第十一講___整流與有源逆變6ppt課件

1、電 力 電 子 技 術(shù)Power Electronic Technology整流與有源逆變整流與有源逆變合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組1) 1) 脈沖形成環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié) V4、V5 脈沖形成 V7、V8 脈沖放大 控制電壓uco加在V4基極上圖2-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，一次繞組接在V8集電極電路中。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C

2、5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14脈沖形成環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié) 脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常

3、數(shù)R11C3有關(guān)。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組2) 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)鋸齒波電壓形成采用恒流源電路。鋸齒波電壓形成采用恒流源電路。恒流源電路方案，恒流源電路方案，由由V1、V2、V3和和C2等元件組成等元件組成 V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路圖2-54 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 工作原理： V2截止時(shí)，恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電 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；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。調(diào)節(jié)RP2，即

4、改變C2的恒定充電電流I1c，可見(jiàn)RP2是用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。tICtICuccc111d1=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；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；876873/RRRRRuueh=76876/RRRRRuupp=86786/RRRRRuucoco=合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組vM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；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；可令uco=0時(shí)，產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)位于鋸齒波的中點(diǎn)，對(duì)應(yīng)=90。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力

5、傳動(dòng)教研組3) 3) 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)系確電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。定。鋸齒波是由開(kāi)關(guān)鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。管來(lái)控制的。V2開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率開(kāi)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由同步變壓器所接的交流電壓決定。定。V2由截止變導(dǎo)通期間產(chǎn)生鋸齒波由截止變導(dǎo)通期間產(chǎn)生鋸齒波V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度寬度取決于充電時(shí)間常數(shù)取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 二次電壓波形在負(fù)半周的下降段，VD1導(dǎo)通，

6、C1被迅速充電，因?yàn)镺點(diǎn)接零電位，所以R點(diǎn)為負(fù)，Q點(diǎn)和R點(diǎn)接近，V2基極反向偏置，V2截止。在負(fù)半周的上升段，15V通過(guò)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(zhǎng)，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)uTS0時(shí)的等效電路和波形合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 內(nèi)雙脈沖電路內(nèi)雙脈沖電路 V5、V6構(gòu)成構(gòu)成“或門或門當(dāng)當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8 都截止，沒(méi)有脈沖輸出。都截止，沒(méi)

7、有脈沖輸出。只要只要V5、V6有一個(gè)截止，有一個(gè)截止， 都會(huì)使都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。導(dǎo)通，有脈沖輸出。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角對(duì)應(yīng)的控制角 產(chǎn)生。產(chǎn)生。隔隔60的第二個(gè)脈沖是由滯后的第二個(gè)脈沖是由滯后60相位的后一相觸發(fā)單相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生通過(guò)元產(chǎn)生通過(guò)V6）。）。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封鎖信號(hào)RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V

8、5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組v 可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便v 晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路v 目前國(guó)內(nèi)常用的有KJ系列和KC系列，下面以KJ004為例v KJ004v 與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似v 分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)1112161151413943578R23+15 V+15 V+15 VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R

9、10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1C2ubucous圖2-56 KJ004電路原理圖合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004-15V+15V12345671110914131281615KJ004RP6RP3(1

10、 6腳為6路單脈沖輸入)12345671110914131281615KJ041(1510腳為6路雙脈沖輸出)至VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1RP5RP2至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6RP1為調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的電位器；RP4為同步輸入微調(diào)電位器；調(diào)節(jié)RP1和RP4就能得到理想的三相平衡度。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組10.3 觸發(fā)電路的定相重點(diǎn)）觸發(fā)電路的定相在三相SCR變流裝置中，觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)SCR觸發(fā)脈沖

11、與施加于SCR上的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系。正確選擇同步電壓相位以及獲取不同相位同步的方法，稱為觸發(fā)電路的定相。措施：對(duì)三相SCR變流器來(lái)說(shuō)，六個(gè)同步電壓均由三相同步變壓器的二次繞組提供。一般同步變壓器的副邊接成星形接法以獲得公共地端。同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，可以保證頻率一致；觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)系。Ott1t2uaubucu2ua-對(duì)于ua上的VT1來(lái)說(shuō)，在t1t2區(qū)間均有導(dǎo)通的可能。這就要求觸發(fā)電路能夠在該區(qū)間發(fā)揮作用。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 變壓器的接法和時(shí)鐘表示方法： 符號(hào)：D-三角形接法；Y-星形接法；

12、數(shù)字代表鐘點(diǎn)數(shù)，將十二小時(shí)與角度對(duì)應(yīng)，即將360 分為12等份。 原邊的A相電壓UA定在12點(diǎn)鐘，UB滯后UA120指向4點(diǎn)鐘，UC超前UA120指向8點(diǎn)鐘。 則由UAB=UA-UB，指向11點(diǎn)鐘。同理，UCA指向7點(diǎn)鐘，UBC指向3點(diǎn)鐘。 在D,Y11的變壓器中，原邊接成D接法，意味著副邊的Ua指向11點(diǎn)鐘。D,y 11uAuBuCuaubucUcUbUaUABUAUBUC合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 以三相全控橋?yàn)槔?，采用鋸齒波同步觸發(fā)電路的情況： 對(duì)于負(fù)半周有效的電路uTS為負(fù)時(shí)才能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖），對(duì)于連接于ua相正向的VT1，應(yīng)選用滯后ua1800的即反相的電壓作為

13、VT1的同步電壓us，常計(jì)為usa 。 對(duì)于連接ua反向的VT4，由于VT1和VT4觸發(fā)導(dǎo)通相差180 ，所以選用和ua同步的電壓作為VT4的同步電壓us，常計(jì)為usa 。 同理可以獲得其它四個(gè)SCR的同步電壓。合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 變壓器接法：主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié)，同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié) 圖2-59 同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖D,y 11D,y 5-11TSuAuBuCuaubuc- usa- usb- usc+ usa+ usb+ uscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUABTR合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力

14、電子與電力傳動(dòng)教研組 表2-4 三相全控橋各晶閘管的同步電壓采用鋸齒波觸發(fā)器電路時(shí)）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓-usa+usc-usb+usa-usc+usbD , y 11D , y 5-11TRTSuAuBuCuaubuc- usa- usb- usc- usa- usb- uscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUAB合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組 表2-4 三相全控橋各晶閘管的同步電壓采用鋸齒波觸發(fā)器電路時(shí)）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-

15、ua+uc-ub同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-uscD , y 11D , y 5-11TRTSuAuBuCuaubuc- usa- usb- usc- usa- usb- uscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUAB 為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同步電壓進(jìn)行R-C濾波，R-C濾波器會(huì)產(chǎn)生滯后角，當(dāng)滯后角為60時(shí)合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組思考題：P9931題，三相全控橋，電動(dòng)機(jī)負(fù)載，要求可逆運(yùn)行，整流變壓器接法為D,y-5，采用鋸齒波觸發(fā)器，并附有滯后30的R-C濾波器，決定晶閘管同步電壓和同步變壓器的聯(lián)結(jié)形式。VT1同步信號(hào)應(yīng)滯后ua180，因RC濾波器已使同步信號(hào)滯后了30，因此同步信號(hào)只要滯后150 即可。UcUbUaUABUA合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組UcUbUaUA-UsbUC-UsaUB-UscUsaUscUsb合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院電力電子與電力傳動(dòng)教研組LLGTBT