電力電子技術(shù)件整流電路PPT課件

1、1 第第3章章 整流電路整流電路 3.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 3.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 3.4 電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 3.8 整流電路相位控制的實(shí)現(xiàn)整流電路相位控制的實(shí)現(xiàn) 本章小結(jié)本章小結(jié) 2 第3章 整流電路引言 整流電路的分類(lèi)整流電路的分類(lèi)： 按組成的器件可分為不可控不可控、半控半控、全控全控三種。 按電路結(jié)

2、構(gòu)可分為橋式電路橋式電路和零式電路零式電路。 按交流輸入相數(shù)分為單相電路單相電路和多相電路多相電路。 按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為 單拍電路單拍電路和雙拍電路雙拍電路。 整流電路整流電路： 出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟?3 3.1 單相可控整流電路 返回返回 4 1.電路分析前提； 2.課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義 3.電路模型； 4.不同負(fù)載的各類(lèi)波形分析； 5.重要名詞的理解掌握； 6.相關(guān)數(shù)值計(jì)算； 7.元器件選擇； 8.習(xí)題、例題。 掌握內(nèi)容掌握內(nèi)容 3.1.1 單相半波可控整流電路 返回返回 5 1.開(kāi)關(guān)器件為理想器件，無(wú)開(kāi)通、關(guān)斷延時(shí)時(shí)間， 無(wú)功率損耗； 2

3、.iA=0，晶閘管關(guān)斷； iA0，晶閘管不關(guān)斷； 3.不考慮變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感； 4.換相過(guò)程是瞬時(shí)完成的； 5.電源為理想的50HZ正弦波； 6.不考慮變壓器的損耗； 電路分析前提電路分析前提 3.1.1 單相半波可控整流電路 返回返回 6 模擬放大電路中電壓和電流的符號(hào)模擬放大電路中電壓和電流的符號(hào) 直流分量（靜態(tài)值）：大寫(xiě)大注直流分量（靜態(tài)值）：大寫(xiě)大注 IB IC UBE UCE 總電量（瞬時(shí)值）：總電量（瞬時(shí)值）： 小寫(xiě)大注小寫(xiě)大注 iB iC uBE uCE 交流分量（瞬時(shí)值）：小寫(xiě)小注交流分量（瞬時(shí)值）：小寫(xiě)小注 ib ic ube uce 交流分量（有效值）：大寫(xiě)小注交

4、流分量（有效值）：大寫(xiě)小注 Ib Ic Ube Uce 7 瞬時(shí)值符號(hào)瞬時(shí)值符號(hào) u1 ：一次電壓瞬時(shí)值； u2：二次電壓瞬時(shí)值； ud ：直流輸出電壓瞬時(shí)值； id：直流輸出電流瞬時(shí)值； uVT：晶閘管承受的電壓瞬時(shí)值； iVT ：晶閘管流過(guò)的電流瞬時(shí)值； iVD ：二極管流過(guò)的電流瞬時(shí)值； i2：變壓器二次側(cè)電流瞬時(shí)值； 3.1.1 單相半波可控整流電路 課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義 返回返回 8 有效值符號(hào)有效值符號(hào) U1：一次電壓有效值；U2：二次電壓有效值； U：負(fù)載輸出電壓有效值；I：負(fù)載輸出電流有效值； I IVT VT: :流過(guò)晶閘管電流有效值； ；I I2 2:

5、:變壓器二次側(cè)電流有 效值; I IVDR VDR: :流過(guò)二極管電流有效值； 3.1.1 單相半波可控整流電路 課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義 返回返回 9 平均值符號(hào)平均值符號(hào) Ud：直流輸出電壓平均值； Id：直流輸出電流平均值； IdVT:流過(guò)晶閘管電流平均值； I IdVDR dVDR: :流過(guò)二極管電流平均值; 3.1.1 單相半波可控整流電路 課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義課本中的標(biāo)識(shí)符號(hào)定義 返回返回 10 3.1.1 單相半波可控整流電路 圖3-1 單相半波可控整流電路及波形 1 1）帶電阻負(fù)載的工作情況）帶電阻負(fù)載的工作情況 變壓器T起變換電壓和 電氣隔離的作用。 電阻負(fù)載

6、的特點(diǎn)電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓 與電流成正比，兩者波 形相同。 w w w wt T VT R 0 a) u1u2 u VT ud id wt1p 2 p t t t u2 ug ud u VT a q 0 b) c) d) e) 0 0 電路模型 波形分析 返回返回 11 3.1.1 單相半波可控整流電路 通過(guò)控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)控制直流輸出控制直流輸出 電壓大小電壓大小的方式稱(chēng)為相位控制方式相位控制方式，簡(jiǎn)稱(chēng)相控相控 方式方式。 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值為直流輸出電壓平均值為 p a a a p ww p2 cos1 45. 0)cos1 ( 2 2 )(sin2 2 1

7、2 2 2d U U ttdUU (3-1) VT的的a 移相范圍為移相范圍為0180 返回返回 12 wt ud a a q q a a：從晶閘管開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā) 脈沖止的電角度，用a表示，也稱(chēng)觸發(fā)角、觸發(fā)延觸發(fā)角、觸發(fā)延 遲角遲角或或控制角?？刂平?。 q q：即晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度，即晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度，稱(chēng)導(dǎo)稱(chēng)導(dǎo) 通角。通角。 3.1.1 單相半波可控整流電路 l兩個(gè)重要的基本概念：兩個(gè)重要的基本概念： 返回返回 13 思考以下問(wèn)題思考以下問(wèn)題： 1. 負(fù)載R上流過(guò)的電流平均值表達(dá)式。（輸出電流） 2. 負(fù)載R上流過(guò)的電流有效值表達(dá)式。 3. 晶閘管上

8、流過(guò)的電流有效值表達(dá)式。 4. 變壓器二次側(cè)流過(guò)的電流有效值表達(dá)式。 5. 變壓器（電源）供給的有功功率表達(dá)式。 6. 變壓器提供的視在功率表達(dá)式。 7. 計(jì)算這些參數(shù)的意義所在。（有效值、平均值） 3.1.1 單相半波可控整流電路 返回返回 14 3.1.1 單相半波可控整流電路 2) 帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 圖3-2 帶阻感負(fù)載的 單相半波電路及其波形 阻感負(fù)載的特點(diǎn)阻感負(fù)載的特點(diǎn)：電感對(duì)電流變化有 抗拒抗拒作用，使流過(guò)的電流不發(fā)生突變。 返回返回 在u2負(fù)半周，L維持晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間如 果越接近晶閘管在u2正半周導(dǎo)通的時(shí)間， ud中負(fù)的部分就越接近正的部分，平均平均 值

9、值Ud越接近零。越接近零。 電路中加接一續(xù)流二極管！電路中加接一續(xù)流二極管！ 電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)間，使 ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時(shí) 相比，其平均值Ud下降。 （iA=0，晶閘管關(guān)斷；，晶閘管關(guān)斷； iA0，晶閘管不關(guān)斷），晶閘管不關(guān)斷） 15 3.1.1 單相半波可控整流電路 3）加續(xù)流二極管的）加續(xù)流二極管的 u2 ud id u VT iVT Id Id wt1wt wt wt wt wt wtO O O O O O p- a p+ a b) c) d) e) f) g) iVD R a) 圖3-4 單相半波帶阻感負(fù)載 有續(xù)流二極管的電路及波形 當(dāng)u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，VDR

10、導(dǎo)通，ud 為零，VT承受反壓關(guān)斷。 L儲(chǔ)存的能量保證了u2過(guò)零變負(fù) 時(shí)，電流id在L-R-VDR回路中流 通，此過(guò)程稱(chēng)為續(xù)流續(xù)流。 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id） ddVT 2 II p ap （2-5） d 2 dVT 2 )( 2 1 ItdII p ap w p p a （2-6） ddVDR II p ap 2 （2-7） d 2 2 dVD 2 )( 2 1 R ItdII p ap w p ap p （2-8） 返回返回 16 3.1.1 單相半波可控整流電路 VT的a 移相范圍為0180 。 簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分 量，造成變壓器鐵芯直流磁化。 實(shí)

11、際上很少應(yīng)用此種電路。 分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。 單相半波可控整流電路的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗喟氩煽卣麟娐返奶攸c(diǎn)： 返回返回 17 3.1.2 單相橋式全控整流電路 1) 帶電阻負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況 a) u (i ) p wt wt wt0 0 0 i2 ud id b) c) d) dd aa uVT 1,4 圖3-5 單相全控橋式 帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 工作原理及波形分析工作原理及波形分析 VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在 u2正半周承受電壓u2，得到 觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零 時(shí)關(guān)斷。 VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂， 在u2正半周承受電壓-u2，得 到觸

12、發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò) 零時(shí)關(guān)斷。 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 返回返回 18 3.1.2 單相橋式全控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 p a aa p ww p2 cos1 9 . 0 2 cos122 )( dsin2 1 2 2 2d U U ttUU （3-9） a 角的移相范圍為0180 。 向負(fù)載輸出的平均電流值為： 流過(guò)晶閘管的電流平均值只有 輸出直流平均值的一半，即： 2 cos1 45.0 2 1 2 ddVT a R U II （3-10） 2 cos1 9 . 0 2 cos122 22d d aa p R U R U R U I (3-11) p wt wt wt0 0 0 i2 u

13、d id b) c) d) dd aa uVT 1,4 返回返回 19 3.1.2 單相橋式全控整流電路 流過(guò)晶閘管的電流有效值： 變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等： 由式（3-12）和式（3-13）得： 不考慮變壓器的損耗時(shí)，要 求變壓器的容量 S=U2I2。 p ap a p ww p p a 2sin 2 1 2 )(d)sin 2 ( 2 1 2 2 2 VT R U tt R U I（3-12） p ap a p ww p p a 2sin 2 1 )()sin 2 ( 1 2 2 2 2 R U tdt R U II（3-13） II 2 1 VT （3-14）

14、 p wt wt wt0 0 0 i2 u d id b) c) d) dd aa u VT 1,4 返回返回 U2：二次電壓有效值； 20 3.1.2 單相橋式全控整流電路 2）帶阻感負(fù)載的工作情況）帶阻感負(fù)載的工作情況 u2 O wt O wt O wt ud id i2 b) O wt O wt uVT 1,4 Owt Owt Id Id Id Id Id iVT 2,3 iVT 1,4 圖3-6 單相全控橋帶 阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平 均值不變。 假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id 連續(xù)且波形近似為一水平線(xiàn)。 u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，晶閘管VT1和VT4 并不關(guān)斷。（

15、因?yàn)橛欣m(xù)流) 至t=+a 時(shí)刻，VT2和VT3導(dǎo)通， VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過(guò) VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2 和VT3上，此過(guò)程稱(chēng)換相換相，亦稱(chēng) 換流換流。 返回返回 （iA=0，晶閘管關(guān)斷；，晶閘管關(guān)斷； iA0，晶閘管不關(guān)斷），晶閘管不關(guān)斷） 21 3.1.2 單相橋式全控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 ap a aa p ww p cos9 . 0cos 22 )(dsin2 1 222d UUttUU （3-15） 晶閘管移相范圍為090 。 晶閘管導(dǎo)通角與a無(wú)關(guān)，均為180。 電流的平均值和有效值： 變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相 位由a角決定，有

16、效值I2=Id。 ddT 2 1 II ddT 707. 0 2 1 III 晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 2 2U 2 O wt O wt O wt ud id i2 b) O wt O wt uVT 1,4 Owt Owt Id Id Id Id Id iVT 2,3 iVT 1,4 返回返回 22 3.1.2 單相橋式全控整流電路 3） 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 圖3-7 單相橋式全控整流電路接反 電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 在|u2|E時(shí)，才有晶閘管承 受正電壓，有導(dǎo)通的可能。 在a 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。 導(dǎo)通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，id

17、即降至0使得 晶閘管關(guān)斷，此后ud=E。 R Eu i d d 與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電， 稱(chēng)為停止導(dǎo)電角， 2 1 2 sin U E （2-16） b) id O E ud wt Id Owt aq 返回返回 23 3.1.2 單相橋式全控整流電路 當(dāng) 30 的的情況情況（圖3-14 ） 特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo) 通角小于120 。 b) c) d) e) f) u2 uaubuc a =0 O wt1wt2wt3 uG O ud O O uabuac O iVT 1 uVT 1 wt wt wt wt wt a) R 返回返回 39 圖3-13 三相半波可控整流電

18、路，電阻負(fù) 載， a=30時(shí)的波形a =30u2 uaubuc Owt Owt Owt O wt Owt uG ud uabuac wt1 iVT 1 uVT 1 uac 返回返回 40 圖3-14 三相半波可控整流電路，電阻負(fù)三相半波可控整流電路，電阻負(fù) 載，載， a=60=60 時(shí)的波形時(shí)的波形 w w t t wt wt a =60 u2 uaubuc O O O O uG ud iVT 1 返回返回 41 3.2.1 三相半波可控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 由于負(fù)載電流連續(xù)， Ud可由式（3-18）求出，即 2 1.17cosUUa d Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖 3-15中的曲線(xiàn)

19、2所示。如果 負(fù)載中的電感量不是很大， Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線(xiàn) 1和2之間，曲線(xiàn)3給出了這 種情況的一個(gè)例子。 0306090120150 0.4 0.8 1.2 1.17 3 2 1 a/( ) Ud/U2 圖3-15 三相半波可控整流電路 Ud/U2隨a變化的關(guān)系 1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載 返回返回 42 3.2.1 三相半波可控整流電路 aa p ww p a p a p cos17.1cos 2 63 )(sin2 3 2 1 22 6 5 6 2d UUttdUU （3-18） 當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為 。 2d0d 17.1UUU 22 6 33 2 2sin

20、()1 cos()0.675 1 cos() 2266 UUtdtU p p a pp wwaa pp d (3-19) 整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算 a30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有： a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此 時(shí)有： 返回返回 43 3.2.1 三相半波可控整流電路 負(fù)載電流平均值為 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線(xiàn)電壓峰值， 即 晶閘管陽(yáng)極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二 次相電壓的峰值，即 R U I d d （3-20） 222RM 45. 2632UUUU （3-21） 2 2UU FM （3-22） 返回返回 44 3.2.1 三相半波可控整流

21、電路 2）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載 圖3-16 三相半波可控整流電路，阻 感負(fù)載時(shí)的電路及a =60時(shí)的波形 特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大， id波形基本平直。 a30時(shí)：整流電壓波形與 電阻負(fù)載時(shí)相同。 ( (u ud d 波形中沒(méi)有機(jī)會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分）波形中沒(méi)有機(jī)會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分） a30時(shí)（如a=60 時(shí)，波 形如圖3-16所示）。 u2過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到 VT2的脈沖到來(lái)，才換流， ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。 id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn) 化分析及定量計(jì)算，可將id近 似為一條水平線(xiàn)。 阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為 90。 ud ia uaubuc ib ic id u ac O wt O wt O

22、 O wt O Owt a wt wt 動(dòng)畫(huà)演示 返回返回 “被被”續(xù)流部分續(xù)流部分 45 3.2.1 三相半波可控整流電路 相電壓電壓波形 線(xiàn)電壓電壓波形 46 3.2.1 三相半波可控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 由于負(fù)載電流連續(xù)， Ud可由式（3-18）求出，即 2 1.17cosUUa d Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖 3-15中的曲線(xiàn)2所示。如果 負(fù)載中的電感量不是很大， Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線(xiàn) 1和2之間，曲線(xiàn)3給出了這 種情況的一個(gè)例子。 0306090120150 0.4 0.8 1.2 1.17 3 2 1 a/( ) Ud/U2 圖3-15 三相半波可控整流電路 U

23、d/U2隨a變化的關(guān)系 1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載 返回返回 47 2.2.1 三相半波可控整流電路 變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 晶閘管的額定電流為 晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線(xiàn) 電壓峰值 三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流 中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。 ddVT2 577. 0 3 1 IIII （3-23） d VT VT(AV) 368. 0 57. 1 I I I （3-24） 2RMFM 45. 2UUU（3-25） 返回返回 48 3.2.2 三相橋式全控整流電路 三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路 共陰極組共陰極組陰 極連接在一起的 3個(gè)晶

24、閘管（VT1， VT3，VT5） 共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組陽(yáng) 極連接在一起的 3個(gè)晶閘管（VT4， VT6，VT2） 圖3-17 三相橋式 全控整流電路原理圖 導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6 返回返回 49 3.2.2 三相橋式全控整流電路 1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況 當(dāng)a60 時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形 與ud波形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖： a =0 （圖318 ） a =30 （圖319） a =60 （圖320） 當(dāng)a60 時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不 能出現(xiàn)負(fù)值 波形圖： a =90 （ 圖321） 帶電阻負(fù)載時(shí)三相

25、橋式全控整流電路a角的移相范 圍是120 動(dòng)畫(huà)演示 返回返回 50 3.2.2 三相橋式全控整流電路 晶閘管及輸出整流電壓的情況如表31所示 時(shí) 段IIIIIIIVVVI 共陰極組中導(dǎo)通 的晶閘管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共陽(yáng)極組中導(dǎo)通 的晶閘管 VT6VT2VT2VT4VT4VT6 整流輸出電壓udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 請(qǐng)參照?qǐng)D318 返回返回 51 3.2.2 三相橋式全控整流電路 （2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位

26、依次差60。 共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽(yáng)極組 VT4、VT6、VT2也依次差120。 同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6， VT5與與VT2，脈沖相差180。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn) （1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中 共陰極組和共陽(yáng)極組各1，且不 能為同1相器件。 返回返回 52 3.2.2 三相橋式全控整流電路 （3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該 電路為6脈波整流電路。 （4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖 可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā) 一種是雙脈沖觸發(fā)（常用） (5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同

27、，晶閘管 承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn) 返回返回 53 a60 時(shí)時(shí)（a =0 圖322；a =30 圖323） ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。 各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓ud波形 晶閘管承受的電壓波形 3.2.2 三相橋式全控整流電路 2) 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 主要 包括 a 60 時(shí)（時(shí)（ a =90圖324） 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。 電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a角移相 范圍為90 。 區(qū)別在于：得到的負(fù)載

28、電流id波形不同。 當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id的波形可近似為一條水平線(xiàn)。 動(dòng)畫(huà)演示 返回返回 54 3.2.2 三相橋式全控整流電路 3) 定量分析定量分析 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻 負(fù)載a60 時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且a 60時(shí)，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為 ：Id=Ud /R aww p a p a p cos34.2)(sin6 3 1 2 3 2 3 2d UttdUU （3-26） ) 3 cos(134.2)(sin6 3 2 3 2d a p ww p p a p UttdUU （3-27） 返回返回 55 3.2.2 三相橋式全控整流電路 當(dāng)

29、整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負(fù) 載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，其有效 值為： dddd IIIII816. 0 3 2 3 2 )( 3 2 2 1 22 2 pp p （3-28） 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。 接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路 工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流 波形均相同。 僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為： R EU I d d （3-29） 式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。 返回返回 56 ik=ib是逐漸增大的， 而ia=Id-ik是逐漸減小的。 當(dāng)i

30、k增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1 關(guān)斷,換流過(guò)程結(jié)束。 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響， 該漏感可用一個(gè)集中的電感LB表示。 現(xiàn)以三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣。 VT1換相至VT2的過(guò)程： 因a、b兩相均有漏感，故ia、 ib均不能突變。于是VT1和VT2 同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相 短路，在兩相組成的回路中產(chǎn) 生環(huán)流ik。 圖3-25 考慮變壓器漏感時(shí)的 三相半波可控整流電路及波形 ud id wtO wtO g iciaibiciaId uaubuc a 返回返回 57 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 換相重疊角換相重疊角g g換相

31、過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，用 電角度g g表示。 g g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1）Id越大則g g 越大； （2）XB越大g g 越大； （3） 當(dāng)a a90 時(shí)，a a 越小g g 越大。 1）定性分析可得以下結(jié)論： 返回返回 58 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 換相過(guò)程中，整流電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì) 應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。 換相壓降與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值 降低的多少。 2d d d d bak Bb k Bad uu t i Lu t i Luu （3-30） dB 0 B 6 5 6 5B 6 5 6 5Bbb 6 5 6 5dbd 2 3 d 2 3 )(

32、d d d 2 3 )(d) d d ( 2 3 )(d)( 3/2 1 IXiLt t i L t t i LuutuuU I p w p w p w p w p p ga p a p ga p a p ga p a d k k k （3-31） 2）定量分析可得以上結(jié)論（略） 返回返回 59 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路 的影響 換相重疊角g g的計(jì)算 B 2 Bab 2 ) 6 5 sin(6 2)( d d L tU Luu t i p w k 由上式得： ) 6 5 sin( 2 6 d d B 2 p w w t X U t ik 進(jìn)而得出： ) 6 5 cos(cos 2 6 )

33、(d) 6 5 sin( 2 6 B 2 6 5 B 2 p waw p w w p a t X U tt X U i t k （3-32） （3-33） （3-34） 返回返回 60 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路 的影響 由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得： ) 6 5 cos(cos 2 6 )(d ) 6 5 sin( 2 6 B 2 6 5 B 2 p waw p w w p a t X U tt X U i t k 當(dāng) 時(shí)， ，于是 6 5p gawt dk Ii g g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 當(dāng)a a90 時(shí)，a a

34、 越小g g 越大。 )cos(cos 2 6 B 2 d gaa X U I （3-35） 2 dB 6 2 )cos(cos U IX gaa（3-36） 返回返回 61 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響 d U d B I X p d B 2 I X p d B 2 3 I X p d B 3 I X p d B 2 I mX p )cos(cosgaa 2 Bd 2U XI 2 Bd 2 2 U XI 2 dB 6 2 U IX 2 dB 6 2 U IX m U XI p sin2 2 Bd 電路形式 單相 全波 單相全

35、 控橋 三相 半波 三相全 控橋 m脈波 整流電路 表3-2 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算 2 3U 2 3U 注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分?，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所 列通用公式不適用； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路， 故其m=6，相電壓按 代入。 2 3U 2 3U 返回返回 62 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論: 出現(xiàn)換相重疊角g g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。 整流電路的工作狀態(tài)增多。 晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開(kāi)通。 有時(shí)人為串入進(jìn)線(xiàn)電抗器以抑制晶閘管的di/dt。

36、換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可 能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。 返回返回 63 3.4 電容濾波的不可控整流電路 返回返回 64 3.4 電容濾波的不可控整流電路 在交直交變頻器、不間斷電源、開(kāi)關(guān)電源等應(yīng)用 場(chǎng)合中，大量應(yīng)用。 最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。 由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，故也 稱(chēng)這類(lèi)電路為二極管整流電路。 65 3.4.1電容濾波的單相不可控整 流電路 常用于小功率單相交流輸入的場(chǎng)合，如目前大量普及 的微機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品中。 l 工作原理及波形分析工作原理及波形分析 圖3-26 電容濾波的單相橋

37、式不可控整流電路及其工作波形 a) 電路 b) 波形 b) 0 i u d q p 2p wt i,u d a) + R C u 1 u 2 i 2 VD 1 VD 3 VD 2 VD 4 i d i C i R u d 返回返回 66 2.4.1電容濾波的單相不可控整 流電路 感容濾波的二極管整流電路感容濾波的二極管整流電路 實(shí)際應(yīng)用為此情況，但分析復(fù)雜。 ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，這 對(duì)于電路的工作是有利的。 圖3-29 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形 a） 電路圖 b）波形 a) b) u2 ud i2 0 q p wt i2,u2,ud 返回返回 67

38、3.4.2電容濾波的三相不可控整 流電路 l基本原理基本原理 某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線(xiàn)電壓中最 大的一個(gè)，該線(xiàn)電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。 當(dāng)沒(méi)有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī) 律下降。 圖3-30 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形 a)b) O ia ud id ud uabuac 0q wt p p 3 wt 返回返回 68 3.4.2電容濾波的三相不可控整 流電路 R/XC的值與負(fù)載電流斷續(xù)和連續(xù)的關(guān)系； Ud的值。 圖3-30 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形 a)b) O ia ud id ud uabuac 0q wt p p 3

39、wt 返回返回 69 3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路 考慮實(shí)際電路中存在的交流側(cè)電感以及為抑制沖擊 電流而串聯(lián)的電感時(shí)的工作情況： 圖3-32 考慮電感時(shí)電容濾波的三相橋式整流電路及其波形 a）電路原理圖 b）輕載時(shí)的交流側(cè)電流波形 c）重載時(shí)的交流側(cè)電流波形 b) c) ia ia O O w t w t 返回返回 70 思考問(wèn)題： 注意：可控整流電路不宜在直流側(cè)接大電注意：可控整流電路不宜在直流側(cè)接大電 容濾波！容濾波！ 問(wèn)：?jiǎn)枺?1）請(qǐng)分析以上原因； 2）可控整流電路如何考慮濾波問(wèn)題？ 71 補(bǔ)充知識(shí)：整流電路（器）基本的 性能指標(biāo) 1、電壓諧波系數(shù)或紋波系數(shù)RF; 2、電壓脈動(dòng)

40、系數(shù)Sn; 3、輸入電流總畸變率THD； 4、輸入功率因數(shù)PF。 72 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)（了解） 返回返回 73 3.5 整流電路的諧波和功率因 數(shù)引言 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶 來(lái)的諧波(harmonics)和無(wú)功(reactive power)問(wèn)題日益 嚴(yán)重，引起了關(guān)注。 無(wú)功的危害： 導(dǎo)致設(shè)備容量增加。 使設(shè)備和線(xiàn)路的損耗 增加。 線(xiàn)路壓降增大，沖擊 性負(fù)載使電壓劇烈波 動(dòng)。 諧波的危害： 降低設(shè)備的效率。 影響用電設(shè)備的正常工作。 引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧 波放大，加劇危害。 導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的 誤動(dòng)作。 對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。 返回返回 74

41、 3.5.1 諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ) 1） 諧波諧波 對(duì)于非正弦波電壓，滿(mǎn)足狄里赫利條件，可分解 為傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)： n次諧波電流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示 （3-57） 電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic distortion）定義為 （3-58） %100 1 I I HRI n n %100 1 I I THD h i 正弦波電壓可表示為：)sin(2)( u tUtuw 基波（fundamental）頻率與工頻相同的分量 諧波諧波頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量 諧波次數(shù)諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比 返回返回 75 3.5

42、.1 諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ) 2） 功率因數(shù)功率因數(shù) 正弦電路中的情況 電路的有功功率有功功率就是其平均功率平均功率： p w p 2 0 cos)( 2 1 UItuidP （3-59） 視在功率視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI （3-60） 無(wú)功功率無(wú)功功率定義為： Q=U I sin （3-61） 功率因數(shù)功率因數(shù)l 定義為有功功率P和視在功率S的比值： S P l （3-62） 此時(shí)無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān) 系： 222 QPS （3-63） 功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差 決定的：l l =cos （3-64） 返回返回 76 3.5.1 諧波和無(wú)功

43、功率分析基礎(chǔ) 非正弦電路中的情況 有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功 率因數(shù)仍由式 定義。 不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、電流為非正弦波的情況 有很大的實(shí)際意義。 S P l 非正弦電路的有功功率 ：P=U I1 cos 1 （3-65） 功率因數(shù)功率因數(shù)為： 11 111 coscos cos l I I UI UI S P （3-66） 基波因數(shù)基波因數(shù)n =I1 / I，即基波電流有效值和總電流有效值之比 位移因數(shù)位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）cos 1 功率因數(shù)由基波電流相移基波電流相移和電流波形畸變電流波形畸變這兩個(gè)因素共 同決定的。 返回返回 77 3.5.1 諧

44、波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ) 非正弦電路的無(wú)功功率 定義很多，但尚無(wú)被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義。 一種簡(jiǎn)單的定義是仿照式（2-63）給出的： （3-67） 22 PSQ 無(wú)功功率Q反映了能量的流動(dòng)和交換，目前被較廣泛的接受。 返回返回 78 2.5.2 帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 1) 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，帶阻感負(fù)載，直流 電感L為足夠大（電流i2的波形見(jiàn)圖2-6） i 2 O wt d LL L ,5,3,1,5,3,1 2 sin2sin 14 )5sin 5 1 3sin 3 1 (sin 4 n n n tnItn n I tttI

45、i ww p www p d d （3-72） 變壓器二次側(cè)電流諧波分析： pn I I n d 22 n=1,3,5, （3-73） 電流中僅含奇次諧波。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的 比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。 返回返回 79 2.5.2 帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 功率因數(shù)為 aa p llcos9.0cos 22 cos 1 1 1 I I （3-77） 功率因數(shù)計(jì)算功率因數(shù)計(jì)算 返回返回 80 2.5.2 帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 2）三相橋式全控整流電路）三相橋式全控整流電路 圖3-23 三相橋式全控整流電路 帶阻感負(fù)載a=30時(shí)的波形

46、 阻感負(fù)載，忽略換相 過(guò)程和電流脈動(dòng)，直 流電感L為足夠大。 以a a =30為例，此時(shí)， 電 流 為 正 負(fù) 半 周 各 120的方波，其有效 值與直流電流的關(guān)系 為： d 3 2 II （2-78） t ud1 a = 30 ud2 ud uabuacubcubaucaucbuabuac wtO wO wtO wtO id ia wt1 uaubuc d 3 2 II （2-78） 返回返回 81 2.5.2 帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 變壓器二次側(cè)電流諧波分析：變壓器二次側(cè)電流諧波分析： 電流基波和各次諧波有效值分別為 ,3,2,1,16, 6 6 d d1 kknI n

47、I II n p p （3-80） 電流中僅含6k1（k為正整數(shù)）次諧波。 各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為 諧波次數(shù)的倒數(shù)。 功率因數(shù)計(jì)算功率因數(shù)計(jì)算 功率因數(shù)為： aa p llcos955.0cos 3 cos 1 1 1 I I （3-83） 返回返回 82 2.5.3 電容濾波的不可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 1) 單相橋式不可控整流電路單相橋式不可控整流電路 實(shí)用的單相不可控整流電路采用感容濾波。 電容濾波的單相不可控整流電路交流側(cè)諧波組成有如下 規(guī)律： 諧波次數(shù)為奇次。 諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。 諧波與基波的關(guān)系是不固定的。 越大，則諧波越小。LCw 關(guān)

48、于功率因數(shù)的結(jié)論如下： 位移因數(shù)接近1，輕載超前，重載滯后。 諧波大小受負(fù)載和濾波電感的影響。 返回返回 83 2.5.3 電容濾波的不可控整流電路 交流側(cè)諧波分析 2) 三相橋式不可控整流電路三相橋式不可控整流電路 實(shí)際應(yīng)用的電容濾波三相不可控整流電路中通常有濾波電感。 交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律： 諧波次數(shù)為6k1次，k =1，2，3。 諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。 諧波與基波的關(guān)系是不固定的。 關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下： 位移因數(shù)通常是滯后的,但與單相時(shí)相比,位移因數(shù)更接近1。 隨負(fù)載加重（wRC的減小），總的功率因數(shù)提高；同時(shí)，隨 濾波電感加大

49、，總功率因數(shù)也提高。 返回返回 84 3.5.4 整流輸出電壓和電流的諧波分析 整流電路的輸出電壓中主要成分為直流，同時(shí)包含各 種頻率的諧波，這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的。 圖3-33 a =0時(shí)，m脈波 整流電路的整流電壓波形 a a =0 時(shí)，m脈波整流電路的整 流電壓和整流電流的諧波分析。 整流輸出電壓諧波分析整流輸出電壓諧波分析 整流輸出電流諧波分析整流輸出電流諧波分析 詳見(jiàn)書(shū)詳見(jiàn)書(shū)P72 0 . 8 0 . 9 1 圖 2-33 0 . 8 1 ud wtO p m p m 2p m U 2 2 返回返回 85 3.5.4 整流輸出電壓和電流的諧波分析 a =0時(shí)整流電壓、電流中的

50、諧波有如下規(guī)律： m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3.）次， 即m的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定， 也為mk次。 當(dāng)m一定時(shí)，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，表明 最低次（m次）諧波是最主要的，其它次數(shù)的諧波相對(duì) 較少；當(dāng)負(fù)載中有電感時(shí)，負(fù)載電流諧波幅值dn的減小 更為迅速。 m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓 紋波因數(shù)迅速下降。 返回返回 86 3.5.4 整流輸出電壓和電流的諧波分析 a a 不為不為0 時(shí)的情況時(shí)的情況： 整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜， 下面只說(shuō)明諧波電壓與a a 角的關(guān)系。 030120 150 18060 0.1

51、0.2 0.3 90 n=6 n=12 n=18 a/() U2L cn 2 圖3-34 三相全控橋電流連續(xù)時(shí)， 以n為參變量的與a a 的關(guān)系 以n為參變量，n次諧波幅值對(duì)a a 的關(guān)系如圖2-34所示： 當(dāng)a a 從0 90 變化時(shí)，ud的諧波 幅值隨a a 增大而增大， a a =90 時(shí) 諧波幅值最大。 a a 從90 180之間電路工作于有 源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值 隨a a 增大而減小。 返回返回 87 3.6 大功率可控整流電路（不講） 返回返回 88 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 返回返回 89 3.7.1 逆變的概念 1) 什么是逆變？為什么要逆變？什么是逆變？為

52、什么要逆變？ 逆變（Invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整流的逆過(guò) 程。 逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。 有源逆變電路逆變電路的交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。 應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速 以及高壓直流輸電等。 無(wú)源逆變電路逆變電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直 接接到負(fù)載，將在第5章介紹。 對(duì)于可控整流電路，滿(mǎn)足一定條件一定條件可工作于有源逆變狀態(tài)， 其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。 返回返回 90 3.7.1 逆變的概念 2) 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn) 圖3-44 直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn) a）

53、兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG EM b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM EG c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路 兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，若回 路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。 從從“P=UI0發(fā)出功率發(fā)出功率”來(lái)分析能量來(lái)分析能量 的流轉(zhuǎn)方向的流轉(zhuǎn)方向。 返回返回 91 3.7.1 逆變的概念 3) 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī) 圖3-45 單相全波電路的整流和逆變 交 流 電 網(wǎng) 輸 出 電 功 率 電 動(dòng) 機(jī) 輸 出 電 功 率 a) b) u10udu20u10 a O Owt wt Id id UdEM u10 ud u20u10 O O wt

54、 wt Id id Ud /2，使Ud為負(fù)值。p 思考：什么樣的電路可能工作于有源逆變狀態(tài)呢？思考：什么樣的電路可能工作于有源逆變狀態(tài)呢？ 半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud 不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電 動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。 返回返回 93 3.7.2三相橋整流電路的有源逆變 工作狀態(tài) 逆變和整流的控制逆變和整流的控制：控制角 a a 不同 0a a p p /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 p p /2 a a p p /2時(shí)的控制角用pp a a = b b表示，b b 稱(chēng)為逆變角逆變角。 逆變角b b和控制角a a的計(jì)量方向相反，其大小自b =0的 起始點(diǎn)向

55、左方計(jì)量。 思考：逆變狀態(tài)的波形分析、相關(guān)參數(shù)計(jì)算工作如何開(kāi)展？思考：逆變狀態(tài)的波形分析、相關(guān)參數(shù)計(jì)算工作如何開(kāi)展？ 返回返回 94 3.7.2三相橋整流電路的有源逆變 工作狀態(tài) 三相橋式電路工作于有源逆變狀態(tài)，不同逆變角時(shí)的 輸出電壓波形及晶閘管兩端電壓波形如圖2-46所示。 圖3-46 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形 uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubc uaubucuaubucuaubucuaubu2 ud wt O wtO b = p 4 b = p 3 b = p 6 b = p

56、 4 b = p 3 b = p 6 wt1wt3wt2 返回返回 95 3.7.2三相橋整流電路的有源逆變工 作狀態(tài) 有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算： R EU I d輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即 22 2.34cos1.35cos dL UUUbb （3-105） 每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p p/3，故流過(guò)晶閘管的電流有效值為： d d VT I I I577. 0 3 （3-106） 從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為： dMdd IEIRP 2 （3-107） 當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值， 表示功率由直流電源輸送到交流電源。 （3-108） 在三相橋式電路中，變壓

57、器二次側(cè)線(xiàn)電流的有效值為： ddVT IIII816.0 3 2 2 2 返回返回 96 3.7.3 逆變失敗與最小逆變角的限制 逆變失敗逆變失?。孀冾嵏玻?逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘 管電路短路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變 成順向串聯(lián)順向串聯(lián)，形成很大短路電流短路電流。 觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分 配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正 常換相。 晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。 交流電源缺相或突然消失。 換相的裕量角不足，引起換相失敗。 1) 逆變失敗的原因逆變失敗的原因 返回返回 97 3.7.3 逆變失敗與

58、最小逆變角的限制 換相重疊角的影響： 圖3-47 交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過(guò)程的影響 當(dāng)b g 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶 閘管能承受反壓而關(guān)斷。 如果b g 時(shí)（從圖3-47右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘 管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆 變失敗。 ud O O id wt wt uaubucuaub p b g b g iVT 1 iVTiVT 3 iVTiVT 3 22 返回返回 98 3.7.3 逆變失敗與最小逆變角的限制 2) 確定確定最小逆變角最小逆變角b bmin的依據(jù)的依據(jù) 逆變時(shí)允許采用的最小逆變角b b 應(yīng)等于 b bmin= +g g+q

59、q （3-109） 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度 g g 換相重疊角 q q安全裕量角 tq大的可達(dá)200300ms，折算到電角度約45。 隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。 最小逆變角一般約取值為30 35 。 返回返回 99 3.8 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 100 3.8 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制引言 相控電路：相控電路： 晶閘管可控整流電路，通過(guò)控制觸發(fā)角a a的大小即控制觸發(fā) 脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小。 采用晶閘管相控方式時(shí)的交流電力變換電路和交交變頻電路 （第6章）。 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a a的大 小在正確的時(shí)刻

60、向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。 晶閘管相控電路，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。 大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體管觸發(fā)電路， 其中以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。 返回返回 101 3.8.1 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電 路 圖2-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 102 （1）脈沖形成和放大環(huán)節(jié)）脈沖形成和放大環(huán)節(jié) 103 （2）鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)）鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) 104 （3）同步環(huán)節(jié)）同步環(huán)節(jié) 105 3.8.1 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電 路 同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié) 同步同步要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相 同且相位關(guān)系確定。 鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。 V2開(kāi)關(guān)