本标准规定了确定调速电气传动系统用半导体电力变流器额定值时可采用的方法，主要用于直流电动机传动。本标准的规定是针对电网或机械换向型变流器(但并不限于此)，不包含牵引用调速传动。本标准是GB/T 3859-1993的延伸和补充。对于调速直流电动机传动用变流器的一般要求已包括在GB/T 3859之中。在本标准中使用的“半导体”术语，意指反向阻断三极晶闸管。合适时，本标准也适用于使用其他类型半导体器件(例如双相晶闸管)的变流器。 GB/T 3886.1-2001 半导体电力变流器 用于调速电气传动系统的一般要求 第1部分：关于直流电动机传动额定值的规定 GB/T3886.1-2001 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS.29.200
中华人民共和国国家标准
GB/T3886.1-2001
idtIEC61136-1:1992
半导体电力变流器
用于调速电气传动系统的一般要求第1部分：
关于直流电动机传动额定值的规定Semiconductor powerconvertors-Adjustable speed electric drive systems-General requirements-
Part 1:Rating specifications,particularlyfor d. c. motor drives
2001-11-02发布
中华人民共和国
国家质量监督检验检疫总高
2002-06-01实施
GB/T3886.1-2001
IEC前言
1概述
1.1范围和对象
引用标准
额定值
额定直流电压
额定温度值
确定半导体装置和设备额定电流-时间值的体系变流设备和变流器组的额定电流3.6
过载和浪涌电流能力·
直流功率额定值(变流设备的).
3.8使用条件
4非重复负载工作制的工作制等级…5晶闸管装置的试验
附录A（提示的附录）图10所示等效重复负载工作制曲线的计算方法附录B(提示的附录）
等效重复负载工作制方法的基础19
GB/T3886.1--2001
本标准等同采用IEC61136-1-1992《半导体电力变流器用于调速电气传动系统的一般要求第1部分：关于直流电动机传动额定值的规定》。本标准与原国家标准GB/T3886--1983《直流电动机调速用晶闸管电力变流器》在内容上有较大调整，主要体现在：GB/T3886一1983的内容包含了该类产品的全部技术性能要求，而本标准只涉及对有关额定值性能作出规定。从IEC标准的构成体系来看，调速电气传动系统用半导体变流器类产品的标准将是由几个分标准组成的系列标准，本标准仅是其中一个部分（分标准）。因此，在适当时候，需要另立标准，补充完善其他相关性能要求的规定。就目前而言，如IEC61136-1第1章概述中所述，本标准是IEC60146的延仲和补充，因而该类产品与半导体变流器的共性要求，可按GB/T3859一1993的规定。本标准从实施之日起，同时代替GB/T3886--1983；本标准的附录A和附录B都是提示的附录；本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国电力电子学标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：西安电力电子技术研究所、天津电气传动设计研究所。本标准参加起草单位：冶金部自动化研究院、天水电气传动研究所、北京整流器厂、西安电力整流器厂、上海整流器总厂，
本标准主要起草人：周观允、赵相宾、李吉河、刘国林、董尚德、黄鹏才、李婷婷、李贺平、胡如民、屠永凯、胡哲民；
本标准委托全国电力电子学标准化技术委员会调速电气传动系统半导体电力变流器标准化分技术委员会负责解释。
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IEC前言
1）国际电工委员会（IEC)有关技术问题的正式决议或协议，是由所有对该问题特别关注的国家委员会参加的技术委员会制定的，它尽可能地表达了对所涉及的问题在国际上的一致意见。2）这些决议或协议以推荐标准的形式供国际上使用，并在此意义上为各国家委员会所接受3）为促进国际上的统一，IEC表示希望：各国家委员会在其国内情况许可的范围内，应采用IEC推荐标准的内容作为本国的规定。IEC推荐标准与相应国家标准之问如有不一致之处，应尽可能在国家规定中明确指出。
本标准由IEC/TC22（电力电子学）中的22G分技术委员会（用于调速电气传动系统的半导体电力变流器）制定。
本标准的内容基于下列文件产生：六月法
22G(CO)3
表决报告
22G(CO)5
二月法
22G(CO)6
批准本标准的全部投票情况在上表所列的表决报告中指明。附录A和B仅供参考。
表决报告
22G(CO)7
1概述
中华人民共和国国家标准bzxZ.net
半导体电力变流器
用于调速电气传动系统的一般要求第1部分：
关于直流电动机传动额定值的规定Semiconductor power convertors-Adjustable speed electric drive systems-General requirements
Part 1:Rating specifications,particularlyfor d.c. motor drives
1.1范围和对象
GB/T3886.1—2001
idtIEC61136-1:1992
代替GB/T3886--1983
本标准规定了确定调速电气传动系统用半导体电力变流器额定值时可采用的方法，主要用于直流电动机传动。
本标准的规定是针对电网或机械换向型变流器（但并不限于此），不包含牵引用调速传动。本标准是GB/T3859一1993的延伸和补充。对于调速直流电动机传动用变流器的一般要求已包括在GB/T3859之中。
在本标准中使用的“半导体”术语，意指反向阻断三极晶间管。合适时，本标准也适用于使用其他类型半导体器件(例如双向晶闸管）的变流器。1.2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T2900.331993电工术语电力电子技术（eqIEC60050（551）：1982）GB/T3859-1993半导体变流器（eqyIEC60146-1：1991）GB/T4796—1984电工电子产品环境参数分类及其严酷程度分级（negIEC60721-11981）注，引用标准中GB/T2900.33是根据我国情况而增加的，2定义
GB/T2900.33和GB/T3859给出的相关定义适用于本标准，并补充以下定义。2.1半导体变流设备（晶闸管变流单元或晶闸管变流器）semiconductorconvectorequipment(thyristor convertor unit or thyristor convertor)用于电力变换的功能单元。由一个或多个半导体装置连同变流变压器，必要的开关以及其他辅助设备（如有）所组成，它可包括门极设备。2.2半导体变流器的分类classificationof semiconductorconvertors中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2001-11-02批准2002-06-01实施
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以下名称旨在叙述变流器的功能特性，而不涉及所使用的电路或零部件注，图形只与变流器有关，电动机的旋转方向可通过醚场或电枢反向来改变。2.3可逆变流器reversibleconvertor直流功率流动可逆的变流器。
2.4不可逆变流器non-reversibleconvertor直流功率流动不可逆的变流器。2.5一象限变流器onequadrantconvertor连接到直流系统的不可逆变流器，它只有一种电压极性和电流方向（见图1）。2.6单变流器singleconvertor
连接到直流系统的可变流器，其直流电流只能沿一个方向流动（见图2)。2.7双变流器doubleconvertor
连接到直流系统的可逆变流器，可从交流电源系统吸收能量或将能量回馈交流电源系统，并且，由变流器供给的直流电流可以沿两个方向的任一方向流动（见图3）。双变流器通带由两个变流器组组成，每组电流沿任意一个方向流动。注：变流器组可以由公共绕组、公共变压器的独立绕组，或独立变压器供电。2.8半导体变流器组semiconductorconvertorsection半导体变流设备的一部分，包含电力半导体及其附件（如有专用的熔断器、变压器或绕组、环流电抗器，也包括在内）。从变流设备的直流端来看，该部分的主电流总是沿同一方向流动。一个半导体变流器组能够作为一个独立的单元运行·但是象熔断器，电抗器，吸收器和/或散热器那样的元件可能为两个变流器组共用。2.8.1正向组（双向变流器的）forwardsection（ofadoubleconvertorunit）在电压-电流第1、4象限运行的那部分半导体变流器（见图2)。2.8.2反向组（双向变流器的）reverse section（ofadoubleconvertorunit）在电压-电流第2、3象限运行的那部分半导体变流器（见图3）。2.9变流变压器convertortransformer半导体变流器的主变压器设备，包括一个或多个变压器或变压器绕组，用于提供所要求的交流电压，并和其所有辅助设备一起构成变流器电路。2.10公共变流变压器commonconvertortransformer可分别或同时激励公共或独立绕组，向两个或多个独立的变流装置供电的公共变压器。2.11平衡温度equilibriumtemperature在规定的负载和冷却条件下，变流器部件所达到的稳态温度。注：通常情况下，不同部件的稳态温度是不同的，建立稳态溢度所需的时间也不相同，且与热时间常数成正比。图1一象限变流器：直流电流只能沿一个方向流动，并且不能将能量从负载回馈到电源。这种型式的变流器只能在第1象限运行。2
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图2单变流器，直流电流只能沿一个方向流动、并可以将能量从负载回馈到交流电源。这种型式的变流器只能在1、4象限运行。Uat
图3双变流器，直流电流可沿任一个方向流动，并可以将能量从负载回馈到交流电源。这种型式的变流器可在1、2、3、4象限运行。注：第1象限意味着转矩与电动机旋转的正方向一致。2.12额定直流电流（Ia）rateddirectcurrent在规定负载和使用条件下，由制造厂所规定的直流电流平均值。它可以作为基值，与变流器其他直流电流值相比较。
注：GB/T3859所定义的额定连续直流电流（IJvM），一般不适用于调速传动用变流器。2.13额定直流电压rateddirectvoltage在额定直流电流条件下，装置或设备直流端子间的直流电压规定值，它为直流电压的平均值。2.14额定交流电压rateda.c.voltage变流设备（如有变压器，则应包括）电源端子上交流电源电压的额定均方根值。它可以作为基值，与交流电源电压的其它值相比较。2.15负载的电流-时间曲线图
H current-time load chart
负载电流相对于时间的记录曲线。2.16恒定负载工作制uniformloadduty对于这种工作制，变流设备在足够长的时问内承受固定不变的直流电流，变流器部件达到与该电流相对应的平衡温度。图4说明了这种工作制。etta
图4恒定负载工作制的典型电流-时间曲线2.17尖峰间歇负载工作制intermittentpeakloadduty这种类型工作制是施加高幅值且持续时间短的负载，随后是空载，在接连施加的两次负载之间达到3
热平衡。图5说明了这种工作制。e,
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图5尖峰间欧负载工作制的典型电流-时间曲线图2.18间款负载工作制intermittentloadduty这种类型工作制是在一个恒定的基本负载上叠加间歇负载，在接连施加的两次间歇负载之间达到热平衡。图6说明了这种间歇工作制。e
图6间款负载工作制的典型电流-时间曲线图repetitive load duty
2.19重复负载工作制
这种类型工作制呈周期性变化，在循环周期之内达不到热平衡状态。图7说明了这种工作制。e,tia
图7重复负载工作制的典型电流-时间曲线图dnon-repetitiveloadduty
2.20非重复负载工作制
这种工作制是在一个恒定负载周期达到热平衡之后，施加一个尖峰负载。图8说明了这种负载。e,tta
t一基本负载周期
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图8非重复负载工作制的典型电流-时间曲线图表1符号说明
t,一负载循环周期（持续时间）t。一空载期
t一尖峰负载持续时间
t=时间
1=基本负载电流值
1,一尖峰负载电流值
Iv=t,周期内负载电流最小值
I.=1.周期内负载电流的平均值
1.=t.周期内负载电流的均方根值lay=额定直流电流
la一变流器组输出的直流电流
9,变流器考虑的温度，通常是指半导体器件的结温IpMo=在Iv=0时等效负载工作制的额定尖峰电流（见3.5.4.2）rN用于评估半导体结平均功率损耗标么值的系数，并为直流电流标么值的函数，由下式计算：式中：R。一半导体器件通态待性的电阻值，F=半导体器件通态特性的门槛电压值，3额定值
3.1概述
rN =(RX IN)/T。
本节给出的额定值定义适用于2.1所定义的整体半导体变流设备，包括诸如连接导体、开关设备、电抗器和变压器等部件。
可逆变流器额定值的依据是：变流器不论在整流状态下运行，还是在逆变状态下运行，都能满足其所有规定的负载条件。
半导体（包括其冷却装）的热时间常数远小于变流变压器和传动电动机的热时间常数。由于这个原因，在调速直流电动机传动的各种类型常规负载工作制中出现高的短时尖峰电流，相对于变流变压器和电动机而言，对半导体变流器本身具有更重要的意义。与变压器和电动机相比，短时尖峰电流使得半导体有较快的和相当高的温升。对于半导体器件而言，制造厂给出的最高结温是临界温度，超过这个温度会导致失控、故障或损坏。结温不能直接测量，但通过任何负载电流-时间曲线图，均可以计算。如果用户能够确定负载电流-时间曲线图，则制造广据此能够计算半导体的结温，以保证不超过充诈的最高结温。
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负载电流-时间曲线图总是可以作为额定值的基础。在本标准中应考虑两种应用形式，一种为变流器的负载条件是在所有叠加的负载之间获得平衡温度的情况；另一种为周期性可变负载，在循环周期内达不到热平衡。第1种应用形式由以下类型工作制定义：a）稳定负载工作制（见图4)；
b）尖峰间歇负载工作制（见图5)；c）间歇负载工作制（见图6)；
第2种应用形式由以下类型工作制定义：d）重复负载工作制（见图7)；
e）非重复负载工作制（见图8）。为避免混淆，有必要仔细区分变流器组额定值和变流设备额定值。因此，除额定直流电流IN之外，所有额定值只适用于如2.8所定义，包括像连接导体、开关设备、电抗器和变压器那些部件的半导体变流器组。应注意某些部件可能为多个变流器组所共用，此时，应相应地确定其额定值。这种情况并不影响所确定的额定值是设备（系统）的，面而不是部件的额定值。额定直流电流适用于变流设备，并用来作为变流器组所有额定值的标么值之基础。3.2额定直流电压
所设计变流器的直流电压须高于额定直流电压，以适应控制要求、允许调节的附加余量和交流电压波动。因此，变流变压器的额定视在功率可能大大超过变流装置的额定功率（见注）。除非另作规定，应计算理想空载电压，以满足3.2.1的要求。注，对用于励磁的各种变流器，为了增加励磁电流变化的速率，设计的直流电压通常要高于额定直流电压。3.2.1运行电压的限制
3.2.1.1额定性能的电压限制
当在变流设备或变流变压器（若包括的话）的端子上所测量的交流电源电压的稳态基波分放大于或等于额定值的100%，且等于或小于额定值的110%时，变流器的额定值性能应予以保证。在低于额定电压的100%作额定运行时，应由用户和供货者/制造厂之间协议。3.2.1.2不间断运行的电压限制
当交流电源供电电压的基波分量等于或大于额定电压的90%，且等于或小于额定电压的110%时，即使在逆变器运行期间，变流器也应保证连续运行。因为逆变器的良好换相由交流电源电压和瞬态直流电流共同起作用，所以在此电源电压下可能达不到额定性能。
3.3额定温度值
环境温度或冷却媒质温度的最高和最低极限应由用户规定，或制造厂在其投标时规定，这些温度设好按5℃的增量来确定。
如果不作另外说明，半导体变流器应能在下列条件下运行。3.3.1半导体装置和设备的额定度值3.3.1.1环境空气的温度极限
a）状态
贮存，
1)按GB/T4796(idtIEC60721)。
+70℃
所示极限适用于排除冷却液。
**如果设备中使用了电子电容器或蓄电池，此值应为一25℃。6
运行：
装有空调设备
+20℃
-33℃
GB/T3886.1--2001
+25℃
+40℃
+40℃
b）日平均环境空气温度不超过30℃c）年平均环境空气温度不超过20℃3K1
注：如果储存时有可能出现低温情况，则应采取预防措施，避免水分在机件上凝聚，防止冷冻。3.3.1.2运行时冷却流体的温度极限（包括空载时）流体
+40℃
+30℃
+30℃
注：所规定的最高湿度值是指由用户提供的冷却媒质的温度值，而不是已包括在变流器中的热转移循环媒质的温度。
3.3.2变流变压器的额定混度值
对于空气冷却广外设备，所设计的变流变压器应在环境空气温度不超过40C和任何24h的平均温度不超过30℃，年平均温度不超过20℃下运行。对于空气冷却户内设备，所设计的变流变压器应能在环境空气温度为40C以下运行。对于水冷设备，变流变压器应能在进口冷却水温不超过30C和任何24h的进口平均水温不超过25℃下运行。
用电阻变化来测量变流变压器绕组的允许温升，应不超过下列数值：充液式
绝缘等级
温升(K)
1）绝缘等级120表示热增强纸绝缘最热点的允许温度为120℃；220
2）超过1.0p.u.的电流只能在一个负载循环的基础上施加，以使负载的均方根值不超过变压器额定值，其中考虑了一个变压器可能供电几个变流器的情况。3）在按照上述第2)款承载的情况下，变流变压器应能承受与其相关联的变流器所规定的额定值。3.4确定半导体装置和设备额定电流-时间值的体系所有变流器，无论有没有变压器，都应依照下列5种工作制之一来确定，1）稳定负载工作制（见图4)
2）尖峰间欲负载工作制（见图5）；3）间款负载工作制（见图6)；
4）重复负载工作制（见图7)；
5）非重复负载工作制（见图8）。所有额定电流值是针对一个特定的工作制而言，如果一个半导体装置或设备设计在不同类型的工作制下运行，则应分别规定电流和时间值。值得注意的是，以上那些额定值同样适用于作为一个完整系统用于特定用途的设备，而不适用于该系统的任何特殊部件。
3.4.1公共变流变压器的额定电流即使个别变流器可能规定了以间歌工作制为基础.向两台或多台变流装置供电的公共变压器也可以用额定直流电流来规定。在合适的情况下，也可按3.5.1、3.5.2、3.5.3、3.5.4或3.5.5所给出的额定值基础来规定。
3.4.2双变流器的额定值
GB/T3886.1—2001
对于双半导体变流器的各变流器组，可规定不同的额定值，除非各变流器组的工作制相同。各变流器组的额定值应按3.5.13.5.2、3.5.3.3.5.4或3.5.5来确定。3.4.3工作制类型的确定
在调速直流电动机传动的应用中，负载的电流-时间曲线图形因电流值大小、持续时间和重复频率的变化，常常是非常复杂的。然而，分析负载的电流-时间曲线，通常将得出最合适的负载工作制类型，并以此作为额定电流的基础。
如果负载工作制变化，应检查此变化对系统所有部件的影响，同时可能需要调整控制装置和保扩元件。
3.5变流设备和变流器组的额定电流所有的电流额定值均适用于所规定的整个直流电压控制范围。3.5.1恒定负载工作制的额定电流对于这种情况，通常把负载的基本电流值规定为额定直流电流（Is一I.v）。其他基本值需经供货者和用户协议确定。见2.16和图4。
3.5.2尖峰间歇负载工作制的额定电流在这种情况下，额定直流电流不适用。尖峰间欧负载工件制的电流额定值应由供货者和用户协议，应规定尖峰电流的持续时问(tp)，尖峰电流的幅值(I,)和最小空载时间(t。)。见2.17和图5。
3.5.3间歇负载工作制的额定电流对于这种情况，通常把负载的基本电流规定为额定直流电流（I一Iav）。问歇负载工作制的电流额定值需经供货者和用户协议确定。应规定尖峰电流的持续时间（t）、尖峰电流的幅值（I）和基本负载电流（I）及其在基本负载下运行的最小时间（t）。尖峰电流（I,)的持续时间（t,)应使半导体结的温度不超过最高允许温度。见2.18和图6。
间歇负载工作制可由图11所示非重复负载工作制的相间曲线族来规定。在这种情况下，t，表示施加间歇负载的持续时间。
3.5.4重复负载工作制的额定电流变流设备的额定直流电流应规定为在最重负载工作制整个循环周期中所计算的负载电流的均方根值。通常，该电流相当于直流电动机的，或由变流设备供给电动机的额定连续电流。负载电流山各变流器组分担。
额定直流电流（1.0p.u.）指的是变流设备的额定直流电流，对于双变流器，它可能大大地超过各变流器组的均方根电流额定值。
对重复负载工作制.除额定直流电流外，还有两种定义额定值的方法。第1种方法见3.5.4.1，第2种方法见3.5.4.2。
3.5.4.1重复负载工作制的负载-时间曲线图在可能的情况下，变流器组的重复负载工作制由用户基于一个或几个合适的电流-时间曲线图来规定，因为这将得到最经济的设计。然后，这些电流-时间曲线图将成为用户和供货者之间技术要求的一部分，对于给定应用中的重复负载工作制，实际上就是变流器组的电流额定值。任何情况下，每一个变流器组都应规定工作制循环的持续时间（t、）、尖峰值（I,）、最小值（I、)平均值（Im），以及在整个工作制循环周期（t）内计算的负载电流均方根值（1.）（见图7和表1）。注：负载-时间曲线图不必包含异常情况下的余量，因为变流器设计在其他方面对这种异常情况提供了足够的保护。
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