1、ICS 29.280 S 35 gB 国家标准和国-H: -、中华人民GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287-2: 200 1 轨道交通机车车辆用电力变流器第2部分:补充技术资料Railway applications-Power convertors installed on board rolling stock Part 2: Additional technical information (IEC 61287号:2001 , IDT) 2010-09-02发布、俨鹤防伪/中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会2011-02-01实施发布G3/
2、25122.2一201 O/IEC 61287-2: 200 1 目次前言. . 1 l 范围和概况-1. 1 范围1. 2 变流器的种类-1. 3 技术资料1. 4 变流器参数2 规范性引用文件-3 直接变流器43.1 外部换相整流器43.2 自换相整流器163. 3 斩波器183.4 逆变器344 间接变流器u1 间接变流器的种类444.2 间接变流器的电路结构和基本性能444.3 间接变流器的基本参数4. 4 间接变流器的控制方式444. 5 多级间接变流器444. 6 间接变流器的分析445 多电掘供电的机车车辆变流器445.1 变流器的种类445. 2 变流器的电路结构和基本性能44
3、5. 3 变流器的基本参数445.4 变流器的控制方式445. 5 多级变流器445. 6 变流器分析44附录A(规范性附录)图形表示法GG/T 25122.2-2010/IEC 61287-2 :2001 前言GB/T 25122(轨道交通机车车辆用电力变流器由以下两部分组成:一一-第1部分:特性和试验方法;一一第2部分z补充技术资料。本部分为GB/T25122(轨道交通机车车辆用电力变流器的第2部分。本部分采用翻译法等同采用IEC61287-2:2001(轨道交通机车车辆用电力变流器第2部分:补充技术资料(英文版)。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改:一一本国际标准一词改为本部分;一一用
4、代替作为小数点的逗号一一删除国际标准的前言。本部分附录A为规范性附录。本部分由中华人民共和国铁道部提出。本部分由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。本部分负责起草单位:株洲南车时代电气股份有限公司。本部分参加起草单位z株洲变流技术国家工程研究中心有限公司、永济新时速电机电器有限责任公司、南车青岛四方机车车辆股份有限公司、中国铁道科学研究院机车车辆研究所。本部分主要起草人z冯江华。本部分参加起草人:严树钢、刘贵、胡家喜、宋春龙、刘泰、全力。I 国G/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 轨道交通机车车辆用电力变流器第2部分:补充技术资料1
5、范围和概况1. 1 范围GB/T 25122的本部分说明了机车车辆电力电子变流器(例如外部换相整流器、自换相整流器、斩波器和逆变器)的基本电路结构、控制方法、工作方式和性能。本部分列出了典型的图表和例子进行论述，但并没有论述变流器的所有方面。本部分是GB/丁25123.1-2010的补充技术资料。本部分的主要内容娃计算电气参数.如输入/输:1I L!. 1 !、输入/输出电流、电流和电压的频谱、纹波电流和电压以及谐波电流和电臣。1. 2 变流器的种类本条给出了下刑几种变炕器.Jt草本结构见1.10a) 直接变流器:1) 外部换相整流器:2) 自换相整流器;3) 斩j皮器;4) 逆变器;b) 间
6、接变流器;c) 机车车辆多电源供电变流器21.3 技术资制1.2中的变流器包含以下)TI丽的内容:a) 种类;b) 电路结构和基本性能;c) 基本参数争d) 控制方式;e) 多相变流器和多级变流器; f) 分析。、1. 4 变流器参数下述数据不仅给出了变流器的参数，面且还用图表解释怎样计算它们的值。多级外部换相变流器可以简化为与之等效的两级外部换相变流器，参数可以从等效的两级换相变流器中获得。本条介绍了简化变流器级数的方法。以下给出变流器的参数:a) 变流器的输出参数1) 平均电压和/或方均根值电压;2) 平均电流和/或方均根值电流;3) 谐波电压/谐波电流;4) 纹波电压/纹波电流。1) G
7、B/T 25122. 1-2010修改采用IEC61287-1 :2005 , GB/T 25122.2一2010/IEC61287-2 :2001 2 b) 变流器的输入参数1) 平均电压和/或方均根值电压;2) 平均电流和/或方均根值电流;3) 谐披电压和谐波电流;的纹波电压和纹波电流。c) 电源输入端的基本参数1) 平均电压和/或方均根值电压;2) 谐波电流;3) 纹波电流;4) (交流电源的)功率因数。d) 负载输入端的基本参数1) 平均电压和/或方均根值电压;2) 平均电流和/或方均根值电流;3) 谐波电流;4) 纹波电流;5) (交流电源的)功率因数。变流器及变流器系统的基本结构如
8、表1表4所示。表1机车车辆用直接变流器1 2 3 表2机车车辆用间接变流器2 3 Conv:斩波器Conv:逆变器Conv:整流器Convl :斩波器Conv2:斩波器Convl :逆变器Conv2 :整流器Convl :整流器Conv2:斩波器4 5 1 2 2 2 规范性引用文件GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 表2(续)| 属一-一I L一_一一一一-一_JConvl :斩波器Conv2:逆变器Convl :整流器Conv2:逆变器表3机车车辆用多电源电力电子变流器表4变流器系统直流线路Conv:斩波器交流线路Conv:整流器或间接交流/直流变流器直流
9、线路Conv:逆变器或间接直流/交流变流器交流线路Conv:间接直流/交流变流器Convl :斩波器Conv2:逆变器Conv3:逆变器Conv4:斩波器Tr:变压器Load:负载Convl :整流器Conv2:逆变器Conv3:逆变器Conv4:斩波器Tr:变压器Load:负载下列文件中的条款通过GB/T25122的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 25122. 1-2010 轨道交通
10、机车车辆用电力变流器第1部分:特性和试验方法(IEC61287-1 :2005 ,MOD) 3 GB/T 25122.2-20 1 O/IEC 61287-2:2001 3 直接变流器3.1 外部换相整流器3. 1. 1 基本定义3. 1. 1. 1 基本联接单相桥式电路的变流器有两种连接方式:均一联接是全部由晶闸管或全部由二极管组成的桥式整流电路，非均一联接是由晶闸管和二极管组成的桥式整琉电路(见图1)。a)、均一联接J)非均一联接图1基本联接方式3. 1. 1.2 级联联接变流器由两个或两个以上的桥式电路串联而成的。当使用晶闸管时，可以有次序地逐级控制桥式电路(见图2)。a)均一联接b)非
11、均一联接图2级联联接方式3.1. 1. 3 相控方式均一联接相控方式可以分为对称控制和不对称控制，非均一联接可以看成一种特殊的不对称控制。3. 1. 1. 4 工作方式整流电路的性能取决于电路联接方式、相位控制方式和工作方式。单相晶闸管整流器电路有许多种工作方式，本部分只列出实际使用的工作方式。工作方式主要取决于电路联接方式、电路常数和控制角，有些情况下，它还取决于控制脉宽和初始电流。整流器电路的基本工作方式是由二极管组成的不可控桥式整流电路(见图3)。4 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 Id Xd X p ed d EW/ 电路图和电源Fep一一交流电源
12、电压的瞬时值;Ep-交流电源的方均根(r.m. s. )电压:ed一一二极管桥式电路直流侧的瞬时端电压;Ed 直流电动势;ld 直流侧电怖的瞬时值;Xp一一交流侧电抗(换向电抗); Xd一一交流电源频率对应的直流侧电抗圈3整流器近似电路下面列出整流器的四种基本工作方式:a) 方式rI该方式由整流期和关断期组成，例如:直流侧电流不连续;b) 方式n:在该方式中，整流电流直接从一对桥臂转移到另一对桥臂，没有叠加期;c) 方式皿:该方式包括在半个周期内的叠加期、整流期、断流期，且直流侧输出电流不连续pd) 方式凹:该方式由叠加期、整流期组成，直流侧输出电流连续。上面的四种整流方式由直流侧电动势与交流
13、源侧电压的比值和交流侧电抗与直流侧电抗的比值来决定。这四种方式的工作区域见图4。方式It瓦叮/ ,.,. 方式甘瓦=0.2走=0.63图4工作方式的范围5 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 方式E-2L一=0.8-EL=0.4 几十Xd-. - V2E; 方式wi=川占全=0.4Xp + Xd v. .j2E; 整流器的输出电压和电流波形1. 0 0.8 C:J 同马牛0.6 JN 0.4 0.2 0.0 0.0 3.1.2 外部换相整流器的分类外部换相整流器的分类见表5。0.2 N K 文0.4 V 巧击;图4(续) 又 0.6 0.8 表5外部换相整流器
14、的分类级数nn=l n=2 二极管桥二极管桥均一联接晶闸管桥晶闸管桥非均一联接非均-桥非均一桥3. 1. 3 单级标准桥式整流器对称控制参数|寸二31. 0 n二注3二极管桥晶闸管桥非均一桥对电力机车来说，单相整流器电路中电阻的影响是可以忽略不计的。如果忽略电阻，基本的单级均一变流器电路原理图如图5所示。电路的基本参数见附录A中图A.l图A.6所示。在这些参数图表中，电压和电流分别与交流侧电压Ep和交流侧短路电流Ep/Xp有关(忽略间组的6 GB/T 25122.2一2010/IEC61287-2 :2001 电压降)。在附录A中图A.1图A.6的实例中，以直流侧有关的IdX Xp/Ep或控制
15、角为横坐标，控制角、电抗比Xp/Xd和相关的直流侧电流作为参变量。ld Xd !E. Ip -d , l 电路图和电源gEp 交流电源电压的方均根(r.m. s. )值;Ed一一一直流电动势;Ip一一交流侧电流的方均根(r.m. s. )值;Id一一直流侧电流的平均值;1，直流侧电流的方均根(r.m. s. )值;Xp一一交流侧电抗(换向电抗); Xd一一-与交流电源相应的直流侧电抗。注:本电路不适用于端电压随电流脉动而变化的脉动电压电动机负载。图5基本的单级均一桥式整流电路符号如下所示:电流纹波因数zIdm曰:一IdminI dmax + I dmin A一一总功率因数(负值表示逆变工况);
16、 coscp-一一位移因数(负值表示逆变工况)。J 2: (Sn X In)2 p一X100 A -/2: I 式中:In一-n次谐波电流，单位安培;Sn一一一电波干扰系数。而且假设控制脉冲具有合适的长度。工作方式边界线如下所示z有效控制临界线换相失败临界线持续工作制和断续工作制的临界线3. 1. 4 单级非均一桥式整流器特性非均一桥式电路有许多种联接方式。在这些联接方式中，交流侧对称联接方式是最主要的(见图1)。但是，在这些图表中列出的所有参数普遍适用于其他联接方式。7 GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287-2: 200 1 图A.7图A.ll列出了非均一桥式变流器电路的
17、基本参数。在这些参数表中，忽略了电抗而且假设控制脉冲有合适的长度。参数及其表示符号和均一联接变流器电路中的一样。工作方式边界线如下所示:有效控制临界线连续工作制和断续工作制的界线3.1.5 两级整流器特性3. 1. 5. 1 电路结构除了主变压器的两个次边绕组的变比不同外，两级桥式连接见图6)的特性与普通的多级桥式联接电路的特性相同。特性参数的符号如下所示:Ep一一交流网侧电压的方均根(r.m.s.)值;Epl，Ep2一一交流阀侧电压的方均根(r.m. s. )值;E I - Ep2 = E p al =EliE.a, =E川IE (l 十a二二DEd 直流电动势;Ip-交流网侧电流的方均根(
18、r.m. s. )值;Ipl ，Ip2一一-交流阀侧电流的方均拟(r.m. s. )值;Id 直流侧电流的平均值;Xpl，Xp2一一交流侧电抗(换相电抗); Xp一一交流侧总烧组的电抗伯:8 Xpj十X，:，二.Xp1 C= al Xp , Xp2 =2X Xd一一交流伽l电网频率相应的直流侧电抗值;1一-al绕组恻1桥的控制角;2-a2绕组侧的怖的控制角:K一一交流侧电扰和直流侧电抗的比值(K=XIXd)。XPO a)电路结构图6普通多级级联联接电路的结构Xd Ed GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287-2: 200 1 Ip 3. 1.5.2 计算方法Xp1 =Xl十f
19、l1X;川l. X:1 1斗lh)实际等议I包胳图6(绥)下面是计算桥式级联电路特性的近似方法:其中:()aj-单级变流电路中的特陀控制角1和L()的一一单级变流电路中的特性控制开j和l:Xd Ed o1的一一级联变流电路中的特性参数:al括对山的绕组控制Hl1，2桥对1茧的挠组控制角的。其中K是等于级联电路的电抗比(K=:.Xp/Xd)。3. 1. 5. 2. 1 直流电压调整E 瓦(去)。(fL tdl(EJ)l斗川272 (与严)图7直流电压调整(见图A.7)参数:叫，a21 IdXp t:p 9 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 3. 1. 5. 2
20、. 2 交流侧电流( t ) al az = lh川向川l仕巾(优巾t扫机札)人人a叫Jfy1y产(仇cos叩帆伊4伊弘矶p比Pa，叫，=cOS-l(COScp)，(见图10) 伊2=cos-1(COS伊)2(见图10)Ip Id 日、E且，句一句, 飞一-一一一一一-一一一+-一一一-(1) 1.Xn 参数:K , .gr.v Lp 、11/P-d I-l , . 、0 0 (句)控制角圄8交流侧电流(见圈A.11) 3. 1. 5. 2. 3 总功率因数alaz=(GIh(t)a+addt)一az(t)aa a, = ()a, 九2=(A)a2 ()a1r一-一-参数:l句，K()a2 a
21、1 a2 。(与产)IdXp Ep 圄9总功率因数(见圄A.9)10 G/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 3. 1. 5. 2. 4 位移因数l 向(t)aM伊1十向(i:) a叫21 (cos伊)a，2 =cO叫tan-1，7、，, T、2( 1 叫言人1CO叩a，+叫言人2CO帆jcos伊(cos伊2-3. 1. 6 多级整流器特性0 0 白2(导)图10位移因数(见图A.10) 参数:，.屿.K1 Jd-Xp Ep 单级和两级整流器特性参数直接用公式计算。本部分根据该公式绘出了特性曲线。但是，公式计算法不能适用于两级以上的整流器电路参数计算，下面给出了两种
22、应用在两级以上整流器电路的计算方法。a) 等效两级整流电路法通过电路结构转化的方法，把多级变流电路变成等效的两级整流电路，然后再计算它们的值。这种方法考虑了精确计算基波有效值的参数。但是，谐波参数的计算是不精确的，因为忽略了换相时变压器绕组的相互作用。b) 模拟法原始电路可用仿真软件分析:分析软件是很重要的。可以用等效两级整流电路法来分析多级整流电路(不少于两级整流)。3. 1. 7 多级整流电路到等效两级整流电路的转化多级整流电路的每级整流单元的工作状态可分为以下三种:a) 全电压;b) 可控电压;c) 旁路(见图11)。此情况下，忽略支路整流单元的级数。3. 1. 7. 1 多级整流电路转
23、化为相同控制角的等效单相整流电路模型的方法a) 相位角控制结束后的整流单元(全电压阶段)1) 相位角控制结束后，多级整流电路可以转化为二次侧等效电路(见图12)。2) 多级整流电路改成二次侧等效整流电路后，再转化为二次侧整流电路为单级整流电路(见图13)。11 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 b) 相同相位控制角控制的整流单元(可控相电压)1) 转化由相同相位角控制的多级整流电路为一个二次侧等效电路(见图14)。Z) 再把转化成二次侧等效电路的多级整流电路转化成为单级整流电路(见图15)。图中:整流器。一一旁路整流单元;整流器1整流器1一一一全电压整流单元
24、;整流器j整流器m可控电压，整流单.$;G;，;aL 变压比(一次侧绕组数ft次侧绕组数); Xpo一一-一次侧绕组和交流线路的电抗;X川X，X，m-二次侧绕组的电抗;Xd 交流侧相应的直流侧电抗;E同一一交流电源电压。Xd 图11多级整流器(m级级联整流器)12 GB/T 25122.2-20 1 O/IEC 61287-2:2001 Xl Xi 二次侧电路修正后的等放电抗:Uol -Uoi一一等效交叠角。X:1=a;X阳十X，X:，=a;X阳十X，Xi =a(Xpo t-Xsi Xd 图12级联整流器等效二次侧电路(全电压桥)Xp11-二单级整流器修正后的等效电抗;all 单级整流器修正后
25、的等效匣数比主Uj一一单级整流器修正后的等效交叠角。X pll = Xl + X2 +Xm all=a;+;十+aXd 国13级联整流器等效单级整流电路(全电压桥)13 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287田2:200114 Xj ，._，Xm一一二次侧电路修正后的等效电抗;jm 控制角(相同的角)。X;j=;XPO十X剖Xk=X阳+X2Xm =aXpo + X,m Xd 图14级联整流器等效二次侧电路(电压可控桥)Xp22一一单级整流器修正后的等效电抗;a22一一单级整流器修正后的等效匣数比; 单级整流器修正后的等效交叠角。X卢=X与+X，k+X，ma22=a+ak+am
26、Xd 圈15级联电路等效单级整流器(电压可控桥)GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287-2: 200 1 3.1.7.2 多级整流电路转化为两级整流电路模型的方法相位角控制结束后，把相位控制的等效单级整流电路转化为等效两级整流电路模型(见图16)。整流器1一一全电压;整流器2一一可控电压;肉，a2一一等效两级电路模型的等效变压比;Xp1 ,Xp2 等效两级电路模型的等效电抗;Ep1，Epz一一一等效两级电路模型的等效交流端电压值。al =al1 /(al1 +aZ2) aZ=aZz! (a l1 +aZ2) (al+az=l) Ep=E阳(al1+azz) Ep1 =Ep X
27、al E pz =Ep Xaz (Epl+Epz=Ep) 3.1.7.3 计算准确度固16等效电路模型A二t在等效两级整流电路中考虑谐波的影响时，计算参数值准确度不高，因为简化了变压器绕组之间的相互感应现象。各项参数和准确度的关系如表6所列。表6等效两级整流电路模型计算法的准确度参数类别准确度平均输出电压A 平均输出电流A 输出电流波动A 输入电流的有效值A 相移系数A 总功率因数Bb 输入谐波电流C Jp:滤波电流C 输入电压失真C a A:好(作为近似值可以接受)。b B:一般(作为近似值仍然可以接受)。c C:不好(不能接受)。15 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287
28、2;2001 3.2 自换相整流器3.2.1 自换中目整流器的分类自换相整流器分为以下四类:a) 按相数分:单相和多相;b) 按电游、类型分:电压型和电流型;c) 按结构分:全桥和半桥;d) 按控制方式分:脉宽调制(PWM)和方波控制。分类见表7。表7自换相整流器的种类类别名称定义, , 单相整流器主在相应换中目整流器相数多相整流器多相臼换相整流器电压型整流器电容作为直流侧电压源的自换相整流器电源l叫作为直流侧町的自换相整流器电流型整流器全桥整流器所有桥臂由开关器件组成的自换相整流器结构I型!直流电源的A端接到整流臂.另一端接到交流电源的零点的自换相整流器半桥整流器V在1交流电源的一端接到整流
29、臂的中间，另一端接到直流负载的中点的自换相整流器- 控制PWM整流器用脉宽调制方式控制交流电压(流)的自换相整流器方式方波整流器半周期内交流电压(流)为方波的自换相整流器自换相整流器中单相整流器、电压型整流器、全桥整流器和PWM整流器广泛应用，见3.2. 2和3.2.3 0 3.2.2 单级自换相整流器3.2.2.1 基本电路基本电路结构和特性如图17所示。Vo Vd 叽J0L产仨汀丁 S201勺!=+L 口1;!。!仁hJnTVd! LJ土马图17单相自换相整流器(全桥)3.2.2.2 典型波形图18画出了自换相整流器的典型波形。16 GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287
30、-2: 200 1 电压电流宦流侧被m电压电流图8自换相整流器的典型波形3.2.2.3 基本性能a) 整流器输入端(交流侧)1) 电压波形是一组脉冲群.日基波频卒和l交流电源频率相同;2) 交流侧电压谐、波和电抗比决豆豆电$(端的电流谐波。b) 整流器输出端(直流侧)1) 电流包含许多说波，谐波基频是交流电源频率的2倍42) 输出端电油的交流分量主要被滤波电容吸收;3) 输出端电压波动由输出电施的交流分量和滤波电容的滤波能力来决定。3.2.2.4 控制电压波形发生器的控制原理与电压型逆变器一样(见3.4.4)。改变PWM控制的基波电压(图17中的Va.c.)与网压相之间的相位和幅值比，输出电压
31、值也随之改变。3.2.2.5 特性基本特性和电压型逆变器相同。3.2.3 多级自换帽整流器3.2.3.1 电路结构电压型自换相整流器的几个整流单元串联或并联在负载侧。典型电路结构图如图19所示。17 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 联接类型系统基本结构串联一#一并联一弄一固19电压型多级自换相整流器3.2.3.2 多级工作每个整流单元的工作方式由多级变流器的PWM波形信号和相位角决定。多级工作能减少交流侧电流的谐波。3.2.4 电流型自换相整流器有些场合采用电流型自换相整流器，其基本结构如图20所示。直流侧几c图20电流型自换相整流器的基本结构3.3 斩波
32、器3.3. 1 斩波器的种类斩波器可以按以下方式分类za) 单向斩波器一一升压斩波器，降压斩波器;一一升降压斩波器。b) 双向斩波器一一两象限电压斩波器，两象限电流斩波器;一一四象限斩波器。表8列出了这些斩波器的基本电路结构图。Vd 这里只限于有输入端子和输出端子的斩波器，不包括其他的斩波器(如图21中所示的电抗斩波器)。GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 表8斩波器的基本电路结构斩波器基本电路结构斩波器基本电路结构一IiIj一+一_1.。降压丁一f-出i丁71 V J-一_I一|自L_一电压型两象限-vyt t1lli一_1.。斗_L._;_ Ij _ 1。
33、一+-、，、-1:; I1一_CH 10 _ 升压I -_. -T- 1 -r-r-降压/I -;-r-一-LL l o -r- 四象限I_1. 一/i/i CH , 一_/0电流型两象限只，、，、- . -Vo _L._ o 圄21电抗斩波器上述所有斩波器的工作方式可以认为是升压和降压斩波器的基本工作方式的组合，下条内容叙述了这两种斩波器。3.3.2 降压斩波器3.3.2. 1 基本电路结构降压斩波器的基本结构见图22。19 GB/T 25122.2-201 O/IEC 61287-2: 200 1 1 1 输入输出Ld 负载Lf一一输入滤波电抗器;Cf 输入滤波电容器;Ld 平波电抗器。图
34、22降压斩波器的基本电路结构3.3.2.2 基本波形降压斩波器的基本波形JJ_，囱2:30，、/输出电流电流、门-_门二输入帆l均值|I I I i且vi 电值均平压电H值耻刊/-流-由mH且飞Ili-4ll出thT压一-一输t电-/F入Tlll才4411l输一、-一/FE-一-=4llltt4BEE-2 :;il pm-. 电压电ii:;)输入b)输出图23降压斩波器的基本波形3.3.2.3 基本性能a) 斩波器输出端1) 脉冲输出电压的峰值与输入电压的峰胆相寄:2) 所含谐波电压的基频与斩波频率相等;3) 输出电流是含纹肢的直流电流.由输出电压谐践和输出电抗决定，例如:平波电抗器和负载的总
35、电抗。b) 斩波器输入端1) 脉冲输入电流晦值与输出电流相等12) 输入电流谐、波基频与斩波频率相等;3) 谐波电流经滤波器滤被流进电源;的电源谐波电流的衰减程度由滤波器的性能决定。3.3.2.4 输出电压输出电压V。与调制比成正比。Vo=XV; Ton 一-一一T 、，、，咱in/，飞J，、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 式中:Vi 平均输入电压，单位为伏特(V); Ton -导通时间，单位为秒(s); T一一一斩波周期，单位为秒(s)。3.3.2.5 输出电流纹波输出电流纹波1:，1。是关于调制比的函数，如图24所示。AIozLEU-)
36、. ( 3 ) 20 GB/T 25122.2一2010/IEC61287-2: 200 1 式中:忽略电路电抗;Lo -输出端电感，单位为亨(H)。(l-a)0.25 。0.5 图24、输出电流纹波因数3.3.3 升压斩波器3.3.3. 1 电路基本结构升压斩波器的电路基本陆构见图2o斩波器图中2Ld一一电源电感aCf 滤波电容器a图25升压斩波器的基本结构3.3.3.2 基本波形升压斩波器的基本波形见图26。电压下输血-h /输出电压平均值|I I I 电流输入电流平均值l 斗二:/ _.l飞电流电压a)输入图26升压斩波器的基本波形3.3.3.3 基本特性a) 斩波器的输出端1. 0 a
37、 负载Cf b)输出21 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 1) 脉冲输出峰值电流等于输入电流;2) 输出电流谐波基频等于斩波频率;3) 输出电压是直流波动电压，它由输出电流谐波和输出端滤波电容器的滤波能力决定。b) 斩波的输入端1) 脉冲输入电压峰值等于输出电压;2) 输入电压谐波基频等于斩波频率;3) 输入电流是直流纹波电流，纹波的波动由输入电压谐波和输入电感决定，例如:平波电抗器和源极总电感。3.3.3.4 输出电压输出电压V。与输入电压叭的比值等于1的倒数，见下式:其中是斩波器件的调制比。3.3.3.5 输入波动电流输入电流波动值t:，.Ij可由公式
38、(4)求得:Vo 1 V j 1一t:,.Ij = rTa(1一)式中:忽略电路的电抗;Lj -输入端的电感，单位为亨(H)。3.3.4 基本控制方式有三种控制斩波器输出可调直流电压的方法:一一固定频率调脉宽;一一固定脉宽调频率;一一上面两种方法的组合。3.3.4.1 降压斩波器降压斩波器控制的曲线参数如图27所示。1.0-一一一-一-一-1.0-几只_n_工11担卢|。斩波频率:常数导通时间:变量T 斩波时间;T 导通时间。3.3.4.2 升压斩波器马/T1. 0 V。Vi 。斩波频率:变量导通时间2常数f 斩波频率。1m =l/T 图27降压斩波器控制的基本特性曲线升压斩波器控制的曲线参数
39、如图28所示。22 f(Hz) ( 4 ) fm G/T 25122.2一201 O/IEC 61287-2:2001 V. V _fL_fL i担J1. 0 只J fm f(Hz) 1. 0 斩波频率:变量导通时间:常数f一一斩波频率。1m =l/T, 升压斩波控制的基本特性曲线i/ 。斩波频率:常数导通时间:变量T一一斩波时间;T，一一导通时间。3.3.4.3 变频变调制比控制电压和电流的瞬时值同时受斩波频率和导通时间的控制。多相和(或)多级斩波器定义多相斩波器斩波器有两个或两个以上同步斩波单元，相位延迟后与相同的供电系统连接。多级斩波器斩波器有两个或两个以上同步斩波单元，相位延时后与相同
40、的负载连接。多相斩波器和多级斩波器的电路基本结构如图29所示。图283.3.5 3.3.5.1 a) 、，ED HA, HA2 HA3 口HA, HA2 HA3 23 HA4 b)囚相两级组合斩波器多相斩波器和多级斩波器的电路基本结构a)四相囚级斩波器图29HA4 GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 3.3.5.2 作用多相斩波器的主要作用是减少输入端的谐波含量。多级斩波器的主要作用是减少输出端的谐波含量。3.3.6 电气参数3.3.6.1 降压斩波器本条只介绍单相斩波器。应分析以下数据:一平均输入电压;平均输出电流;一一一斩波频率;输出侧电感;一一一输入滤波
41、器的频率参数;调制比。包含以下参数:一一输出电压;一一输出电压频谱;输出电流频谱;一一平均输入电流;一一输入电流频谱;电源侧电施;一一连续输出电流模式的临界工作方式。降压斩波器的工作见表9。斩波器表9降压斩波器的工作斩波电路降压了一厂门丁-/-y-_l_ l _J_一一3.3.6.1.1 输出电压输出电压的介绍见3.3.3.4斩波器的基本参数。3.3.6. 1.2 输出电压频谱CH V 民A A 波形r=士1仁工1。I I j I 卡一-寸卡一一l1i .1. 12 1 | T I 输出电压波形由直流和基频为斩披频率的谐波组成。输出电压谐波频谱用公式(5)计算:12Vi / 1 n ，/会Vo
42、(n) =一一:.-!.(l-cos2n) l/Z . ( 5 ) n 其中输入电压Vi假定为绝对常数。3.3.6. 1. 3 输出电流频谱用3.3. 6. 1. 2定义的Vo(n)计算n次谐波电流Io(川，见公式(6):24 GB/T 25122.2-20 1 O/IEC 61287-2:2001 Vo(n) L(n) =一一一Zo(n) 其中Zo(n)是n次谐波频率输出侧的总电抗。3.3.6. 1. 4 平均输入电流平均输出电流1，等于调制比乘以平均输出电流10。IlzX1。3.3.6.1.5 输入电流频谱. ( 6 ) . ( 7 ) 输入电流波形由直流和基频为斩波频率的谐波组成c计算输
43、入电流谐波频谱用公式(8)和公式(9):、210/10.: 输出电压、0;0.5 与降压斩波器的特性相同;b) CH3 ，CH2=CH输出电流反向特性a) 象限I和象限H工作特性和电压型两象限斩波器的相同0.5-一一等同于第I象限的特性0.5 等同于第皿象限的特性 -1 k V 飞/J: 飞I / , .2 , .0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 c) 图A.1(续)47 GB/T 25122.2一2010/IEC61287-2: 200 1 -0,2 -0.4 -0,6 -0,8 -1 ,0 48 但均一变流椿1.4 -A i飞飞X= 0.3 l1l Xd n 飞F蛮、-h r I
44、飞1 飞飞、叫寸辽、4R豆1上 h 同飞l飞1 飞T、气iL比r、匠、i l 飞 叶村生jT、1-、 飞主陆、电民不受控桥民?唱、h 电毛且1 I I -飞 l飞卜、- h、吐十运 l1 队tL严、f.! 1飞T15丁Lh 毕飞山h、 、-卜、45 - 唱、卜、l 、k|飞飞r、唱、陶、同O、h-.j.、 1 、.h、飞 r-. I 、h75 、M 、，于0,1 与-9，+三N0.3fl r-。j4t-一0,5 口民间jfJ一f-I? -1 问一fdE-XP P w :-、b,._ 9Q J. 、|飞飞h、 飞卜、;25h、飞严输、I ! 、唱、h. .-飞、f、h、.-1 习?、120 子、.才/ 1、h、., .-i 1 11 h、雪h . 、135 ，、-、|飞/ 卜、15 1 c 卢.-氏、1540d卢-， _L.田1 / 1 山1.2 1,0 0,8 0,6 0.4 0.2 0.0 圈A.1(续)GB/T 25122.2-2010/IEC 61287-2:2001 问一马均一变流器民11 飞去=0.4H ). / 飞Y民民l. 1 飞阳ki飞队只二二、 飞气、h 1 1飞1 飞、卜、，、飞、哈马、1飞 |飞卡、卜飞k1 卜、句、民、卜冬、 1飞严、卜、1民不受控桥A I 、-阳、同1-吨飞 产、队、严、电民 干茫1 飞 卜、15 、户、h、45干、怀、飞牛h飞卜、
