电感电压在不同拓扑中的问题

shaorc

【不懂就问】
电机学里的电压平衡方程
U＝E+I•R+j•I•X
这里拿永磁同步交流电机举例
U是外加到三相定子绕组的电压，即驱动器逆变输出的电压
E是转子旋转磁场在定子绕组上产生的反电动势，为4.44Nkfψ
后面两项就是电阻压降和漏感产生的压降

【1】现在如果电机以2000转/分的速度运行，突然急停，会发现驱动器
的直流母线电压会飙升到高于额定的值，这个知道是电感电压的尖峰造成的
但是想从上面的公式分析产生尖峰的原因，是不是因为在转速突然变到0时，
U就突然变成0了，在定子绕组上的反电动势就“倒灌”入驱动器中，就体现在
直流母线值提高？

【2】下图，图1的单端反激开关电源，原边绕组Np并联一个钳位电路，是防止
开关管关断瞬间，产生的尖峰，而图2的典型DCDC的buck、boost电路，只加
上一个二极管，来给电感电压提供消耗的回路，同样是关断时的尖峰电压
为什么有这样的差别？

【3】如果用空开从市电引出三相380VAC，经过三相电抗器，再接入整流电路
如果突然关掉空开，三相电抗器电压尖峰体现在哪儿了？也没有看到有什么防
尖峰的措施


图1

图2

maychang

【1】“现在如果电机以2000转/分的速度运行，突然急停”

说清楚如何“急停”。是用机械刹车将电动机轴抱住？是通过你的驱动器对电动机施加使其反向转动的电压？

maychang

【1】突然急停，会发现驱动器的直流母线电压会飙升到高于额定的值，这个知道是电感电压的尖峰造成的

哪个电感？电动机绕组漏感？直流母线上滤波电感？供电给整流滤波电路变压器的漏感？

maychang

【2】图1的单端反激开关电源，原边绕组Np并联一个钳位电路，是防止开关管关断瞬间，产生的尖峰，而图2的典型DCDC的buck、boost电路，只加上一个二极管，来给电感电压提供消耗的回路

三种电路工作原理完全不同，Buck、Boost电路中的二极管也不是用来提供“消耗的回路”。
你必须先把这些开关电路理想情况下如何工作搞明白才能够谈论“同样是关断时的尖峰电压”(其实不一定有这个尖峰电压)。

maychang

【3】如果用空开从市电引出三相380VAC，经过三相电抗器，再接入整流电路如果突然关掉空开，三相电抗器电压尖峰体现在哪儿了？

体现在电抗器两端电压突然变化。这个突然变化的电压与电源电压叠加，可能会施加在空开触点之间，产生电弧。

maychang

【3】如果用空开从市电引出三相380VAC，经过三相电抗器，再接入整流电路

你自己造出来的经过三相电抗器再接入整流电路吧？从未见市电经电抗器再接整流电路的。

maychang

其实，所谓“电感电压”应该称为“感生电动势”。判断感生电动势方向的法则是楞次定律。判断感生电动势大小是法拉第电磁感应定律。仅此而已。

bigbat

1，问题
在一本电机学的书中讲过，电动机和发动机在一些情况下是可以相互转化的，所以这两者之间没有严格的界限！理想的电感和电容都是可以储能的。电动机只是在使用机械运动来转化储存在电感里的能量。所以在你的电动机停止时，电感线圈里储存的能量就会以电能的形式释放出来。就成了发电机！所以对于大型电机这是很“危险”的事，通常，需要使用“容性”的负载消耗掉，要不对电网都可能产生影响！有人说：使用二极管和电阻就可以了，实践告诉你来不及了！如：火车机车那样的设备就是我们国家的工程杰作。
2，问题
对于单端反激开关电源是把频率提高以减少变压器的体积和成本，所以，在工作时会将大量的能量存储在电感中，电感量越大储存的能量越多，但是，需要解决的电感惯性越强，惯性越强频率就不能越高，所以矛盾的很。每一个电源就是找到平衡点，所以“电路中不能把电能都消耗掉，这样电源没有意义了，因为效率低！”
3，问题
三相电抗器主要是为了防护电网不受大负载的影响的保护措施，也可以理解为“平衡相压的”。所以其中每一相的作用是阻止电压的突变，所以，它工作时不大量储能的，只是防止负载的电压倒灌！

maychang

bigbat 发表于 2019-1-16 12:28
1，问题
在一本电机学的书中讲过，电动机和发动机在一些情况下是可以相互转化的，所以这两者之间没有严格 ...

“在一本电机学的书中讲过，电动机和发动机在一些情况下是可以相互转化的”

“电动机和发动机”应为“电动机和发电机”。
电动机都可以作为发电机使用，发电机也都可以作为电动机使用。

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 11:07
【3】如果用空开从市电引出三相380VAC，经过三相电抗器，再接入整流电路

你自己造出来的经过三相电抗器 ...

这里我配图说明
图中电抗器一端三根线接入墙上的380VAC市电
另外一端接入另外一图中的L1、2、3，就是整流装置
我是这个意思，表述不当

bigbat

maychang 发表于 2019-1-16 12:53
“在一本电机学的书中讲过，电动机和发动机在一些情况下是可以相互转化的”

“电动机和发动机”应为“ ...

老大提醒的对！老大每次回答问题都非常严谨，十分佩服！

maychang

bigbat 发表于 2019-1-16 13:51
老大提醒的对！老大每次回答问题都非常严谨，十分佩服！

你若有时间，帮我看看10楼说的电抗器是怎么回事。10楼第一幅照片，不是简单的三个线圈，每个线圈一端从上面引出，线圈另一端从下面引出吧？

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 13:56
你若有时间，帮我看看10楼说的电抗器是怎么回事。10楼第一幅照片，不是简单的三个线圈，每个线圈一端从上 ...

是的，电抗器分为上下两排，每个线圈都是从上端引入，从下端引出

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 10:55
【1】“现在如果电机以2000转/分的速度运行，突然急停”

说清楚如何“急停”。是用机械刹车将电动机轴抱 ...

急停是指，在驱动器里设置参数，直接把指令速度变成0，让电机在短时内（1-2秒）到0速，没有用机械方式来停

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 10:57
【1】突然急停，会发现驱动器的直流母线电压会飙升到高于额定的值，这个知道是电感电压的尖峰造成的

哪 ...

这里的电感电压，指的是电机定子绕组上产生的反电动势

zhuyebb

【1】突然急停，会发现驱动器的直流母线电压会飙升到高于额定的值，这个知道是电感电压的尖峰造成的

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 11:01
【2】图1的单端反激开关电源，原边绕组Np并联一个钳位电路，是防止开关管关断瞬间，产生的尖峰，而图2的典 ...

单端反激开关电源是原边绕组和副边绕组不同时导通，原边绕组储能时，副边的二极管反偏不导通，原边mos关断时，副边导通，但是这时原边产生尖峰电压

boost和buck电路中，前者是在mos关断阶段，电感把储能传送到输出，后者在开通阶段完成！

这是我理解的原理

maychang

shaorc 发表于 2019-1-16 16:30
单端反激开关电源是原边绕组和副边绕组不同时导通，原边绕组储能时，副边的二极管反偏不导通，原边mos关 ...

单端反激电路中副边二极管和Buck或Boost电路中二极管作用是一样的，都是在功率管关断时向负载供电。
但单端反激电路中变压器原边的二极管却不是这个作用。原边二极管与输出无关。单端反激电路中变压器原边和副边之间总有漏感，也就是说原边电流产生的磁通有一部分未能耦合到副边。那么副边二极管导通时，原边漏感所储存的磁能并不能通过副边二极管释放。这部分漏感所储存的磁能将产生相当高的电动势，有可能击穿功率管造成功率管损坏。原边对副边漏感储存的磁能只能由原边接的二极管和稳压管释放。这部分电路也可以由二极管、电容、电阻构成，目的相同，都是为了释放漏感储存的能量。
Buck电路和Boost电路，是单个电感，不存在上面漏感。

shaorc

maychang 发表于 2019-1-16 16:45
单端反激电路中副边二极管和Buck或Boost电路中二极管作用是一样的，都是在功率管关断时向负载供电。
但 ...

明白了，漏感形成了尖峰电压，单个电感没有漏感一说

maychang

shaorc 发表于 2019-1-16 15:41
急停是指，在驱动器里设置参数，直接把指令速度变成0，让电机在短时内（1-2秒）到0速，没有用机械方式来 ...

由于驱动器结构我们不知道，永磁同步电机绕组结构不知道，所以很难具体分析电机定子绕组上的反电动势如何“倒灌”到直流母线。
但从能量转换角度倒是很容易解释。电动机本来具有一定转速，所以具有一定转动机械能量(转动惯量不可能为零)。当使用电路方法令电动机停止时，电动机具有的机械能量必定只能转化为电能，且电能只能流入直流母线，这必将使直流母线电压升高。
如果是用机械方式使电动机停止，那么电动机所具有的机械能量将转化为热能，不会使直流母线电压升高。
从功与能的角度看问题，有时更方便，也更具有普适性。