换流器的工作原理 .docx

直流输电的基本原理

换流器电路的理论分析 0

忽略电源电感的电路分析(即L=0) 0

c

包括电源电感的电路分析(即L≠0) 6

c

换相过程 6

电路的分析 6

整流和逆变工作方式分析 9

整流的工作方式 9

逆变的工作方式 9

3总结 12

1换流器电路的理论分析

高压直流换流器(包括整流和逆变)主要是由晶闸管阀组成的，其接线方式有很多种，如：单相全波、单相桥式、三相半波、三相全波等，但是我们现在常用的是三相全波，即6脉动换流器。其原理结构如图1-1所示：

图1-1三相桥式全波直流换流器原理结构

其中，U、U和U表示A、B、C三相交流电压，它们之间相差120゜。

a b c

令

U=Esin(wt+150)

a

U=E

m

sin(wt+30)

m

U=Esin(wt-90)

m

我们可以将换流阀这样定义：

图1-26脉动换流阀电路图

忽略电源电感的电路分析(即L

=0)

c

从以上的电路图中，我们可以发现对于三相电压，每相电路中都存在电感L，

c

为了便于分析，我们先假设该电感不存在，即L=0。

c

（一）无触发延迟（触发角a=0）

无触发延迟，即只要阀上晶闸管正向电压建立，门级会立即接收到触发脉冲，导通整阀。

对于V1、V3和V5来讲，由于它们共阴极，因此三相中电压较高的那相的阀导通，其余两个阀关断。而对于V4、V6和V2来说，由于它们共阳极，因此三相中电压较低的那相的阀导通，其余两个阀关断。总之，就是比较三相电压的高低来确定哪两个阀导通。

下面我们结合下图进行分析：

举个例子，C~C0时刻，A相电压最高，B相电压最低。因此根据之前的分析，则共阴极的V1、V3和V5阀，则会由处于A相的V1阀导通，而共阳极的V4、V6和V2阀，则是由处于B相的V6阀导通，此后的依此类推，循环往复。

从上述的阀导通表格中可以看出，每个阀单个周期内导通的时间为120゜，V1~V6阀按顺序依次导通，间隔时间为60?。（举例，如V1阀在-120゜~0?导通，V2阀在-60゜~60?时刻导通，其中每个阀导通时间为120゜。V1阀导通起始时刻为-120?，而V2阀导通的起始时刻为-60゜，两者刚好相差60?）。

接下来再来分析下6脉动换流器输出的直流电压U

d

波形。从图1-2中可以看

出直流线路上的输出电压U

d

的电压与m点和n点的电势有很大关系，即

U=Um-Un

d

不难发现，m点的电位其实就是共阴极阀V1、V3和V5阀，哪个阀导通，m点电位就是与哪个阀所处的相电压，比如，V1阀导通，m点的电位就是A相此刻的电压。同理，n点电位也是如此。再结合刚刚分析所得阀的导通时刻图，可以得出Ud的波形图：

按照一个周期对直流输出电压Ud进行分析：

对于C~C0时刻：U=e-e=e

a b ab

对于C0~C1时刻：U=e-e=e

d a c ac

对于C1~C2时刻：U=e-e=e

d b c bc

对于C2~C3时刻：U=e-e=e

d b a ba

对于C3~C4时刻：U=e-e=e

d c a ca

对于C4~C5时刻：U=e-e=e

d c b cb

以C~C0时刻为例，此时可以进行如下的推导：

U=e-e=e=Esin(wt+150゜)-E

sin(wt+30?)

d a b ab m m

=E·2cos(wt+90?)·sin60?

m

=Ecos(wt+90?)（wt∈[-120?,-60?]）

m

= Ecosμ （μ∈[-30?,30?]）

m

再以C0~C1时刻为例，

U=e-e=e=Esin(wt+150゜)-E

sin(wt-90?)

d a c ac m m

=E·2cos(wt+30?)·sin120?

m

= Ecos(wt+30?)（wt∈[-60?,0?]）

m

= Ecosμ （μ∈[-30?,30?]）

m

该周期的其它时段也是如此，因此由上述的推导，可以发现U

d

就是以 E

m

为基数的三角函数，其函数区间为[-30?,30?]。则U

d

的波形图如下

（以下纯属个人U意思，通过这个公示我们可以看出，对于wt∈[-120?,-60?]

d

这个区间，U将该区间的正弦函数幅值增大了，但是切割成了两段，更利于采样

d

滤波了。）

??33直流电压是由线电压的60°

?

?3

3

则U=

?

3?3e

d?wt?? 3

?

coswt