電流

計(jì)算：

（壓敏電阻承受的工作電壓峰值）

ε：電壓升高系數(shù)

允許過壓系數(shù)UY不超過元件允許電壓最大值

30晶閘管的保護(hù)（二）、直流側(cè)保護(hù)熔斷快熔，負(fù)載能量釋放，方法與交流側(cè)相同。（三）、主電路元件保護(hù)

關(guān)斷過電壓t1-t2∶關(guān)斷時(shí)，殘存大量載流子t2-t3∶反壓作用，形成反向電流

載流子很快消失，dia/dt很大，則LBdia/dt也很大，與電源電壓順串反向加在元件上。元件兩端并阻容31晶閘管的保護(hù)二、過電流保護(hù)原因：過載，直流側(cè)短路，觸發(fā)，控制電路故障，環(huán)流，逆變失敗保護(hù)∶（1）、交流進(jìn)線電抗器，限制短路電流

（2）、電流檢測(cè)，用過流信號(hào)控制觸發(fā)電路或接觸器

（3）、直流快速開關(guān)

（4）、快熔

a）交流側(cè)電流有效值>元件電流

b）能保護(hù)元件

c）僅對(duì)負(fù)短路等起作用32晶閘管的保護(hù)

選用原則：（1）、額定電壓大于線路正常工作電壓（2）、熔件額定電流（有效值）<被保護(hù)元件對(duì)應(yīng)電流有效值>實(shí)際電流IT（3）、熔斷器插入式RTK，大容量；螺旋式RLS，小容量三、電壓及電流上升率限制（一）、du/dt的限制

uAK增加，結(jié)電容中i增加,

i=C

du/dt，產(chǎn)生誤導(dǎo)通需加阻容限制

33晶閘管的保護(hù)

1、交流側(cè)du/dt的限制由整流變壓器(或LT進(jìn)線電抗)與阻容形成濾波環(huán)節(jié)，使過壓衰減。2、

元件換流時(shí)du/dt的限制換流重迭，元件電壓出現(xiàn)換相缺口

ωt1時(shí)，VT1，du/dt過大，誤導(dǎo)通ωt1時(shí)，VT4，du/dt過大，誤導(dǎo)通

VT1，VT4同時(shí)導(dǎo)通，出現(xiàn)換流失敗串空芯電抗LS，利用R、C、LS串聯(lián)諧振特性，使元件電壓波形缺口變平，使du/dt下降。34晶閘管的保護(hù)

（二）、di/dt的限制電流密度過大而燒毀產(chǎn)生原因：1、換流電流增長(zhǎng)過快2、直流側(cè)阻容中電容過大，電容充、放電電流3、元件并聯(lián)的阻容在元件導(dǎo)通