電力電子技術(shù)第3章b

1、第第 2 2 頁頁第第 3 3 頁頁考慮包括變壓器考慮包括變壓器漏感漏感(也稱為漏也稱為漏抗抗)在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感可用一個(gè)集中的電感該漏感可用一個(gè)集中的電感LB表示。在許多情況下，表示。在許多情況下， LB不能不能忽略，它使得電流換相過程不忽略，它使得電流換相過程不能瞬時(shí)完成。能瞬時(shí)完成。1、以三相半波電路為例：、以三相半波電路為例：VT1換相至換相至VT2的過程：的過程：RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc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線圈所產(chǎn)生的磁力線

2、不能都通線圈所產(chǎn)生的磁力線不能都通過次級(jí)線圈，因此產(chǎn)生漏磁過次級(jí)線圈，因此產(chǎn)生漏磁的電感稱為漏感。的電感稱為漏感。 第第 4 4 頁頁因因a、b兩相均有漏感，兩相均有漏感，故故ia、ib均不能突變，均不能突變，于是于是VT1和和VT2同時(shí)導(dǎo)同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將通，相當(dāng)于將a、b兩兩相短路，在兩相組成的相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生回路中產(chǎn)生環(huán)流環(huán)流ik。ik=ib是逐漸增大的，而是逐漸增大的，而ia=Id-ik是逐漸減小的。是逐漸減小的。當(dāng)當(dāng)ik增大到等于增大到等于Id時(shí)，時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷關(guān)斷,換流過換流過程結(jié)束。程結(jié)束。RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3ud

3、idtOtOiciaibiciaIduaubuc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第第 5 5 頁頁 換相重疊角換相重疊角換相過程持續(xù)的時(shí)間，用電角度換相過程持續(xù)的時(shí)間，用電角度表示表示 換相過程中，整流輸出電壓換相過程中，整流輸出電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所為同時(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。這導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。這導(dǎo)致ud的波形出現(xiàn)一個(gè)明顯的波形出現(xiàn)一個(gè)明顯的缺口。同時(shí)各相的電流也不是突變的。的缺口。同時(shí)各相的電流也不是突變的。 tiLutiLuuddddbadkBkB2ddabuutiLkB22adbaabuuuuuu- + - +- +

4、 + -第第 6 6 頁頁 2. 換相壓降換相壓降Ud與不考慮變與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低的多平均值降低的多少。少。換相壓降相當(dāng)于陰影部分的面積的換相壓降相當(dāng)于陰影部分的面積的平均值，它使得輸出的整流電壓下降。平均值，它使得輸出的整流電壓下降。這塊陰影由負(fù)載電流這塊陰影由負(fù)載電流Id的換相過程引的換相過程引起。具體計(jì)算：起。具體計(jì)算：陰影面積除以陰影面積除以SCR導(dǎo)導(dǎo)通的時(shí)間通的時(shí)間。以三相半波為例：。以三相半波為例： （3-31） dB0BBdbd23d23)(ddd23)(d)(3/21IXiLttiLtuuUIdkk式中式中XB相當(dāng)于漏感為相當(dāng)于漏感為LB的

5、變壓器每相折算到二次側(cè)的漏抗的變壓器每相折算到二次側(cè)的漏抗，可根據(jù)變壓器，可根據(jù)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)求出。（具體算法參看的銘牌數(shù)據(jù)求出。（具體算法參看P55)BBLXRabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc第第 7 7 頁頁3. 換相重疊角換相重疊角的計(jì)算（以的計(jì)算（以0，即自然換相點(diǎn)做為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)），即自然換相點(diǎn)做為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)） （3-32） 由上式得：由上式得： （3-33） 進(jìn)而得出：進(jìn)而得出： （3-34） B2Bab2sin62)(ddLtULuutiktXUtisin26ddB2k)cos(cos26)(

6、dsin26B2B2tXUttXUitk斜率反映出電感LB上的壓降Ik的通式第第 8 8 頁頁 當(dāng) 時(shí)， ，于是 （3-35） （3-36）。 可見， 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則 越大； （2） XB越大 越大； （3） 當(dāng) 90時(shí)， 越小 越大。tdkIi)cos(cos26B2dXUI2dB62)cos(cosUIX第第 9 9 頁頁4、 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 表表2-2 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算 注：注：不含不含單相半波電路單相半波電路; 單相全波時(shí)單相全波時(shí)m=2;單相全控橋電路

7、中，環(huán)流單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從是從-Id變?yōu)樽優(yōu)镮d。本表所列通用公式。本表所列通用公式不適用；不適用；三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓等于 的的6脈波整流電路，故其脈波整流電路，故其m=6，相電壓按相電壓按 代入。代入。dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 23U23U第第 1010 頁頁5、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： （1） 出現(xiàn)換相重疊角出現(xiàn)換相重疊

8、角 ，整流輸出電壓平均值，整流輸出電壓平均值Ud降低，降低，電壓的脈動(dòng)系數(shù)也增加；電壓的脈動(dòng)系數(shù)也增加； （2） 整流電路的工作狀態(tài)增多；整流電路的工作狀態(tài)增多； （3）晶閘管的）晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通；減小，有利于晶閘管的安全開通； 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt； （4） 換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可，可 能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路；能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路； （5） 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源

9、。第第 1111 頁頁作業(yè)作業(yè)P96-15三相半波可控整流電路，反電勢阻感負(fù)載，三相半波可控整流電路，反電勢阻感負(fù)載， U2=100V， R=1, L=, LB=1mH, 求當(dāng)求當(dāng)30o, E=50V時(shí)時(shí)Ud,Id與與的數(shù)值的數(shù)值, 并作出并作出ud與與ivt1, ivt2波形波形第第 1212 頁頁第第 1313 頁頁諧波（諧波（harmonics）對(duì)電網(wǎng)的危害：）對(duì)電網(wǎng)的危害： 諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電效率，大量的效率，大量的3次諧波流過中性線會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。次諧波流過中性線會(huì)使線路過熱甚

10、至發(fā)生火災(zāi)。 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴(yán)重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱、使絕過熱，使變壓器局部嚴(yán)重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱、使絕緣老化、壽命縮短以致?lián)p壞；緣老化、壽命縮短以致?lián)p壞； 諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，會(huì)使上述會(huì)使上述1）和）和2）兩項(xiàng)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故；）兩項(xiàng)的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故； 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測量儀表計(jì)量諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保

11、護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并使電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確；不準(zhǔn)確； 諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。第第 1414 頁頁 無功及功率因數(shù)：無功及功率因數(shù)：許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場才能進(jìn)行能量的電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交

12、變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的功率，因此，所謂的“無功無功”并不是并不是“無用無用”的電功率，只不過它的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已. 在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。電能輸送的功率。 無功

13、功率（無功功率（reaction power）對(duì)電網(wǎng)的影響：）對(duì)電網(wǎng)的影響： 無功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加；無功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加； 無功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使得設(shè)備和線路的損耗增加；無功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使得設(shè)備和線路的損耗增加； 無功功率使線路壓降增大，沖擊性無功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。無功功率使線路壓降增大，沖擊性無功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。第第 1515 頁頁諧波諧波在供電系統(tǒng)中，我們總是希望電壓和電流一直保持正弦在供電系統(tǒng)中，我們總是希望電壓和電流一直保持正弦波形。當(dāng)正弦波電壓施加在線性無源器件電阻、電感

14、和電容波形。當(dāng)正弦波電壓施加在線性無源器件電阻、電感和電容上時(shí)，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，但仍為上時(shí)，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，但仍為同頻的正弦波。同頻的正弦波。如果正弦波電壓施加在如果正弦波電壓施加在非線性電路非線性電路上時(shí)，電流就成為非上時(shí)，電流就成為非正弦波，非正弦波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓波正弦波，非正弦波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓波形也變?yōu)榉钦也āＰ我沧優(yōu)榉钦也?。?dāng)然，當(dāng)然，非正弦波電壓非正弦波電壓施加在線性電路上時(shí)，電流也是非施加在線性電路上時(shí)，電流也是非正弦的。正弦的。第第 1616 頁頁2）非正弦電壓一般滿足狄里赫利條件，可分解

15、為傅里葉級(jí)數(shù)）非正弦電壓一般滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)狄里赫利條件：周期函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)狄里赫利條件：周期函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)(當(dāng)當(dāng) 從左或右趨向于這個(gè)間斷點(diǎn)時(shí)，函數(shù)有有限的左極限和右極限從左或右趨向于這個(gè)間斷點(diǎn)時(shí)，函數(shù)有有限的左極限和右極限) ，并且至多只有有限個(gè)極值點(diǎn)。并且至多只有有限個(gè)極值點(diǎn)。 基波（基波（fundamental）在傅里葉級(jí)數(shù)中，在傅里葉級(jí)數(shù)中，頻率與工頻相同的分量頻率與工頻相同的分量 諧波諧波頻率為基波頻率大于頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量，即整數(shù)倍的分量，即2,3,4,N次諧波次諧波 諧波次數(shù)諧波次數(shù)諧波

16、頻率和基波頻率的整數(shù)比諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比)sin(2)(utUtu1）正弦電壓）正弦電壓第第 1717 頁頁n次諧波電流含有率以次諧波電流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示）表示 （3-57）電流諧波總畸變率電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic distortion）定義為定義為 （3-58） %1001IIHRInn%1001IITHDhi注：注：I Ih h為總諧波電流有效值。為總諧波電流有效值。第第 1818 頁頁2. 功率因數(shù)功率因數(shù)1) 正弦電路中的情況正弦電路中的情況 電路的有功功率電路的有功功率P就是其平均功率就是其平均功

17、率： （ 3-59） 視在功率視在功率S為電壓、電流有效值的乘積，即為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI （3-60） 無功功率無功功率Q定義為：定義為： Q=U I sin （3-61） 功率因數(shù)功率因數(shù) 定義為有功功率定義為有功功率P和視在功率和視在功率S的比值：的比值： （3-62） 此時(shí)無功功率此時(shí)無功功率Q與有功功率與有功功率P、視在功率、視在功率S之間有如下關(guān)系：之間有如下關(guān)系： （3-63） 功率因數(shù)功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差是由電壓和電流的相位差 決定的：決定的： =cos （3-64） 20cos)(21UItuidPSP222QPS第第 1919 頁頁2) 非正弦電路中

18、的情況非正弦電路中的情況公用電網(wǎng)中，通常電壓的波形畸變很小，而電流波公用電網(wǎng)中，通常電壓的波形畸變很小，而電流波形的畸變可能很大。因此，不考慮電壓畸變，形的畸變可能很大。因此，不考慮電壓畸變，研究研究電壓波形為正弦波、電流波形為非正弦波的情況有電壓波形為正弦波、電流波形為非正弦波的情況有很大的實(shí)際意義很大的實(shí)際意義。設(shè)正弦波電壓有效值為設(shè)正弦波電壓有效值為U，畸變電流有效值為，畸變電流有效值為I，基，基波電流有效值及與電壓的相位差分別為波電流有效值及與電壓的相位差分別為I1和和 1。這時(shí)有功功率為：這時(shí)有功功率為： P=U I1 cos1 功率因數(shù)為：功率因數(shù)為： （3-66） 11111co

19、scoscosIIUIUISP第第 2020 頁頁 基波因數(shù)基波因數(shù) =I1 / I，即基波電流有效值和總電流有，即基波電流有效值和總電流有效值之比效值之比 位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）cos 1 非正弦電路的無功功率非正弦電路的無功功率v定義很多，但尚無被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義定義很多，但尚無被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義v一種簡單的定義是仿照式（一種簡單的定義是仿照式（3-63）給出的：）給出的： （3-67） v這樣定義的無功功率這樣定義的無功功率Q反映了能量的流動(dòng)和交換，反映了能量的流動(dòng)和交換，目前被較廣泛的接受，但該定義對(duì)無功功率的描述目前被較廣泛的接受，但該定

20、義對(duì)無功功率的描述很粗糙。很粗糙。 22PSQ第第 2121 頁頁v 也可仿照式（也可仿照式（3-61）定義無功功率，為和式（）定義無功功率，為和式（3-67）區(qū)別，采用符）區(qū)別，采用符號(hào)號(hào)Qf，忽略電壓中的諧波時(shí)有：，忽略電壓中的諧波時(shí)有：Q f =U I 1 sin 1 v 在非正弦情況下，在非正弦情況下， ，因此引入畸變功率，因此引入畸變功率D，使得：，使得： （3-69）v 比較式（比較式（3-67）和（）和（3-69），可得：），可得： （3-70）v 忽略電壓諧波時(shí)忽略電壓諧波時(shí) （3-71）v 這種情況下，這種情況下，Q f為由基波電流所產(chǎn)生的無功功率，為由基波電流所產(chǎn)生的無功功

21、率，D是諧波電流產(chǎn)是諧波電流產(chǎn)生的無功功率。生的無功功率。222fQPS2222DQPSf222DQQf22222nnfIUQPSD(3-68）第第 2222 頁頁Single-phase bridge fully-controlled rectifier忽略換相過程和電流脈動(dòng)，忽略換相過程和電流脈動(dòng)，帶阻感負(fù)載，直流電感帶阻感負(fù)載，直流電感L為為足夠大（電流足夠大（電流i2的波形見圖）的波形見圖）1. 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路第第 2323 頁頁解解所給函數(shù)滿足狄里赫利充分條件所給函數(shù)滿足狄里赫利充分條件(只有有限個(gè)第一類只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)間斷點(diǎn)).), 2, 1, 0(

22、處不連續(xù)處不連續(xù)在點(diǎn)在點(diǎn) kkt 2為周期的矩形脈沖的波形為周期的矩形脈沖的波形將其展開為傅里葉級(jí)數(shù)將其展開為傅里葉級(jí)數(shù).以以).(,tukt收收斂斂于于時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 函數(shù)圖象為函數(shù)圖象為otumE mE0,0,)(mmtEtEtu2mmEE 收斂于02)(mmEE第第 2424 頁頁 ntdttuancos)(100cos1cos)(1ntdtEntdtEmm), 2 , 1 , 0(0 n ntdttubnsin)(10m0msin1sin)(1ntdtEntdtE)cos1 (2nnEmotumE mE第第 2525 頁頁otumE mE, 2 , 1,2, 0, 2 , 1, 12,) 1

23、2(4kknkknkEm12sin4)(knmntnEtu),2, 0;( tt所求函數(shù)的傅氏展開式為所求函數(shù)的傅氏展開式為) 1(1 2nmnE第第 2626 頁頁1. 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路電流電流i2分解為傅里葉級(jí)數(shù)，可得：分解為傅里葉級(jí)數(shù)，可得： （3-72） 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： 基波和各次諧波有效值為：基波和各次諧波有效值為： n=1,3,5, （3-73）v 電流中僅含奇次諧波；電流中僅含奇次諧波；v 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)。為諧波次

24、數(shù)的倒數(shù)。,5,3,1,5,3,1dd2sin2sin14)5sin513sin31(sin4nnntnItnnItttIinIInd22第第 2727 頁頁 功率因數(shù)計(jì)算功率因數(shù)計(jì)算v 基波電流有效值為基波電流有效值為 （3-74）v i2的有效值的有效值I= Id，結(jié)合式（，結(jié)合式（3-74）可得基）可得基波因數(shù)為波因數(shù)為 （3-75） 電流基波與電壓的相位差就等于控制角電流基波與電壓的相位差就等于控制角 ，故位，故位移因數(shù)為移因數(shù)為 （3-76） 所以，功率因數(shù)為所以，功率因數(shù)為 d122IIII12 209 .coscos1cos9 . 0cos22coscos111II（3-77）第

25、第 2828 頁頁2. 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 阻感負(fù)載，忽略換相過程和阻感負(fù)載，忽略換相過程和電流脈動(dòng)，直流電感電流脈動(dòng)，直流電感L為足為足夠大夠大 以以 =30 為例，交流側(cè)電壓為例，交流側(cè)電壓和電流波形如圖和電流波形如圖2-20中的中的ua和和ia波形所示。此時(shí)，電流波形所示。此時(shí)，電流為正負(fù)半周各為正負(fù)半周各120 的方波，的方波，其有效值與直流電流的關(guān)系其有效值與直流電流的關(guān)系為：為： （3-78）d32II第第 2929 頁頁 電流基波和各次諧波有效值分別為電流基波和各次諧波有效值分別為 （3-80） 電流中僅含電流中僅含6k 1（k為正整數(shù)）次諧波；為正整數(shù)）次

26、諧波；可見三相橋的優(yōu)越性可見三相橋的優(yōu)越性。 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)。次數(shù)的倒數(shù)。, 3 , 2 , 1, 16,66dd1kknInIIIn3 , 2, 11613 , 2, 116dddasin2) 1(sin2sin1) 1(32sin3213sin13111sin1117sin715sin51sin32kknnkkknktnItItnnItItttttIi 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： （3-79） 第第 3030 頁頁 功率因數(shù)計(jì)算功率因數(shù)計(jì)算v 由式（由式

27、（2-78）和（）和（2-80）可得基波因數(shù)為）可得基波因數(shù)為 （3-81）v 電流基波與電壓的相位差仍為電流基波與電壓的相位差仍為 ，故位移因數(shù)仍為，故位移因數(shù)仍為 （3-82）v 功率因數(shù)為功率因數(shù)為 （3-83） 955. 031IIcoscos11cos955. 0cos3cos111II第第 3131 頁頁 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 =0時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓波形udtOmm2mU22第第 3232 頁頁 =0 時(shí)，時(shí)，m脈波整流電路的整流電壓和脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析：整流電流的諧

28、波分析：v將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處，則將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處，則在在- /m /m區(qū)間，整流電壓的表達(dá)區(qū)間，整流電壓的表達(dá)式為：式為： （3-84）v對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，得出：解，得出： 式中，式中，k=1，2，3；且：且： tUucos220dtnnkUtnbUumknmknncos1cos21cos2d0d0d0mmUUsin22d0d021cos2UnkbnudtOmm2mU22m脈波整流電壓脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為的諧波次數(shù)為mk第第 3333 頁頁為了描述整流電壓為了描述整流電壓ud0中所含諧波的總體情況，定義中所含諧波

29、的總體情況，定義電壓紋波因數(shù)電壓紋波因數(shù) 為為ud0中諧波分量有效值中諧波分量有效值UR與整流與整流電壓平均值電壓平均值Ud0之比：之比： （3-88） 其中：其中： （3-89） 而：而： U為整流電壓有效值為整流電壓有效值 （3-90） d0RUUu2d022RUUUUmknnmmUttUmUmm22sin1)(d)cos2(2222u第第 3434 頁頁 將上述式（將上述式（3-89）、（）、（3-90）和（）和（3-86）代入（）代入（3-88）得）得 （3-91）表表2-3給出了不同脈波數(shù)給出了不同脈波數(shù)m時(shí)的電壓紋波因數(shù)值。時(shí)的電壓紋波因數(shù)值。 mmmmmmUUusinsin2si

30、n42121222d0Rm23612 u（%）48.218.274.180.9940第第 3535 頁頁 負(fù)載電流的傅里葉級(jí)數(shù)可由整流電壓的傅里葉級(jí)數(shù)求得：負(fù)載電流的傅里葉級(jí)數(shù)可由整流電壓的傅里葉級(jí)數(shù)求得： （3-92） 當(dāng)負(fù)載為當(dāng)負(fù)載為R、L和反電動(dòng)勢和反電動(dòng)勢E串聯(lián)時(shí)，上式中：串聯(lián)時(shí)，上式中： （3-93） n次諧波電流的幅值次諧波電流的幅值dn為：為： （3-94） n次諧波電流的滯后角為：次諧波電流的滯后角為： （3-95）)cos(ddnmknntndIiREUId0d22)(LnRbzbdnnnnRLnnarctantnnkUtnbUumknmknncos1cos21cos2d0d

31、0d0第第 3636 頁頁 =0 時(shí)整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律：時(shí)整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律：（1）m脈波整流電壓脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3.） 次，次，即即m的倍數(shù)次的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓；整流電流的諧波由整流電壓 的諧波決定，也為的諧波決定，也為mk次；次；（2）當(dāng)）當(dāng)m一定時(shí)，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減一定時(shí)，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減 小，表明小，表明最低次（最低次（m次）諧波是最主要次）諧波是最主要的，其它的，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 電流諧波幅值電流

32、諧波幅值dn的減小更為迅速；的減小更為迅速；（3） m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減增加時(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。小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。 第第 3737 頁頁 不為不為0 時(shí)的情況：時(shí)的情況：m脈波整流電壓脈波整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，這里給出諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，這里給出三相橋式整流電路的結(jié)果，說明諧波電三相橋式整流電路的結(jié)果，說明諧波電壓與壓與 角的關(guān)系角的關(guān)系 以以n為參變量，為參變量，n次諧波幅值（取標(biāo)幺值次諧波幅值（取標(biāo)幺值 ）對(duì)）對(duì) 的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖2-34所示：所示：v當(dāng)當(dāng) 從從0 90 變化時(shí)，變化時(shí)，ud的諧

33、波幅的諧波幅值隨值隨 增大而增大，增大而增大， =90 時(shí)諧波時(shí)諧波幅值最大；幅值最大；v 從從90 180 之間電路工作于有源之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨的諧波幅值隨 增增大而減小。大而減小。2L2Ucn030120 150180600.10.20.390n=6n=12n=18/( )U2Lcn2圖3-34 三相全控橋電流連續(xù)時(shí)，以n為參變量的與 的關(guān)系第第 3838 頁頁作業(yè)P96-18,19,21第第 3939 頁頁3.7 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)逆變逆變DC to AC，整流的逆過程整流的逆過程。v 實(shí)例：電力機(jī)車下

34、坡行駛，機(jī)車的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽此偷浇粚?shí)例：電力機(jī)車下坡行駛，機(jī)車的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到交流電網(wǎng)中去，有助于剎車；流電網(wǎng)中去，有助于剎車；逆變電路逆變電路把直流電逆變成交流電的電路。把直流電逆變成交流電的電路。v 有源逆變電路有源逆變電路 交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)，即，即電網(wǎng)為負(fù)載電網(wǎng)為負(fù)載 應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。調(diào)速以及高壓直流輸電等。v 無源逆變電路無源逆變電路 變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到 負(fù)負(fù) 載，將在第載，將在第4章介紹。

35、章介紹。 對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為狀態(tài)，稱為變流電路變流電路(Converter)。 1. 什么是逆變？為什么要逆變？什么是逆變？為什么要逆變？第第 4040 頁頁 分析分析:兩個(gè)電動(dòng)勢同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢高的流向低的，回路電阻小，兩個(gè)電動(dòng)勢同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢間交換很大的功率?？稍趦蓚€(gè)電動(dòng)勢間交換很大的功率。a)EGE

36、M ,M電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，電流電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，電流Id從從G流向流向M，M吸收電功率，相當(dāng)于反電勢負(fù)載吸收電功率，相當(dāng)于反電勢負(fù)載b) 回饋制動(dòng)狀態(tài)，回饋制動(dòng)狀態(tài)，M作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，電流反向，從作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，電流反向，從M流向流向G，此時(shí)即為有源逆變狀，此時(shí)即為有源逆變狀態(tài)。態(tài)。M輸出電功率，輸出電功率，G則吸收電功率，則吸收電功率，M軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒o軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG.C) 兩電動(dòng)勢順向串聯(lián)，向電阻兩電動(dòng)勢順向串聯(lián)，向電阻R供電，供電，G和和M均輸出功率，由于均輸出功率，由于R 一般都很小，一般都很小，實(shí)際上形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生。實(shí)際上形成短路，在工作中必須嚴(yán)防

37、這類事故發(fā)生。a）兩電動(dòng)勢同極性EG EM b）兩電動(dòng)勢同極性EM EG c）兩電動(dòng)勢反極性，形成短路2. 兩電動(dòng)勢相連情況：以直流電動(dòng)機(jī)兩電動(dòng)勢相連情況：以直流電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為例發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為例第第 4141 頁頁使用單相雙半波電路（單相全波）代替上述發(fā)電機(jī)使用單相雙半波電路（單相全波）代替上述發(fā)電機(jī)G。注意同時(shí)添加一個(gè)電抗器，以使電流連續(xù)，從而負(fù)載為注意同時(shí)添加一個(gè)電抗器，以使電流連續(xù)，從而負(fù)載為大電大電感反電勢負(fù)載感反電勢負(fù)載）。 M電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行，全波，全波電路工作在整流狀電路工作在整流狀態(tài)，態(tài)， 在在0/2間，間，Ud為正值，并且只為正值，并且只有當(dāng)有當(dāng)Ud EM，才能，才能輸出

38、輸出Id. 交流電網(wǎng)輸出電交流電網(wǎng)輸出電功率，電動(dòng)機(jī)輸入功率，電動(dòng)機(jī)輸入電功率電功率G3. 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件第第 4242 頁頁由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕琁d方方向不變向不變，欲改變電能的輸送方向，欲改變電能的輸送方向，只能只能改變改變EM極性極性(反轉(zhuǎn)發(fā)電反轉(zhuǎn)發(fā)電)。為。為了防止兩電動(dòng)勢了防止兩電動(dòng)勢順向串聯(lián)順向串聯(lián)，Ud極極性也必須反過來，即性也必須反過來，即Ud應(yīng)為負(fù)值應(yīng)為負(fù)值，且且|EM | |Ud |，才能把電能從直，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè)流側(cè)送到交流側(cè),實(shí)現(xiàn)逆變。實(shí)現(xiàn)逆變。 電能（注意不是電流）電能（注意不是電流）的流的流向與整流時(shí)相反向與整

39、流時(shí)相反,M輸出電功率輸出電功率,電網(wǎng)吸收電功率。電網(wǎng)吸收電功率。Ud可通過改變可通過改變 來進(jìn)行調(diào)節(jié)，逆來進(jìn)行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時(shí)變狀態(tài)時(shí)Ud為負(fù)值，為負(fù)值， 在在 /2 間。間。GM回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)第第 4343 頁頁圖3-45 單相全波電路的整流和逆變a)b)圖2 -45R+-電能M102u10u20udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUdEMEM電能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUd /2，使Ud為負(fù)值。圖3-45 單相全波電路的整流和逆變 半控橋或有續(xù)流二極管的電路半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓，因其整流電壓u

40、 ud d不能出現(xiàn)負(fù)值（最不能出現(xiàn)負(fù)值（最小為零），也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢，故不能實(shí)現(xiàn)有源小為零），也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路采用全控電路。a)b)圖2 -45R+-電能M102u10u20udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUdEMEM電能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u10OOttIdidUdEMEMiVT1iVT2iVT1iVT2iVT1iVT2iVT2id=iVT +iVT12id=iVT +iVT12iVT1iVT2iVT1第第 4545 頁頁

41、2、逆變和整流的區(qū)別：控制角、逆變和整流的區(qū)別：控制角 不同不同 0 /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)時(shí)，電路工作在整流狀態(tài) /2 /2 的控制角用的控制角用 表示表示，表示表示， 稱稱為逆變角。為逆變角。而逆變角而逆變角和控制角和控制角的計(jì)量方向相反，其大小自的計(jì)量方向相反，其大小自 =0的起始自然換相點(diǎn)向左方計(jì)量。（實(shí)際上還是由的起始自然換相點(diǎn)向左方計(jì)量。（實(shí)際上還是由來來確定比較方便）。確定比較方便）。第第 4646 頁頁uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu

42、2udtOtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6t1t3t2 第第 4747 頁頁 可沿用整流的辦法來處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各可沿用整流的辦法來處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問題項(xiàng)問題 有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算： Ud= -2.34U2cos = -1.353U2cos = -1.35U2Lcos （3-105） 輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即Id=（Ud-EM)/R第第 4848 頁頁 每個(gè)晶閘管導(dǎo)通每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2 /3，故流過晶閘管的電流有效值為（忽略，故流過晶閘管的電流有效值為（忽

43、略直流電流直流電流id的脈動(dòng)）的脈動(dòng)）（3-106） 從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為: Pd=R Id2+EMId （3-107） 當(dāng)逆變工作時(shí)，由于當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。直流電源輸送到交流電源。 在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：（3-108）dIIIIdVT816. 03222ddIIIVT577. 03第第 4949 頁頁逆變失?。孀冾嵏玻┠孀兪。孀冾嵏玻┲改孀儠r(shí)，一旦換相失敗，指逆變時(shí)，

44、一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路電路短路，或使變流器的，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變成輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢變成順向串聯(lián)順向串聯(lián)，形成很大短，形成很大短路電流，造成器件和變壓器損壞。路電流，造成器件和變壓器損壞。 1. 逆變失敗的原因逆變失敗的原因 （1）觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘）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；能正常換相； （2）晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通；）晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，

45、或該通時(shí)不通； （3）交流電源缺相或突然消失；）交流電源缺相或突然消失； （4）換相的裕量角不足，引起換相失敗換相的裕量角不足，引起換相失敗。第第 5050 頁頁 換相重疊角的影響：換相重疊角的影響：圖3-47 交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響 如果如果b b |uc|，該通的晶閘管（該通的晶閘管（VT1）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT3)不能不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 udOOidttuaubucuaubpbb bb iVT1iVTiVT3iVTiVT322 當(dāng)當(dāng)b b 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)時(shí)，換相結(jié)束時(shí)|ua|uc|， VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，晶閘管

46、晶閘管VT3能承受反壓能承受反壓而關(guān)斷，而關(guān)斷， c換相到換相到a 。第第 5151 頁頁2. 確定最小逆變角確定最小逆變角 min的依據(jù)的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變角逆變時(shí)允許采用的最小逆變角 應(yīng)等于應(yīng)等于 min= + + （3-109） :晶閘管的關(guān)斷時(shí)間晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度，折合的電角度，tq大的可達(dá)大的可達(dá)200300ms，折算到電角度約，折算到電角度約4 5 ； ：換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大；：換相重疊角，隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大； ：為安全裕量角，主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱程度（一般可達(dá)：為安全裕量角，主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱程度（一般可達(dá)5 ）

47、值約取為值約取為10 。值確定方法：（值確定方法：（1）查表）查表第第 5252 頁頁（2）參照整流時(shí)）參照整流時(shí) 的計(jì)算方法：的計(jì)算方法： （3-110） 根據(jù)逆變工作時(shí)根據(jù)逆變工作時(shí) ，并設(shè)，并設(shè) ，上式，上式 可改寫成可改寫成 （3-111） （重疊角（重疊角與與Id和和XB有關(guān)，當(dāng)電路參數(shù)確定后，重疊角就有定值。）有關(guān)，當(dāng)電路參數(shù)確定后，重疊角就有定值。）mUXIbsin21cos2minBdmUXIsin2)cos(cos2Bd整流電壓整流電壓整流電流整流電流變壓器容量變壓器容量短路電壓比短路電壓比Uk% 220V800A240kV。A5%15 20 第第 5353 頁頁正組LLa)

48、b)+-+-+-+-+-+-+-+-電網(wǎng)電網(wǎng)電網(wǎng)電網(wǎng)正組反組正組反組正組反組正組反組+T-T正轉(zhuǎn)整流反轉(zhuǎn)整流正轉(zhuǎn)逆變反轉(zhuǎn)逆變電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行c)反組Lc1Lc2abcEMM正組反組EMMabcabc+nIdId電能UdMEMIdMEM電能電能MEMId電能MEM-nUdbUdUdbO圖3-53 兩組變流器的反并聯(lián)可逆線路第第 5454 頁頁三相全控橋無環(huán)流接線三相全控橋無環(huán)流接線第第 5555 頁頁 圖3-53c繪出了電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行時(shí)兩組變流器（簡稱正組橋、反組橋）的工作情況v 第1象限：正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，正組橋工作在整流狀態(tài)正組橋工作在整流狀態(tài)， 1 /2，EMUd

49、(下標(biāo)中有表示整流）v 第2象限，正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，反組橋工作在逆變狀態(tài)反組橋工作在逆變狀態(tài)，2 /2），EMUd (下標(biāo)中有 表示逆變）v 第3象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，反組橋工作在整流狀態(tài)反組橋工作在整流狀態(tài)， 2 /2，EM Ud v 第4象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，正組橋工作在逆變狀態(tài)正組橋工作在逆變狀態(tài)， 1 /2 ），EM Ud 直流可逆拖動(dòng)系統(tǒng)，除能方便地實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)外，還能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)。第第 5656 頁頁作業(yè)作業(yè)P96-26,29第第 5757 頁頁 相控電路：v 晶閘管可控整流電路，通過控制觸發(fā)角的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大?。籿 采用晶閘

50、管相控方式時(shí)的交流交流電力變換電路和交交變頻電路（第4章）。 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制：v 為保證相控電路的正常工作，很重要的一點(diǎn)是應(yīng)保證按觸發(fā)角的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。對(duì)于相控電路這樣使用晶閘管的場合，也習(xí)慣稱為觸發(fā)控制，相應(yīng)的電路習(xí)慣稱為觸發(fā)電路。第第 5858 頁頁本節(jié)主要內(nèi)容： 在第2章已簡單介紹了SCR的理想觸發(fā)波形和、SCR觸發(fā)脈沖的放大等內(nèi)容。本節(jié)主要介紹觸發(fā)脈沖與晶閘管所處電路相結(jié)合； 大、中功率的變流器對(duì)觸發(fā)電路的精度要求較高，對(duì)輸出的觸發(fā)功率要求較大，故廣泛應(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。第第 5959 頁頁一、單結(jié)

51、晶體管的結(jié)構(gòu)和特性：單結(jié)管是在一塊N型硅片上，引出兩個(gè)基極：b1和b2。同時(shí)引出P型的發(fā)射極e。導(dǎo)通規(guī)律： 當(dāng)b2、b1間加上正向電壓后，e、b1間阻斷，當(dāng)e的電位達(dá)到b2、b1間電壓的一定比例時(shí)，e、b1間立刻導(dǎo)通。單結(jié)管的伏安特性曲線如圖所示，由負(fù)阻區(qū)轉(zhuǎn)化為飽和區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)V稱為谷點(diǎn)。谷點(diǎn)電壓是維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓，一旦Ue小于Uv時(shí)，單結(jié)管將由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止。第第 6060 頁頁二、單結(jié)管的同步振蕩觸發(fā)電路：主回路為一單相半控橋。觸發(fā)脈沖與電源電壓的相位配合需要同步。采用變壓器的二次側(cè)經(jīng)過單相雙半波整流、穩(wěn)壓削波，得到梯形波，做為觸發(fā)電路電源，同時(shí)作為同步信號(hào)。當(dāng)主電路的電壓過零時(shí)，觸發(fā)

52、電路的電壓也過零，單結(jié)管的Ebb0，C放電完畢。當(dāng)C上的電壓經(jīng)Re充電上升至Up后，單結(jié)管導(dǎo)通，電容放電形成觸發(fā)脈沖。當(dāng)C放電至Uv后，單結(jié)管截止，重新開始充電。注意，此后的觸發(fā)脈沖在一個(gè)SCR的工作周期中不起作用。改變Re，可以改變電容的充電速度，達(dá)到改變角的目的。第第 6161 頁頁晶閘管觸發(fā)電路的原理解釋：v V1、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)（V1和V2接成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)）；v脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)，這里利用了脈沖變壓器原邊的電壓等于電感與電流變化率的乘積的原理在副邊產(chǎn)生了觸發(fā)脈沖開始的大電流；v V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通過脈沖變壓器向晶閘管的G和K之間輸出觸發(fā)脈沖；vVD1和R3是

53、為了V1、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存的能量而設(shè)計(jì)。 圖2-26理想的晶閘管觸發(fā)脈沖電流波形t1t2脈沖前沿上升時(shí)間（1s）t1t3強(qiáng)脈寬度IM強(qiáng)脈沖幅值（3IGT5IGT）t1t4脈沖寬度I脈沖平頂幅值（1.5IGT2IGT）圖2-27 常見的晶閘管觸發(fā)電路ItIMt1t2t3t4TMR1R2R3V1V2VD1VD3VD2R4+E1+E2第第 6262 頁頁 輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可為單窄脈沖； 三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。220V36V+BTP+15VAVS+15V-

54、15V-15VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14圖3-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路第第 6363 頁頁220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1

55、RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14圖3-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路第第 6464 頁頁1. 同步環(huán)節(jié) 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； 鋸齒波是由開關(guān)V2管來控制的； V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率由同步變壓器所接的交流電壓決定； V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)； V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。第第 6565 頁頁1. 同步環(huán)節(jié)二次電壓波形在負(fù)半周的下降段，VD1導(dǎo)通，C1被迅速充電，因?yàn)镺接零電位，所以R點(diǎn)為

56、負(fù)，V2基極反向偏置，V2截止。在負(fù)半周的上升段，15V通過R1給電容C1反向充電，VD1截止，當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)到1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位鉗位在1.4V直至下一個(gè)負(fù)半周。V2截止時(shí)間越長，鋸齒波越寬。該截止時(shí)間由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定。同步環(huán)節(jié)當(dāng)UST0時(shí)的等效電路和波形第第 6666 頁頁2. 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) 電路組成v 鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等。v 恒流源電路方案，由V1、V2、V3和C2等元件組成。 V1、VS、RP2和R3為一 恒流源電路。第第 6767 頁頁 工作原理：v V2截止時(shí)，恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電， 調(diào)節(jié)RP2，即改變

57、C2的恒定充電電流I1c，可見RP2是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。v V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小故C2迅速放電，ub3電位迅速降到零伏附近；v V2周期性地通斷，ub3便形成一鋸齒波，同樣ue3也是一個(gè)鋸齒波。tICtICuccc111d1第第 6868 頁頁v 射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響；v V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者作用的疊加所定；v 如果uco=0，up為負(fù)值時(shí)，b4點(diǎn)的波形由uh+ uP 確定；v 當(dāng)uco為正值時(shí)，b4點(diǎn)的波形由uh+ uP + uco 確定；(p89)v M點(diǎn)是V4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是脈沖的前沿；

58、v 加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位。第第 6969 頁頁 三相全控橋時(shí)的情況:v 接感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在 =90；如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變狀態(tài)下工作，要求脈沖的移相范圍理論上為180（由于考慮 min和min，實(shí)際一般為120），由于鋸齒波波形兩端的非線性，因而要求鋸齒波的寬度大于180。此時(shí)，令uco=0，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)移至鋸齒波的中央，相應(yīng)于 =90的位置。v 如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角 90，晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。 v 對(duì)于如圖波形所示的負(fù)半周有效的鋸齒波觸發(fā)器，采用NPN晶體管，鋸齒波上升沿為有效部分。對(duì)于

59、它的同步信號(hào)相對(duì)于該觸發(fā)電路所觸發(fā)的SCR的電壓而言，需滯后180。第第 7070 頁頁3. 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 內(nèi)雙脈沖電路 V5、V6構(gòu)成“或”門v 當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，Uc5=-15V,V7、V8都截止，沒有脈沖輸出；v 只要V5、V6有一個(gè)截止，都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出；v 第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角 產(chǎn)生；v 隔60的第二個(gè)脈沖是由滯后60相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過V6）。 三相橋式全控整流電路的情況v 器件導(dǎo)通順序?yàn)閂T1,2,3,4,5,6，彼此相隔600。v 可以這樣接線：VT1的觸發(fā)單元的Y接至VT2的觸發(fā)單元的X端，從而當(dāng)滯后600的VT2觸發(fā)

60、單元的V4導(dǎo)通時(shí)，輸出一個(gè)脈沖給VT1的Y，使V6截止，從而給VT1再次發(fā)一個(gè)脈沖。依次類推，從而實(shí)現(xiàn)雙窄脈沖的發(fā)送。第第 7171 頁頁4脈沖形成與放大環(huán)節(jié) V4、V5 脈沖形成 V7、V8 脈沖放大 控制電壓uco加在V4基極上。uco對(duì)脈沖的控制作用及脈沖形成：1) uco=0時(shí)，V4截止。V5飽和導(dǎo)通。V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。電容C3充電，充滿后電容 兩 端 電 壓 接 近2E1(30V)；第第 7272 頁頁2) uco 0.7V 時(shí)，V4導(dǎo)通，A點(diǎn)電位由+E1(+15V) 1.0V左右，由于電容C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位 約-2E1(-30V)， V5立即截