換流器的工作原理

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1、直流輸電的基本原理1換流器電路的理論分析11.1忽略電源電感的電路分析(即Lc=0)21.2包括電源電感的電路分析(即Lc≠0)101.2.1換相過程101.2.2電路的分析112整流和逆變工作方式分析142.1整流的工作方式152.2逆變的工作方式153總結(jié)20第20頁1換流器電路的理論分析高壓直流換流器(包括整流和逆變)主要是由晶閘管閥組成的，其接線方式有很多種，如：單相全波、單相橋式、三相半波、三相全波等，但是我們現(xiàn)在常用的是三相全波，即6脈動(dòng)換流器。其原理結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：圖1-1三相橋式全波直流換流器原理結(jié)構(gòu)其中，Ua、Ub和Uc表

2、示A、B、C三相交流電壓，它們之間相差120゜。令Ua=Emsin(wt+150)Ub=Emsin(wt+30)Uc=Emsin(wt-90)我們可以將換流閥這樣定義：第20頁圖1-26脈動(dòng)換流閥電路圖1.1忽略電源電感的電路分析(即Lc=0)從以上的電路圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于三相電壓，每相電路中都存在電感Lc，為了便于分析，我們先假設(shè)該電感不存在，即Lc=0。（一）無觸發(fā)延遲（觸發(fā)角a=0）無觸發(fā)延遲，即只要閥上晶閘管正向電壓建立，門級(jí)會(huì)立即接收到觸發(fā)脈沖，導(dǎo)通整閥。對(duì)于V1、V3和V5來講，由于它們共陰極，因此三相中電壓較高的那相的閥導(dǎo)通，

3、其余兩個(gè)閥關(guān)斷。而對(duì)于V4、V6和V2來說，由于它們共陽極，因此三相中電壓較低的那相的閥導(dǎo)通，其余兩個(gè)閥關(guān)斷?？傊?，就是比較三相電壓的高低來確定哪兩個(gè)閥導(dǎo)通。下面我們結(jié)合下圖進(jìn)行分析：第20頁舉個(gè)例子，C~C0時(shí)刻，A相電壓最高，B相電壓最低。因此根據(jù)之前的分析，則共陰極的V1、V3和V5閥，則會(huì)由處于A相的V1閥導(dǎo)通，而共陽極的V4、V6和V2閥，則是由處于B相的V6閥導(dǎo)通，此后的依此類推，循環(huán)往復(fù)。從上述的閥導(dǎo)通表格中可以看出，每個(gè)閥單個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間為120゜，V1~V6閥按順序依次導(dǎo)通，間隔時(shí)間為60?。（舉例，如V1閥在-120゜~

4、0?導(dǎo)通，V2閥在-60゜~60?時(shí)刻導(dǎo)通，其中每個(gè)閥導(dǎo)通時(shí)間為120゜。V1閥導(dǎo)通起始時(shí)刻為-120?，而V2閥導(dǎo)通的起始時(shí)刻為-60゜，兩者剛好相差60?）。接下來再來分析下6脈動(dòng)換流器輸出的直流電壓Ud波形。從圖1-2中可以看出直流線路上的輸出電壓Ud的電壓與m點(diǎn)和n點(diǎn)的電勢(shì)有很大關(guān)系，即第20頁Ud=Um-Un不難發(fā)現(xiàn)，m點(diǎn)的電位其實(shí)就是共陰極閥V1、V3和V5閥，哪個(gè)閥導(dǎo)通，m點(diǎn)電位就是與哪個(gè)閥所處的相電壓，比如，V1閥導(dǎo)通，m點(diǎn)的電位就是A相此刻的電壓。同理，n點(diǎn)電位也是如此。再結(jié)合剛剛分析所得閥的導(dǎo)通時(shí)刻圖，可以得出Ud的波形圖：

5、按照一個(gè)周期對(duì)直流輸出電壓Ud進(jìn)行分析：對(duì)于C~C0時(shí)刻：Ud=ea-eb=eab對(duì)于C0~C1時(shí)刻：Ud=ea-ec=eac對(duì)于C1~C2時(shí)刻：Ud=eb-ec=ebc對(duì)于C2~C3時(shí)刻：Ud=eb-ea=eba對(duì)于C3~C4時(shí)刻：Ud=ec-ea=eca對(duì)于C4~C5時(shí)刻：Ud=ec-eb=ecb以C~C0時(shí)刻為例，此時(shí)可以進(jìn)行如下的推導(dǎo)：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時(shí)刻為例，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頁該周期的其它時(shí)段也是如此，因此Ud由上述的推導(dǎo)，可以發(fā)現(xiàn)Ud就是以3Em為基數(shù)的三角函數(shù)，其函數(shù)區(qū)間為[-30?,30?]。則Ud的波形圖如下（以下純屬個(gè)人意思，通過這個(gè)公示我們可以看出，對(duì)于wt∈[-120?,-60?]這個(gè)區(qū)間，Ud將該區(qū)間的正弦函數(shù)

7、幅值增大了，但是切割成了兩段，更利于采樣濾波了。）直流電壓是由線電壓的60°時(shí)段組成的。因此，平均直流電壓可由任一60°時(shí)段的瞬時(shí)電壓積分后對(duì)時(shí)間求平均得到。則Ud==用相電壓的有效值或者線電壓的有效值表示（相電壓：單相電壓，火線對(duì)零線電壓，常用的為220V。線電壓為任意兩根相線之間的電壓，常用的為380V。線電壓=3相電壓。）其中，交流電峰值Em為相電壓有效值的倍，則（為相電壓有效值，為線電壓有效值）Ud==Ud==通過對(duì)輸出的平均直流電壓Ud推導(dǎo)，可以很容易得到閥電壓的波形。因?yàn)楫?dāng)該閥導(dǎo)通時(shí)，我們可以簡單的認(rèn)為該閥上所承受的電壓為0；而當(dāng)閥

8、關(guān)斷時(shí)，則無論時(shí)共陽極還是共陰極的閥，它們必定都有一個(gè)閥是導(dǎo)通的。因此，它們一第20頁端的電壓必定為導(dǎo)通閥所在的相電壓，另一端為本相電壓，這樣其閥上的