整流励磁电压有效值的计算_李自淳

点是 π, 用积分求面积 :
∫π
S= α
U2msinωtd(ωt)
— 28 —
周期为 2π/3, 故电压平均值
∫ Ud
=
1 2π/3α
π
U2msinωtd(ωt)
=
3U2m 2π
-cosωtπα
=3
2U2 2π
[
-cosπ +cosα]
=0.675U2 (1 +cosα)
所以
α =arccos Ud 0.675U2
-1
同样 , 根据已知的 U2 和 Ud就能求得 α的值 。
3.2 直流电压有效值的计算
与上面 2.2节所述相同 , 计算直流电压的有效
值:
∫ UL =
1 2π /3α
π
U22msin2 ωtd(ωt)
=U2m
3 2π
1
(ωt)-1
π
sin2ωt
2
4
α
=U2m
3 2π
1 2
(π
-α)-1 4
(sin2π
上海大中型电机
200 9.No.2
5 展望
虽然线圈模压技术经历了三十几年历程 , 不论 国内设计线圈 、还是国外设计的线圈 , 不论形状多么 复杂 , 大到 700 MW三峡机组 、小到总长度不足 2 m 的小机组 , 都能根据产品的需要设计出高质量的工 具来满足产品要求 。 可以说 , 模具的设计 、加工技术
α。用积分求面积 :
∫ Sπ 3
=
+α
2π 3
+α
U2msinωtd(ωt)
周期长为 π/3, 故电压平均值
∫ Ud
=ππ31+/α3
U 23π+α 2m
sinωtd(ωt)
=3
2U2 π
(-cosωt)
2π33π++αα
=3
2U2 π
cos π +α -cos2π +α
3
3
cosπ cosα-sinπsinα-
— 7—
上海大中型电机
200 9.No.2
压在 6个线电压 uab、 uac、ubc、 uba、 uca、ucb之间轮流切
换 。图 4中画出了某一根线电压的正弦曲线 , 有阴
影的部分是其工作阶段 。其他各相情况完全一样 ,
只是相位互差 π/3。 现在先计算图 4中阴影部分的
面积 。 电压曲线是正弦波 U2mSinωt的一部分 , 周期 的起点是 π/3 +α, 终点是 π /3 +α+π /3 =2π /3 +
根据电工学中对 “有效值 (均方根值 )”的定义 , 按图 4的标示 , 运用 “数学手册 ” 中的 “积分表 ”。可 以计算直流电压的有效值 UL:
图 4 三相全控桥式整流 电压波形详图
∫ UL =
1 ππ3 +/α3
23π+α
U2msinωt2 d(ωt)
∫ =U2m
3
π π
3
+α
由于半控桥式整流电路中只有 3只晶闸管轮流
导通和截止 , 所以频率降低一半 , 输出电压的脉动周
期延长一倍为 2π/3。
图 6 中画出了某一根线电压的正弦曲线 , 有阴
影的部分是其工作阶段 。其他各相情况完全一样 ,
只是相位互差 2π/3。
现在先计算图 6中阴影部分的面积 。 电压曲线
是正弦小波 U2msinωt的一部分 , 周期的起点是 α, 终
2 三相全控桥式整流输出直流电压有效值的计算
2.1 控制角的计算 三相全控桥式整流电路见图 3。 设整流桥交流
侧阳极电压 (线电压有效值 )为 U2 (单位 :V), 晶闸 管移相触发控制角为 α(单位 :弧度 ), 按图 4标示 , 可计算整流输出电压平均值 Ud。 由于 6只晶闸管轮流导通和截止 , 直流输出电
20 09.No.2
整流励磁电压有效值的 计算
整流励磁电压有效值的计算
李自淳 , 邓 凯 , 宣自平
(中科院等离子体物理所科聚公司 , 安徽 合肥 230031)
摘 要 :介绍了发电机励磁系统内 , 三相全控桥式整流和半控桥式整流电路 , 输出锯齿形脉 动直流电压 有效值的计算方法 。
关键词 :整流 ;电压 ;有效值 ;计算
出版社 , 1980.
=U2
1 +23π
3 + 3 cos2α+ 22
1 2
-
1 2
sin2α
=U2 1 +32π3cos2α =U2 1 +0.872cos2α 把以上求得的 α值和已知的 U2 值代入即可求 得有效值 UL。
— 8—
3 三相半控桥式整流输出直流电压有效值的计算
3.1 控制角 α的计算
(下转第 28页 )
=1.35U2
3
3
cos2πcosα+sinα2πsinα
3
3
=1.35U2 cosα
所以 α =arccos1.U35dU2 式中 , U2 是固定的已知数 , Ud一般用制造厂提
供的 “额定励磁电压 ” 或额定运行中直流励磁电压 表的读数代入 , 就可求得额定励磁工况下的额定 α 值 (其他工况可类推 )。 2.2 直流电压有效值的计算
1 前言
目前同步发电机的励磁系统内 , 广泛采用晶闸 管静止整流装置作电 源[ 1] 。 这种装 置取消了旋转 机械 , 消除了噪声 、震动和磨损 , 减少维护工作量 , 降 低机组轴系的长度或高度 , 但其输出直流电压的波 形远没有直流励磁机和交流励磁机加不可控整流的 平滑 。 一般额定励磁时 , 三相全控桥式整流输出的 直流电压波形如图 1, 三相半控桥式整流输出直流 电压的波形如图 2(60°<α<90°, 感性负载 )。
图 1和图 2所示的波形要用示波器测量才能看 到 , 一般指针式直流电压表只能反映电压的平均值 , 交流电压表只能反映正弦波交流电压的有效值 , 如 测量图 1和图 2所示波形的电压 , 其读数一般不能 正确反映真正的有效值 。 在励磁回路中装设电阻分 压器 、降压电阻等电阻器时 , 需要计算电阻的发热功 率 。从电工原理知 , 电阻的发热功率是其两端电压 有效值的平方除以其电阻值的商 。如图 1和图 2所 示的特殊波形电压的有效值不好直接测量 , 只能通 过计算获得 。本文就此问题作一探讨 。
-sin2α)
=U2
3 2
-32απ +
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 2
sin2α
4 结语
本文所介绍的计算方法曾在白山水电站 (三相 全控桥式整流励磁 )和富春江水电站 (三相半控桥 式整流励磁 )和实际参数对照验证 , 结果相符 , 故推 荐给同行参考 。
参 考 文 献 [ 1] 西安交通大学黄俊主编 .半导体变流技术 [ M] .北京 :机械工业
都比较成熟 。
6 结语
通过与瑞士 ABB公司的合作生产 , 三峡工程首 台 700 MW机组成功发电 , 为制造特大型水轮发电 机组方面成功地积累了宝贵经验 , 定子线棒制造达 到了国际先进水平 。
(上接第 8页 ) 三相半控桥式整流电路见图 5。 U2 及 α定义
同前 。 按图 6标示可计算整流输出直流电压的平均 值 Ud。
23π+αsin2 ωtd(ωt) =
2U2
3 π
1 2
ωt-
1 4
sin2ωt23π+α
π 3
+α
= 2U2
3 π
1 2
2π 3
+α-π 3
-α
-
1 4
sin 4 π 3
+2α
-sin2π 3
+2α
= 2U2
1 2
+43π
sin π 3
+2α
+sin 2 π 3
+2α
=U2 1 +23π sinπ3 cos2α+cosπ3 sin2α+sin23πcos2α+cos23πsin2α