电力电子技术课程设计--20v／8000a电解电源

电力电子技术课程设计--20v／8000a电解电源内容摘要：

流电压电流的波形如图 所示。 在图 ，两组的相电压互差 180o，因而相电流亦互差 180o。 其幅值相等，都是 dI /2。 以  相而言，相电流 ai 与 39。 ai 出现的时刻虽不同，但它们的平均值都是 本科生课程设计（论文） 3 dI /6，因为平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。 因此本电路是利用绕组的极性相反来消除直流磁通势的。 图 双反星形电路，  =0o,时两组整流电压，电流波形 两个直流电源并联时，只当输出电压的平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流。 双反星型电路中， 虽然两组整流电压的平均值 1dU 和 2dU 是相等的，但是他们的脉动波相差 60,他们的瞬时值是不同的 ，如图 )所示。 现在把六个晶闸管的阴极连接在一起，因而两个星形的中点 1n 和 2n 间的电压便等于 1du 和 2du 之差。 其波形是三倍频的近似三角波。 电感作用为了使两组电流竟可能的平均分配，一般是 pL 足够大，以便限制环流在负载额定电流的 1%~2%以内。 其波形是三倍频的近似三角波，如图 ）所示。 这个电压加在平衡电抗器 pL ，上面，产生相应 的 交流电流 pi ，而 pi 通过 2 个星型绕组自成回路，不会到达负载上，故称平衡电流。 在 图 ，如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路，在任一瞬间只能有一个晶闸管导电，其余五个晶闸管均承受反压而阻断，每管最大的导通角为 60o，每 管的平均电流为 dI /6。 当  ＝ 0时，六相半波整流电路的 dU 为 2U ，比三相半波时的 2U 略大些，其波形如图 )的包络线所示。 由于六相半波整流电路中晶闸管导电时间短，变压器利用率低，故极少采用。 可见，双反星形电路与六相半波电路的区别就在于有无平衡电抗器，对平衡电抗器作用的理解是掌握 双反星形电路原理的关键。 本科生课程设计（论文） 4 图 电抗起作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压波形 以下就分析由于平衡电抗器的作用，使得两组三相半波整流电路同时导电的原理。 在图 )中取任一瞬间如 1t ，这时 au 及均为正值，然而 大于 au ， 如果两组三相半波整流电路中点 1n 和 2n 直接相连，则必然只有 39。 b 相的晶闸管能导电。 接了平衡电抗器后 ,1n 、 2n 间的电位差加在 pL 的两端，它补偿了 39。 bu 和 au 的电动势差，使得 39。 bu 和 au 相的晶闸管能同时导电，如图。 由于在 1t 时 39。 bu 比 au 电压高， 6VT 导通，此电流在流经 pL 时 ， pL 上要感应电动势 pu ，它的方向是要阻止电流增大。 （见图 标出的极性 ） 图 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况 可以导出平衡电抗器两端电压和整流输出电 压的数学表达式： 22 ddp uuu  （ ） （ ） 虽然 39。 bu ＞ au ，导致 1du ＜ 2du ，但由于 pL 的平衡作用，使得晶闸管 6VT 和 1VT 都承受正向电压而同时导通。 随着时间推迟至 39。 bu 与 au 的交点时，由于 39。 bu = au ，两管继续导电，此时 pu =0。 之后 39。 bu ＜ au ， 则流经 39。 b 相 的电流要减小，但 pL 有阻止此电流减小的作用， pu 的极性则与图 ， pL 仍起平衡的作用，使 6VT 继续导电，直到 39。 cu ＞ 39。 bu ,电流才从 6VT 换至 2VT。 此时变成 1VT 、 2VT 同时导电。 每隔 60o有一个晶闸管换相。 每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电 120o。 这样以平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值，见式 （ ） ，波形如图 )中粗黑线所示。 本科生课程设计（论文） 5 将 图 中 1du 和 2du 的波形用傅氏级数展开 ， 可得当  =0o 时的 1du 、2du ，即 （ ） （ ） 由式（ ）和式（ ）可得 （ ） （ ） 负载电压 du 中的谐波分量比直流要小得多，而且最低次谐波为六谐波。 其直流分量就是 该式中的常数项，即直流平均电压 0dU =3 2U /(2 )= 2U 当需要分析各种控制角时的输出波形时，可根据式 ()先作出两组三相半波电路的 1du 和 2du 波形，然后作出波形 ( 1du ＋ 2du )/2。 图 但  =30o、 60o、 90o时，双反星形电路的输出电压波形 图 画出了  = 30o、  = 60o和  = 90o时输出电压的波形。 从图中可以看 本科生课程设计（论文） 6 出，双反星形电路的输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度减小了，脉动频率加大一倍， f = 300Hz。 在电感负载情况下，当  = 90o 时，输出电压波形正负面积相等 ， dU =0，因而要求的移相范。