晶闸管变流设备中电抗器参数的计算

晶闸管变流设备中电抗器参数的计算 5.6晶闸管变流设备中电抗器参数的计算在晶闸管变流设备如相控整流器、有源逆变器中，电抗器是一个重要的部件。它有多种作用，如输出滤波即限制输出电流中的脉动成分；保持输出电流连续以改善电力传动系统的机械特性；在多部整流/逆变装置组成的可逆电力拖动系统中限制环流等等。电抗器的作用目的不同，对电感量的要求也不同。下面对不同使用目的的电抗器的电感量计算方法分别加以分析。 1. 以限制输出电流的脉动为目的电感量 Lm的计算由晶闸管整流电路的分析可知，无论是哪种接线形式，整流器的输出电压总...

5.6晶闸管变流设备中电抗器参数的计算在晶闸管变流设备如相控整流器、有源逆变器中，电抗器是一个重要的部件。它有多种作用，如输出滤波即限制输出电流中的脉动成分；保持输出电流连续以改善电力传动系统的机械特性；在多部整流/逆变装置组成的可逆电力拖动系统中限制环流等等。电抗器的作用目的不同，对电感量的要求也不同。下面对不同使用目的的电抗器的电感量计算方法分别加以分析。 1. 以限制输出电流的脉动为目的电感量 Lm的计算由晶闸管整流电路的分析可知，无论是哪种接线形式，整流器的输出电压总是一个脉动的直流电压，或者说是一个纯粹的直流成分和若干个交流成分的叠加。根据叠加原理，这些成分各自都会在负载中引起电流，形成各种电流分量，而总的负载电流就是所有电流分量的叠加。因而负载电流也是脉动的。各种电流分量的大小不仅与引起它的输出电压成分的大小有关，而且还与负载的性质有关，对于电感性负载，频率越高的成分越不容易产生电流；而电容性负载恰恰相反。对于直流电力拖动系统，负载是直流电动机，希望其电流中尽可能地保持直流成分而消除交流成分，因此在输出回路中串入电抗器的目的就在于此。设负载电流脉动成分的最低频率的电流有效值为 Iam，它与负载电流中的直流成分为 Id 之比称为电流脉动系数 γi，即 d am i I I =g （5.51）由于基波和各次谐波幅值的大小都与电抗器的电感量有关而直流电流成分与电感量无关，所以在提出对 γi的具体要求后可以通过选择电感量来对其实现。一般，工程中要求，对于三相整流电路，si<5~10%,在单相整流电路中 si<20%。确定了以后就可以来设计计算电抗器的电感量 Lm了。负载电压 ud用傅里叶级数展开后，可求出最低次交流电压的幅值为 Uam，以三相半波电路为例，负载电压交流成分中最为 3次谐波，其电压幅值为 1sin8 8 63 2 2 += ap UU am （5.52）由上式可知，Uam与控制角 α有关，当 α=90°时，其数值最大，为 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 22 88.08 69 UUU am == p 88.0 2 = U U am 设电感量为 Lm时，交流电流成分中最低次谐波频率的幅值为 m am am fL UI p2 = （5.53）则电感量的计算公式为 3223 10 2 10 2 ´=´= di am am am m I U f U U If UL gpp （mH）（5.54）式中 f为输出电压和电流交流成分中最低次谐波的频率（Hz），具体数值见表 5-3。表 5-3 电感量计算中的有关系数电路名称 KL f Um Uam/U2 单相全控桥 2.84 100 22U 1.20 三相半波 1.46 150 26U 0.88 三相全控桥 0.693 300 26U 0.46 双反星 0.348 300 26U 0.46 2. 以负载电流连续为目的电感 LL的计算负载电流出现断续会使电机的机械特性变软，系统特性变坏。由于电感的储能作用，电感量越大，负载电流的临界连续值 Idmin就越小。电流的临界连续值与主电路的接线形式、整流变压器的二次电压有关。其实，它与控制角也有关，一般认为控制角在 90°附近时负载电流有效值最小，也最容易出现断续，因此，保证负载电流连续为目的的电感 Ll 可由下式来计算 min 2 d LL I UKL = （5.55） PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 式中 LL为整流回路总电感，单位为 mH，它包括电抗器的电感和电机电枢的电感以及其它杂散电感。系数 KL叫做临界电感计算系数，可在表 5-3中查取。 3. 电动机的电枢电感 LD和整流变压器的漏感 LB的计算前面根据两个不同的目的计算出两种电感量。其实这是对主电路中的总电感量的要求，总的电感量除电抗器的电感外还应包括电动机电枢的电感 LD和整流变压器的等效漏感 LB。电抗器的电感量应为 Lm或 LL减去 LD和 LB。（1）电动机电枢电感 LD的计算电动机电枢的电感量与电机的结构、极对数、额定电压、额定电流、额定转速等因素有关，可由下式计算 D D DD pnI UKL 2 = （mH）（5.56）式中：UD——电动机的额定电压； ID——电动机的额定电流； n——电动机的额定转速； p——电动机的极对数； KD——计算参数，对于无补偿电机，一般取 8到 12；对于快速无补偿电机，一般取 6到 8；对于有补偿电机，可取 5到 6。（2）整流变压器的漏感 LB的计算变压器的漏感在前面已有过相应的分析其计算公式为 32 10 100 % ´·= d k TLB I UuKL w （mH）（5.57）式中 U2——整流变压器的次级电压有效值（V）； Id——负载电流平均值（A）； uk%——整流变压器短路比。 KTL——与整流器主电路接线形式有关的系数，见表 8-2。 4. 平波电抗器总电感量 LP的计算在工程设计中，为满足限制负载电流的波动和保持负载电流连续这两种要求，主回路中总电感量 LZ应取式（5.54）和式（5.55）计算结果中的较大者，即： ],max[ LmZ LLL = （5.58） PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn 总电感量中包括三部分：平波电抗器的电感量 LP；电动机电枢的电感量 LD；变压器次级的等效电感量 LB。因此，要求平波电抗器的电感量为 BDZP LLLL --= （5.59）在计算时应注意，对于三相桥式整流电路，任何工作状态导电回路都有变压器两相绕组串联，上式计算时应取式（5.57）计算结果的 2倍。对于双反星型电路，工作时有两个变压器绕组并联，式（5.59）中 LB的值为（5.57）计算结果的一半。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

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