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

、．

前「习

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/T3886-1983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的延伸和补充，因而该类产品与半导体变流器的共性要求，可按GB/T3859-1993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。

Gs/T3886.1-2001

IEC前言

1)国际电工委员会(I（EC）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间如有不一致之处，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│表决报告│二月法│表决报告│

2│2G(CO)3│22G(CO)5│22G(CO)6│22G(CO)7│

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。

中华人民共和国国家标准

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

idtIEC61136-1：1992

Semiconductorpowerconvertors-代替GB/T3886-1983

Adjustablespeedelectricdrivesystems-

Generalrequirements-

Part1:Ratingspecifications,particularly

ford.c.motordrives

概述

1.1范围和对象

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/T3859-1993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/T2900.33-1993电Z术语电力电子技术e（qvIEC60050(551):1982)

GB/T3859-1993半导体变流器e（qvIEC60146-1:1991)

GB/T4796-1984电T电子产品环境参数分类及其严酷程度分级n（eqIEC60721-1:1981)

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

(thyristorconvertorunitorthyristorconvertor)

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classificationofsemiconductorconvertors

中华人民共和国国家质f监督检验检疫总局2001一11一02批准2002一06-01实施

Gs1T38861-2001

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磁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)a

2.6单变流器singleconvertor

连接到直流系统的可逆变流器，其直流电流只能沿一个方向流动见（图2)0

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)0

双变流器通常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)

在电压一电流第1,4象限运行的那部分半导体变流器见（图2)0

2.8.2反向组双（向变流器的）reversesection(ofadoubleconvertorunit)

在电压一电流第2,3象限运行的那部分半导体变流器见（图3)0

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M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，建立稳态温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。

GB/'r3886.1-2001

图艺单变流器，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。

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l（aw)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I（dNM)，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负载的电流一时间曲线图current-timeloadchart

负载电流相对于时间的记录曲线。

2.16恒定负载1作制uniformloadduty

对于这种工作制，变流设备在足够长的时间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。

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一

图4恒定负载工作制的典型电流一时间曲线

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

GB/T3886门-2001

热平衡。图5说明了这种工作制。

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图5尖峰间歇负载工作制的典型电流一时间曲线图

2.18间歇负载工作制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。

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图6间歇负载工作制的典型电流一时间曲线图

2.19重复负载工作制repetitiveloadduty

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。

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图7重复负载工作制的典型电流一时间曲线图

2.20非重复负载工作制non-repetitiveloadduty

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。

GB/T38861-2001

图8非重复负载工作制的典型电流一时间曲线图

表1符号说明

tb＝基本负载周期

t,＝负载循环周期持（续时间）

to＝空载期

tp＝尖峰负载持续时间

t＝时间

Ib＝基本负载电流值

Ip＝尖峰负载电流值

IV=t。周期内负载电流最小值

Im=t，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

几N＝额定直流电流

Id二变流器组输出的直流电流

B;＝变流器考虑的温度，通常是指半导体器件的结温

IPMO＝在Iv=O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：

rN＝(RexIdN)Iro

式中：R。二半导体器件通态特性的电阻值。

r.＝半导体器件通态特性的门槛电压值。

3额定值

3.1概述

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（括其冷却装置）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一时间曲线图，均可以计算。

如果用户能够确定负载电流一时间曲线图，则制造厂据此能够计算半导体的结温，以保证不超过允

许的最高结温。

GB/T3886.1-2001

负载电流一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1作制见（图7);

e）非重复负载工作制见（图8)0

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IdN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，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

3.2.11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量大于或

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9000，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，这些温度最

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温度值

3.3.1.1环境空气的温度极限

a)状态最小最大级别）［

贮存‘一50Cx-450C1K3

运输‘一40"C’‘-x-700C2K4

1）按GB/"r4796(idtIEC60721)

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'C,

GBIT3886.1-2001

运行：

装有空调设备十20℃十250C3K1

室内＋5'C十40'C3K3