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电力电子技术在供用电技术中的应用 华北电力大学谭伟璞 供用电技术 供用电技术包括供电技术与用电技术两个方面。 主要内容： 1.对电力系统可靠性的要求。 √ 2.对电源电气指标的要求。 √ 3.电气设备运行、检修、技术监察和供电管理等 重点：提供满足用户要求的电源。 电源技术 用户负荷所需电源： 按电源类型分： 直流、交流 按电压大小分： 高压、低压 主要电气指标：可靠供电 直流：稳定且满足偏差要求的电压值 交流：频率、幅值、正弦 一、直流电源 直流电源可分为三大类： 直流发电机 相控整流 直流开关电源 由于电力企业提供给用户的是交流电能，用户所需的直流电能通常是通过相控整流或直流开关电源得到的。 1.1 直流电源用户 1. 工业（控制、拖动、电解、电镀、充电、焊接、激光等等） 2. 交通（电力牵引） 3. 军事（飞机、卫星、导弹、舰船等电源） 4. 科研（仪器、设备） 5. 医疗卫生（仪器、器械） 6. 生活（彩色电视机、播放机等家用电器 ） 1.2 相控整流电源 相控整流电源： 1.晶闸管可控整流 2.二极管不可控整流 1.2.1 电力牵引 城市轨道交通、电气化铁道与工矿机车都是采用直流电源驱动的。 城市轨道交通、工矿机车的变换器多采用直流接触网，即在牵引变电所对三相交流电变为直流后，通过直流接触网供电。 电气化铁道，采用交流接触网供电。高压交流电送到牵引机车上后，再转换成直流电源驱动。 1.2.1 电力牵引 韶山(SS1)型电力机车：较早的老型机车 采用直流串激牵引电动机，共6台。每台持续运行允许功率700kW，机车总功率4200kw。 机车上的整流变压器和硅整流器，将牵引网的单相25kV、50Hz交流变成1500V直流。 电力机车在起动时，电动机的反电势几乎为零，所以起动电流较大，引起电压波动和谐波干扰也较大。 通常采用变压器分接头切换，在低速时降压过渡，以减低电流和电压的波动干扰。 1.2.1 电力牵引 二极管整流型机车电路 1.2.1 电力牵引 整流变压器二次侧绕组两端分别接二极管V1和V2，中间分接头接电抗器L和牵引电动机M构成零式全波整流。 二极管整流型电力机车的电流波形随负荷变化较小，一般在轻负荷时低次谐波电流含有率增大。 在低压级位K2闭合、K1切断，在高压级位K1闭合、K2切断。 1.2.1 电力牵引 韶山 (SS3－8)型电力机车：二段桥结构 1.2.1 电力牵引 韶山 (SS3－8)型电力机车：晶闸管相控二段桥结构 进口日本6K，法国8K等，采用多段桥相控调压 低速时对第一桥相控，第二桥不开通，由二极管V2C和V2D作为直流通路。随着控制角α减小，电压从零升至U1时第一桥满开放导通，控制角α＝0。 如需再升压，便对第二桥相控，当第二桥也满开放导通时，电压从U1升至U1+ U2。 相控机车在不同导通角时，电流波形变化大，谐波含量变化也较大。 1.2.1 电力牵引 进口的8K和6K型电力机车均装有滤波器，滤波器可分组投入，一般在l／4～l／2额定功率时开始投入滤波器，3／4额定功率以上时滤波器全投入。 电力机车是电气化铁路的主要谐波源，带滤波器的电力机车，使谐波电流含有率较大的3、5次谐波明显下降。 8K型机车整台机车为二节，单节车共装有4组滤波器，每组滤波器参数为： 3次滤波器额定电流50 Hz，377A；150Hz，540A。 5次滤波器额定电流50Hz，116A；250Hz，324A。 新型SS9机车，谐波水平已经很低，3次谐波含有率≯2.5％，5、7次谐波更小。 1.2.1 电力牵引 韶山9型电力机车：准高速客运六轴干线电力机车，用于牵引160km/h准高速旅客列车 首台年份：1998年 调压方式：相控调压 控制方式：恒流准恒速 制动方式：加馈电阻 额定功率：4800kW 传动方式：交直传动，不等分三段半控桥 和谐号：交直交传动方式 1.2.2 电机驱动 直流电机调速 直流电动机的优点： 1. 调速范围宽，且易于平滑调速； 2. 过载、起动、制动转矩大； 3. 易于控制，可靠性高； 4. 调速时能量损耗小； 5. 制动时可回馈能量 驱动电源：相控整流、桥式直流斩波 1.2.2 电机驱动 直流电机调速 动态方程：电磁与机械 1.2.2 电机驱动 直流电机调速 稳态方程：电磁与机械 1.2.2 电机驱动 直流电机调速 基本方程： 1.2.2 电机驱