GB T 7677-1987 半导体直接直流变流器.pdf

1、中华人民共和国国家标准UDC 621.314 : 621.382 半导体直接直流变流器GB 7677-87 Semiconductor direct d. c. convertors 1 引吉本标准适用于各类半导体直接直流变流器直流斩波器)，即不带交流环节的直流一直流变流器。本标准不适用于某些特殊用途的直接直流变流器(例如牵引用变流器)，这类变流器可另订标准或制订附加技术条件。与其他一般变流器相同的问题，可遵循GB3859(半导体电力变流器的有关规定。注:对控制和调节电能的直流开关，可适当采用本标准。本标准等效采用了国际标准IEC146-3(半导体直接直流变流器。2 术语凡GB2900. 33

2、(电工名词术语变流器中已有规定的名词术语本标准将直接使用。2.1 基本术语2. 1. 1 直接直流变流器不带交流环节的由直流变换为直流的自换相变流器。2. 1. 2 不可逆直接直流变流器功率只向一个方向传输的直接直流变流器。2.1.3 可逆直接直流变流器功率可以双方向可逆传输的直接直流变流器。2.1.4 传递系数负载侧电压对电源侧电压的算术平均值之比。注:传递系数可通过改变主臂的导电区间或改变基本频率加以改变。传递系数大于1的称升压直接直流变流器，传递系数小于1的称降压直接直流变流器。2.2 复式直接直流变流器2.2.1 复式直接直流变就器两台或两台以上直接直流变流器同时进行，且其工作节拍或控

3、制彼此有联系的直接直流变流器，此时每台直接直流变流器都不具有与整体同样的功能。注:直接直流变流器的组合可分为2由同一个电源供电的直接直流变流器组合$由同一个电源供电且对同一个负载供电的直接直流变流器组合;对同一个负载供电的直接直流变流器组合。具有下列关系的控制系统所表征的上述组合就是复式直接直流变流器:a. 在相同频率下工作的;b. 相位有关的;C. 频率有关的;国家机械工业委员会1987-03-23批准1988-0个01实施GB 7677-87 d. 电压有关的;e. 电流有关的。2.2.2 直接直流变流器的基本单元复式直接直流变流器中能独立工作的最小的功率电路单元。2.2.3 直接直流变流

4、组由两个或两个以上的频率、相位和导通时间都相同的直接直流变流器基本单元串联和(或)并联构成的变流组合。2.2.4 多相直接直流变流器运行时，各基本单元(或变流组)频率相同但相位不同的复式直接直流变流器。2.2.5 对称多相直接直流变流器运行时，各基本单元(或变流组)的输出电压幅值相同、相继导电的两个基本单元(或变流组)之间的相位差相同的直接直流变流组的组合。2.2.6 基本频率基本单元主臂的导电和不导电间隔时间之和的倒数。2.2.7 电源合成频率复式直接直流变流器在其电源侧产生的最低脉动频率。2.2.8 负载合成频率复式直接直流变流器在其负载侧产生的最低脉动频率。2.2.9 总脉波数对称多相直

5、接直流变流器的相组数。注22.3 额定值与特性2. 3. 1 直流输出电压输出端子之间的平均电压。负载合成频率负载总脉波数=基本频率一电源合成频率电源总脉波数一基本频率对特定负载的直流输出电压另行规定。2. 3. 2 额定输出电压由制造厂规定的直流输出电压的标称值。额定输出电压也是确定其他额定参数的依据。2.3.3 输出电流输出端子的输出电流平均值。2.3.4 额定输出电流由制造厂规定的作为表示工作制和过载能力基础的输出电流。2.3.5 额定连续输出电流在规定的运行条件、使用条件和没有过载条件下能够连续通过的最大电流。由额定连续输出电流确定负载周期及过电流容量。2.3.6 额定长时间输出电流以

6、规定电流值作稳态运行之后，在一段规定时间(以mln计)内能通过的最大输出电流，在这段时间内的运行条件和使用条件都不能超过规定的极限。2.3.7 额定短时间输出电流以规定电流值作稳态运行后，在一段规定时间以s计)内能通过的最大输出电流，在这段时间内的运行条件和使用条件都不能超过规定的极限。GB 7677-87 2.3.8 输出功率输出端提供的有功功率。2.3.9 额定输出功率在规定负载条件下的输出功率。2.3.10 直蔬电摞电压输入电压输入端手之间的电筐，在一个纹波电压周期内的平均值。2. 3. 11 额定电漂电压由制造厂规定的直流电漂电压。额定电摄电压也是确定其他额定参数的钱蟹.2.3. 12

7、 电露过电5在未接入直接直蔬变捷器情挺下，呈现在变流器接入处室捷电雷雨线之间的瞬态电压峰值。2.3.13 电漂瞬变能量由于瓣变过程，直撞电源可能向直接直流变琉器输送的能量的增量。2.3.肖电摞电感在直接直流变流器断开的情况下，直蔬电漂对断开处呈现的电感。2. 3. 15 动态短路输出电蔬当直接直窥变夜器输出短路时自输出端流出的磷态电流。2.3. 16 合翔遗涌电流接通直接直流变撞器时变捷器赣入电流的最大辑时值。2.3.17 输入阻抗在规定条件下，直接直流变流器对电漂呈现的阻挠。2. 3. 18 输出阻抗在规定条件下，直接直流变班器对负载呈现的阻挠。2.3. 19 负载理提在规定条件下，负载对直

8、接直就变流器呈现的理拢。2.3.20 负载接通时的电感韧始接通直蔬电莲时负载厨呈现的电感。2. 3. 21 平衡温度直接直琉变捷器的各部件在短定的负载条件和玲却条件下达到温度稳定时的温度。2.3.22 稳态负载直接直流变捷器在足够长的时间内承载一个居定的直流电流值并且达到平衡温度的负载，称为该电的稳态负载、2.3.23 功率效率效率)输出有功功率与输入有功功率之比。注2两种功率是根据下式计算的总功率z2.3.24 豆斑变琉因数直蔬输出功率与直流输入功率之比。注2直流功率以电盟和电流平均量的乘积计算。2.3.25 纹搜题期函数减去直流分量后得出的函数。2.3.26 纹被分量P=fmdt . (

9、1 ) GB 7677-87 以描述周期函数的傅里叶级数各项的方均根值表示各次谐波的纹波分量。2.3.27 相对纹波含量函数的纹波分量与直流分量之比。2.3.28 相对峰-谷纹波系数函数的纹波峰-谷值与直流分量之比。2.3.29 直流纹波系数周期函数最大瞬时值和最小瞬时值两者之差与两者之和的比。2.3.30 直流波形系数周期函数的方均根值与该函数在整个周期的平均值之比。2.3.31 允差范围在稳定输出量的上下极限之内量值的范围。3 型号与基本参数3. 1 产品型号应符合全国电力电子学标准化技术委员会制订的有关标准。3.2 额定输出电流等级应符合GB762(电气设备额定电流的规定。3.3 额定输

10、入电压等级应符合GB156(额定电压中有关受电设备的额定电压的规定。3. 4 输出电压等级应符合GB156(额定电压中有关供电设备的额定电压的规定。4 技术要求4.1 运行条件4.1.1 输入电压的过电压瞬态能量，在额定电源电压不大于260V时不大于4J。注2输入电压大于260V时过电压瞬态能量有可能超过4J.此时由供需双方协商确定。测量时并联于直流电源两端的电容量按下式计算gc=一土了X4 (F) U - UJN 式咐:UL一-电容器上可能施加的最高电压峰值FUdN一一额定直流电压。如果在最苛刻的过电压情况下电源最高瞬态电压不超过UL，则过压能量就不超过4J。4.1.2 电源电压的变化范围(

11、 2 ) 一般直流电源为额定值的+5%和一7.5%。当用蓄电池作电源时不超过额定电压的士15%，其中不包括蓄电池充电时可能出现的附加电压波动。注2蓄电池的额定电压为单个蓄电池电压与蓄电池个数的乘积。铅酸蓄电池单个为2V.镰锚蓄电池单个为1.2V。当蓄电池的工作制要求超过上述范围时，电压变化范围由供需双方商定。4.1.3 电源电压的相对峰-谷纹波系数不超过额定值的15%。4.1.4 电源过电压不超过图l规定的值。图1特别适用于额定电源电压不大于50V的情况。当额定电压大于50V时，其最高限制电压按下式计算:UL = 1 400 + 2.3 UdN(V). . ( 3 ) GB 7677-81 U

12、dN + /:;.u 1 400 一一一=TT一+2.3 VdN VdN 式中:/:;.U一一非重复过电压(增量)。4. 1. 5 直流电源的电感不大于0.75mH。注:在正常使用条件下电源电感的预测值在0.65-0.85mH之间。4.1.6 环境与冷却条件应符合GB3859第4.1.2条的规定。 ( 4 ) 40 30 2 、沪、巴、三-、 飞、卜、i 二丰、1.15或.10 20 15 m864 2-vu 气】4+z-wh】1. 0. 2 4 6 8 10- 2 4 6 8 10 -, 2 4 6 8 10 -. 2 4 6 8 10 -, 2 4 6 8 10 -, 2 过电压持续时间(

13、s)图1最大预期过电压U与瞬态过电压持续时间的关系虚线表示额定电压UdN为1l0V时坐标的最高限制线4.2 非正常使用条件在4.1条规定的运行条件之外使用的直接直流变流器属非正常使用条件的变流器。下面列出的各种条件可能要求有特殊的结构或保护。用在这些场合时由用户提出要求。4.2.1 非正常的环境条件a. 潮温的烟雾pb. 过份潮湿或淋水pc. 过多的尘埃pd. 腐蚀性气体、尘埃pe. 水气或烟雾;f. 有易爆的尘埃与气体的混合物pg. 含盐雾的空气zh. 环境温度变化率超过5C/h，相对湿度变化率每小时超过5%;i 冷却水可能使有关部件产生过度的水锈、污泥、电解或腐蚀pj. 非正常的电磁场;k

14、. 超出自然背景的放射性剂量。4.2.2 非正常的机械条件a. 非正常的振动、冲击、倾斜:b. 非正常的运输或贮存条件(由用户提供设备条件hc. 特殊的外形尺寸和重量。4.2.3 非正常的电气条件a. 电源电感超过0.75mH; h. 系统对地电压过高;GB 7677-87 C. 电源电压中含有高频分量或与高频分量有关的电磁干扰pd. 非线性负载或产生过大纹波电流的负载;e. 直流电源不能承受反馈电流;f. 使用多相直接直流变流器时各相的负载不对称zg. 非正常的电源电压纹波分量;h. 非正常的负载电压纹波分量。4.3 由用户提出的性能条件如果用户有下列性能要求时由用户作出规定。4.3.1 性

15、能极限要求a. 音频噪声;b. 射频和信号频率及其他干扰;C. 基本频率范围;d. 合成频率范围;e. 合闸浪涌电流。4.3.2 特殊性能要求a. 输出电压的稳定度;b. 频率的稳定性iC. 与其他变流器或交流系统的同步和相移;d. 最小输出阻抗pe. 在最大传递系数下的效率或变流因数。5 额定值直接直流变流器的额定值是在规定的使用条件下，在不超出已有各项标准(变流单元的各种部件标准)的任何极限值和在不发生结构故障的情况下变流器输出的限定值。额定值应能用仪器加以测定。全部额定值应在铭牌上或以其他适当的方式标明，其内容参照GB3859第7.1条的规定。若无特殊说明，额定条件如下za. 本标准4.

16、1条规定的运行条件;b. 连续工作方式。5. 1 直接直流变流器的额定值5. 1. 1 制造厂应规定下列额定值或特性:a. 电源电压范围;b. 额定输出电压FC. 在稳定输出电压情况下输出电压的允差范围pd. 可调输出电压的范围;e. 在规定负载性质情况下的额定输出电流;f. 固定频率直接直流变流器的工作频率及其允差;可调频率直接直流变流器的规定工作频率范围。5.1.2 如果用户提出要求，下列特性由制造厂规定:a. 效率或功率损耗;b. 最大输出电流的相对峰，谷纹波系数;C. 最大输入电流的相对峰-谷纹波系数。5.2 负载方式标志5.2. 1 直接直流变流器负载方式按下列方法标注:G 7677

17、-87 e a/b-c/d-f 其中za晴在连续输tI:l电流值e运行稳定之后的额定长时间输出电流，以额定输出电流的标么值表示;b一一以分表示的额定长时间输出电流的规定持续时间;c一一在连续输出电流值e运行稳烧之后的额定短时间输出电流，以额定输出电流的标么值表示;以秒表示的额定短时间输出电流的规定持续时间;e一一过载前使直接直流变流器达到温度平衡的连续输出电流，以额1运输出电流的标么值表示;在连鳞输出咆流值e运行稳定之后输出电流的最大瞬时值，以额定电流的标么值表示。注g如果不能承受过载电流，标记为0;0.5.2.2 标志数字的优越值1a. 1. 0,1. 2,1. 4,1. 6,; b. 5,

18、10 ,15 ,20(min) , p c. 1. 0,1. 2,1. 4,1. 6,; d. 5，10，15，20(s)，川pe. 0,0.1 ,0.2 ,0.3 ,.; f. 1. 0,1. 5,2. 0,2. 5，。5.2.3 代号示例O. 8 - 1. 4/10 - 2. 2/30 - 3. 0 5.2.4 额定负载的标投最大瞬时电流:3倍额定输出电流30.s的短时间输出电流:2.2倍额定输出电流10 min长时间输出电流:1. 4倍额定输出电流连续运行达到温度平衡的电流:0.8倍额定输出电流额定负就在本标准第4章的额定条件下，以输出端可获得的功率来表示，井标注在铭牌上。6 试验原则和

19、试瞌方法6. 1 试验原则按GB3859第5.1条的规定。6.2 型式试验和出厂试验按GB3859第5.2条的规定。6.3试验项目GB 7677-87 表1试验项目表序号试验项目型式试验出厂试验选择试验技术要求1 绝缘试验、J、/6.5.1 2 初始轻载试验v 、J6.5.2 3 辅助装置的检验v 、/GB 3859中5.104 温升试验v , 6.5.3 5 频率试验v v 6.5.4 6 输出电压可变范围试验、Jv 6.5.5.1 7 输出电压允差范围试验v 、J6.5.5.2 8 电源纹波试验、/、J6.5.5.3 9 负载纹波试验v 、J6.5.5.4 10 直流变流因数试验、J6.5

20、.5.5 11 损耗功率测定v 6.5.5.6 12 音频噪声试验v 6.5.6 13 电源过电压瞬变能量试验v 、J6.5.7 14 短时间电流试验、J、J6.5.8 15 长时间电流试验v 、J6.5.9 16 重复起动试验、J、J6.5.10 17 射频干扰试验、J6.5.11 18 机械性能试验、J6.5.12 注2选择试验仅当用户要求时进行。6.4 试验电路L 图2试验电路可以用图2所示的电路对单相直流变流器进行下述6.5条所规定的各项试验。这是推荐电路，并不强求采用它，但它可以作为供需双方对直接直流变流器进行试验时的共同依据。闺中zU一一可变直流电压源，供稳态试验用;C一一电容器组

21、，保证被试变流器低交流阻扰的输入电压;Al一一指示输入电流平均值的安培计;V一一指示输入电压平均值的伏特计;W一一瓦特计，指示输入功率1GB 7677一87Arl -费量电流纹波指示器，指示电摞纹搜zA3一一指示输出电蔬平均值的安培汁:V3一-指示输出电盖平均值的伏特计FW3 -瓦特计，指示输出功率zAY3一一测量纹波的指示器，指示负载纹波sUz -可变直流电压嚣，逼过R给Cz充电pV2一一揭示平均值的伏特计，指示Cz的充电电压zR一一充电电阻FC2一一充电电容，被充电到电摞最高瞬时电崖UL以提琪试验的电源过电压和瞬变能量，其值按4.1.1条的公式(2)计算:L一一阻塞电惑，试验电摞过电压和磷

22、变能量对接入电路，以阻塞逼向电摞U1的JHlj略FSl-.开关，控章tlL是否接入电路的开关;Sz一一开关，控制C2的充电或鼓电。6.5 试验方法6.5. 1 绝缘试验本试验的吉的、方法接GB3859第二4条的规定。设备各带电回路费黑其工作电压应能承受表2所规定的过挂电压。表2工作电压试验电压:;60 500 主1251000 三三2501500 :;500 2000 500 按GB3859 6.5.2 初始轻载试验初始轻载试验的吕的是检验直接直蔬变蔬器联结是否正确，静态控制特性是否满足规定要求。V 试验期间电摞电压在变蔬器设计的整个莲围内变化，测量其输出电压，撞验信号传递和挂制结号是否正确。

23、以上各种检验均应正常无误。选用的负载应能提供近制为o.1额定输出电流。试验期间，应按GB3859的5.14条检验保护器f牛及报警器件的功能。6.5.3 温升试鼓直接直流变流器的温升试验按GB3859第二10条进行。电摞电压应在规定范围内选取达到最大温升的电源电压值。如果不能确定，应施以最小值、额定值和最大值的电雷电压来捷j定温升。注2小子或等于50kVA的直接直流变流器在额定负载下试验，大于50社VA时可以通过部件试验和计算或只由计算来确定各部位的结温。6.5.4 频率试验试验的目的是确定直接直流变捷器频率的准确性和稳定性。试验应在厨规定的电摄电压、负载和渥度的整个范围内进行。可以单独对内部的

24、时钟频率进行试验来完成本项试验。如果可行，也可以通过分析电源或负载纹波的方法来确定。模得的频率准确性和变化范围，应符合产品技术条件的规定。GB 7677-87 6.5.5 额定连续负载及轻载试验试验时将电源电压依次调节为最小值、额定值和最大值，在连续的额定负载下测量下列各项输出参数和规定点的温升;然后再次将电源电压调至最小值、额定值和最大值，在轻载条件下测量下列各项输出参数。测得的下列各项输出参数应符合产品技术条件的规定。注z小于或等于50kVA的直接直流变流器在规定负载下进行试验，大于50kVA时可以通过部件试验和计算或只由计算来确定各项输出参数。6.5.5.1 输出电压可变范围试验试验目的

25、是检验输出电压可变的直接直流变流器输出电压4布唯围是否满足规定的要求。在规定的电源电压的整个范围内，在轻载和额定连续负哉情况ff甲输出电压从最小调到最大。注:对大于50kVA的直接直流变流器在连续负载下的输出电压可变范围的出试份布工业运行试验中检验。测量结果输出电压的可变范围应符合产品技术条件的规定。6.5.5.2 输出电压允差范围试验对于固定输出电压的直接直流变压器，在轻载和额定连续负载情况下电源电压在整个规定范围内变化，测出输出电压的变化;对于可变输出电压的直接直流变流器，则测出输出电压的变化范围。测出的电压变化值应在产品技术条件的允差范围内。如果有要求时，也应对温度等其他条件的变化进行允

26、差范围试验。注:对大于50kVA的直接直流变流器在连续负载下的输出电压可变范围的出厂试验，可在工业运行试验中检验。若输出电压允差不是在从轻载直到额定连续负载的整个范围内规定，则在规定的范围内测量。6.5.5.3 电源纹波试验试验目的是检验直接直流变流器在具有规定纹波的电源条件下是否能保证各项性能指标。电惊电压为额定值、纹波在规定的范围内、在轻载和额定连续负载两种情况下测量输出相对峰-谷纹波系数。图2电路中Arl和Ar3为示波器或附有带阻或带通滤波器的宽带安培计。电源相对纹波含量由受试直接直流变流器输入电流的直流值和隔除直流后的电流方均根值的读数来确定。电源电流纹波分量采用带通滤波器选取所需的分

27、量即可确定。电源电流相对峰-谷纹波系数，由示波器测得的最大值和最小值以及由安培计Arl指示的电流直流值来确定。电源电流纹搜系数，由示波器测得的最大值和最小值确定。电源电流的波形系数，由电源电流的方均值根和直流值的读数来确定。直接直流变流器在符合技术条件中纹波系数的电源供电情况下，检验负载的相对峰-谷纹波含量，应符合技术条件的规定。6.5.5.4 负载纹波试验试验目的是检验在规定运行条件下输出的叹:波I仨压相电流是否超出规定的要求。电源电压为额定值、纹波在规定范围内、在轻载和额定连烧龟载两种情况下，测量各项纹波参数。图2电路中Ar!和Ar3为示波器或附有带阻或带通滤波器的宽带安培计。负载相对纹波

28、含量，由受试直接直流变流器输出电流的直流值阳隔除直流之后的电流方均根值读数确定。负载纹波电沛分量，采用带通滤波器选取所测的分量即可确定。负载电流相对峰-谷纹波系数，由示波器测得的电流最大值和最小值及由安培计Ar3指示的负载电流的直流值来确定。GB 7677-87 负载电流纹波系数，由示搜器费i得的最大锺和最小值来确定。负载电流的波影系数，由负载电流的方均提值和直流值的读数来确定。计算的各项负载纹披参数，应符合产品技术条件的要求。6.5.5.5 直流变流因数试验试撞吕的是撞验直接直流变流器的变流窗数是否在规定的范围内。在额定电源电压下、负载从轻载萝j额定连续负载情况-f，提i量飞，儿，飞，儿的值

29、。按黯量值计算的直流变流因数应在产品技术条件规定的范围内。6.5.5.6 损耗功率测定试验的目的是栓验直接直就变流器的效率是否达到规定的要求e通以额定电摄电压、负载从轻载jlJ额定连续负载情况下测量有关的数据。损耗功率的费i定可以在各个单强部件损耗测量的基磁上出计算确定，也可以直接自瓦特计W，和W3的读数计算出效率后求得。W1，W3应有足够精度和带宽。注2空载损耗如果要求时可在A3指示为零时，自瓦特计W1的读数确定。如果电源和负载的纹波足够小时，也可以和j用6.5.5.4条的测量数据。6.5.6 音频噪音试验本试验的试验程序和要求自供需豆豆方协商确定。在技术文件没有明确要求时，道符合GB385

30、9第4.5.8条的规定。6.5.7 电源过电压和瞬变能量试验试验目前是撞验直接直流变捷器承受直流电漂瞬态变化的能力。试验在空载或轻载、正常运行条件于进行。试验对应尽量减少连接线路的庭抗。可应用图2电路进行试验。电感璧L的选择应等于或大于电摞电感F电容C2为高放电型电容，试验应重复几次，以保证变流器确实承受了过电压。试验中不应发生运行中止情况。6.5.8 短时间电流试疆本试验用以拴验直接直流变流器承受锺时间过载的能力。本试验按5.2.1条标志e规定前负载，当运行达到平衡温度之后施加标志c和d规定的屯流和时闰。如果需要重复进行，两次过载的揭隔时闰应足够长，以保证第一次过载产生的热效应消失，变流器握

31、度族复为原来的平衡温度。试验中监视对温度反映敏感的那些部件，不应超过该部件允许的温度;试验中变流器不应发生运行中断。半导体器件的睡时最高结温按GB3859附录F进行计算，不应超过其额定结嚣。6.5.9 长对商电蔬试验本试验用以检验直接直琉变流器承受长时i司过载的能力。本试验按5.2.1条标志规定的负载，当运行达到平菊温度之后施加标志a和b娓定的电流和时间。如果需要重复进行，两段过载的时间应足够长，以保证直接直流变流器恢复到原来的平衡温度。试验中监视对温度反映敏感的那些部件不应超过允许的温度z试验中变流器不应发生运行中醋。半导体器件的瞬时最高结温，接GB3859醋录F进行计算，不应超过其额定结温

32、。6. 5. 10 重复起动试验本试验的吕的是检垂直接直流变流器在平衡温度和额定负载下的可靠起动能力。本试验在某一预定负载下温度平衡或达到最高温度时进行。试验在规定的最短时间间隔重复起动5段，参黑理2试验线路。每次起动均能可靠投入运行。注2在某些情况下，重复起动可能与电源特性有关，在这种情况下本试验应使用实际电源或与实际电源相当的等效GB 111l 血M灿灿价刷酬刊咖附m川川棚川川中HHW从周南阳胁恤队l阳山川灿灿仇例中HM州胁刷仙咄仙也山川川川叫咱刷明叫胁圳仙非嗣附川咄刊刷品川川阴山咖刷刷、卡川川盹刷舶工llWM机咄忖圳阳棚州带回川仙柑山刷刷队时吼胁恤队们于十|协仲阳门咄州州lmm翩翩m而VA插队忡低川刷刷刷阐咀附汕州旧中HH回附加川，4仙刷仙忖川川灿川川刊MMW咄刊州回唰刷mw俨h吁俨h-JV阳刚mMnIR协V内-nhv阳明:本标准时的r学标准技术会剧。本标准跚跚研究川归。本标准WI研究川负引起_0本标准捕时J惜。