第三相可控整流電路學習教案

1、會計學1第第 三相三相(sn xin)可控整流電路可控整流電路第一頁，共61頁。2圖 3.1 三相(sn xin)半波可控整流電路電阻負載 =0時波形圖第1頁/共61頁第二頁，共61頁。3圖 3.2是 =30時的波形。設 VT3 已導通，當經過自然換流點 t0 時，因為 VT1的觸發(fā)(chf)脈沖 ug1還沒來到，因而不能導通，而 uc 仍大于零，所以 VT3 不能關斷，直到t1 所處時刻 ug1觸發(fā)(chf) VT1 導通，VT3 承受反壓關斷，負載電流從 c相換到 a相。第2頁/共61頁第三頁，共61頁。4圖 3.2 三相(sn xin)半波電路電阻負載 =30時的波形第3頁/共61頁第四

2、頁，共61頁。5圖 3.3 是 30時波形，設 VT3 已工作，輸出電壓為 uc。當 uc 過零變負時，VT3即關斷。此時 VT1 雖承受正向電壓，但因其觸發(fā)脈沖 ug1尚未到來，故不能導通。此后，直到 ug1到來的一段時間內，各相都導通，輸出電壓電流(dinli)都為零。當 ug1到來時，VT1 導通，輸出電壓為 ua。依次循環(huán)。第4頁/共61頁第五頁，共61頁。6圖 3.3 三相(sn xin)半波整流電路電阻負載當 30時的波形第5頁/共61頁第六頁，共61頁。7當 30時，輸出直流電壓平均值 Ud 為當 3030時，晶閘管導通角 V=150- 。因為(yn wi)在一個周期內有 3次續(xù)

3、流，所以續(xù)流管的導通角 VD=3（ -30）。晶閘管平均電流為晶閘管電流有效值第11頁/共61頁第十二頁，共61頁。13續(xù)流管平均(pngjn)電流續(xù)流管電流有效值第12頁/共61頁第十三頁，共61頁。14反電勢負載(fzi)串聯平波電抗器的電動機負載(fzi)就是一種反電勢負載(fzi)。當電感 L足夠大時，id 波形近似一條直線，ud 波形及計算與大電感負載(fzi)時一樣。第13頁/共61頁第十四頁，共61頁。15圖 3.6 三相半波串電感(din n)的反電勢負載波形第14頁/共61頁第十五頁，共61頁。16圖 3.7 三相半波共陽極可控整流(zhngli)電路及波形第15頁/共61頁

4、第十六頁，共61頁。17四、共陽極四、共陽極(yngj)(yngj)整流電路整流電路圖 3.7（ a）所示電路為將 3 只晶閘管陽極連接在一起的三相半波(bn b)可控整流電路，稱為共陽極接法。大電感負載時，Ud 的計算公式為第16頁/共61頁第十七頁，共61頁。18圖 3.8 共用變壓器共陰極和共陽極可控整流(zhngli)電路及波形第17頁/共61頁第十八頁，共61頁。19第二節(jié)三相全控橋式整流第二節(jié)三相全控橋式整流(zhngli)電路電路整流(zhngli)電壓為三相半波時的兩倍，在大電感負載時第18頁/共61頁第十九頁，共61頁。20圖 3.9 三相(sn xin)橋式全控整流電路第1

5、9頁/共61頁第二十頁，共61頁。21圖 3.10 三相全控橋大電感負載(fzi) =0時的波形第20頁/共61頁第二十一頁，共61頁。22圖 3.11 三相全控橋大電感(din n)負載 =30時的電壓波形第21頁/共61頁第二十二頁，共61頁。23圖 3.12 三相全控橋大電感(din n)負載 =60時的電壓波形第22頁/共61頁第二十三頁，共61頁。24圖 3.13 三相全控橋大電感負載 =90時的大電壓(diny)波形第23頁/共61頁第二十四頁，共61頁。25第三節(jié)三相半控橋式整流第三節(jié)三相半控橋式整流(zhngli)電路電路三相半控橋式整流電路比三相全控橋更簡單、經濟，而帶電阻(

6、dinz)性負載時性能并不比全控橋差。所以多用在中等容量或不要求可逆拖動的電力裝置中。電路如圖 3.14（a）所示。它是把全控橋中共陽極組的 3個晶閘管換成整流二極管，因此它具有可控和不可控兩者的特性。第24頁/共61頁第二十五頁，共61頁。26圖 3.14 三相橋式半控整流電路(dinl)及波形（a）電路(dinl)圖 （b） =30 （c） =120第25頁/共61頁第二十六頁，共61頁。27一、電阻一、電阻(dinz)(dinz)性負載性負載控制角 =0時，電路工作情況基本與三相全控橋 =0時一樣(yyng)，輸出電壓 ud波形完全一樣(yyng)。輸出直流平均電壓最大為 2.34U2。

7、第26頁/共61頁第二十七頁，共61頁。28由圖 3.14（ b），通過積分運算可得Ud 的計算公式到 t4 時，VT3 被觸發(fā)導通，輸出(shch)電壓為 uba直到 uba降到零時關斷。平均電壓為第27頁/共61頁第二十八頁，共61頁。29二、大電感二、大電感(din (din n)n)負載負載三相半控橋與單相半控橋一樣，因橋路內二極管有自然(zrn)續(xù)流問題，所以在電感負載時 ud波形和 Ud 計算公式與電阻性負載時一樣。第28頁/共61頁第二十九頁，共61頁。30流過晶閘管、整流二極管和續(xù)流管的電流計算公式與三相半波(bn b)相似，流過晶閘管和整流二極管的電流平均值和有效值流過續(xù)流二

8、極管的電流平均值和有效值第29頁/共61頁第三十頁，共61頁。31第四節(jié)大容量可控整流主電路的接線型式第四節(jié)大容量可控整流主電路的接線型式(xn sh)及特點及特點在工業(yè)生產中，如拖動軋機(zh j)的晶閘管電動機系統，功率達數千千瓦。電解、電鍍等又常需要電壓低至幾十伏，電流高達數千安至數萬安的可調直流電源，這些都需要大容量可控整流裝置。在大容量可控整流裝置中，如果要求高電壓小電流則會遇到晶閘管串聯的均壓問題；如果要求低電壓大電流又會遇到晶閘管并聯的均流問題。第30頁/共61頁第三十一頁，共61頁。32一、雙反星形中點帶平衡一、雙反星形中點帶平衡(pnghng)(pnghng)電抗器的可控整電

9、抗器的可控整流電路流電路在低電壓大電流直流供電系統中，如果要采用三相(sn xin)半波可控整流電路，每相要多個晶閘管并聯，這就帶來均流、保護等一系列問題。如前所述三相(sn xin)半波電路還存在直流磁化和變壓器利用率不高的問題。第31頁/共61頁第三十二頁，共61頁。33圖 3.15 帶平衡(pnghng)電抗器雙反星形可控整流電路第32頁/共61頁第三十三頁，共61頁。34圖 3.16 帶平衡電抗器雙反星形可控整流(zhngli) ud 和 uP 波形第33頁/共61頁第三十四頁，共61頁。35由圖 3.15所示電壓瞬時方向(fngxing)可得如下關系，從第一組星形電路看負載電壓 ud

10、 為從第二組電路看，則有第34頁/共61頁第三十五頁，共61頁。36ud 波形如圖 3.16（a）中粗黑線所示。 =0時，輸出(shch)電壓平均值 Ud 為第35頁/共61頁第三十六頁，共61頁。37圖 3.17畫出了 =30、 =60、 =90時的 ud 波形。電阻負載，當 60時，ud 波形連續(xù)(linx)，輸出電壓平均值當 60時，ud 波形斷續(xù)（ud 不出現負值）可求得第36頁/共61頁第三十七頁，共61頁。38圖 3.17 帶平衡(pnghng)電抗器雙反星形可控整流波形（a）=30 （b） =60 （c）大電感負載 =90第37頁/共61頁第三十八頁，共61頁。39電感負載時，6

11、0，ud 與電阻(dinz)負載時相同。當 60 90時，ud 波形出現負值部分， = 90時，Ud0，波形如圖3.17（c）所示流過晶閘管和變壓器次級的電流相同，在電感性負載時都是長方波，其有效值為第38頁/共61頁第三十九頁，共61頁。40二、其他二、其他(qt)(qt)類型大容量可控整流電路類型大容量可控整流電路如前所述，當直流負載容量很大時，不僅對直流電源的電壓質量要求高，而且要設法減小整流裝置高次諧波對電網的影響，整流相數愈多，電壓脈動愈小，諧波基頻頻率愈高，高次諧波分量幅值愈低，對電網的影響愈小。因此，可采用十二相、十八相、二十四相等多相(du xin)整流電路。第39頁/共61頁

12、第四十頁，共61頁。41圖 3.18 兩組三相(sn xin)全控橋串聯 組成的十二相整流電路第40頁/共61頁第四十一頁，共61頁。42圖 3.19 兩組三相全控橋并聯(bnglin) 組成的十二相整流電路第41頁/共61頁第四十二頁，共61頁。43一、換相期間一、換相期間(qjin)的輸出電壓的輸出電壓以三相半波可控整流、大電感(din n)負載為例，分析漏抗對整流電路的影響，等值電路如圖 3.2（a）所示。第五節(jié)變壓器漏電抗對整流第五節(jié)變壓器漏電抗對整流(zhngli)電路的影響電路的影響第42頁/共61頁第四十三頁，共61頁。44圖 3.20 變壓器漏抗對可控整流電路電壓(diny)電

13、流波形的影響第43頁/共61頁第四十四頁，共61頁。45換相期間，短路電壓為兩個漏抗電勢所平衡(pnghng)負載上電壓為第44頁/共61頁第四十五頁，共61頁。46所以換向壓降上式中 m 為一個周期內換相次數，三相半波 m =3，三相橋式 m =6。XT 相當(xingdng)漏感為 LT 的變壓器每相折算到次級繞組的漏抗。第45頁/共61頁第四十六頁，共61頁。47二、換相重疊二、換相重疊(chngdi)(chngdi)角角對式（3.27）進行數學運算可求得上式是一個普遍(pbin)公式，對于三相半波電路 m =3代入可得第46頁/共61頁第四十七頁，共61頁。48三、可控整流電路三、可控

14、整流電路(dinl)(dinl)的外特性的外特性可控整流電路對直流負載來說，是一個有內阻的可變直流電源?？紤]換相壓降 U，整流變壓器電阻 RT（為變壓器次級(c j)繞組每相電阻與初級繞組折算到次級(c j)的每相電阻之和）及晶閘管壓降 U后，直流輸出電壓為第47頁/共61頁第四十八頁，共61頁。49第六節(jié)整流第六節(jié)整流(zhngli)電路的諧波分析電路的諧波分析整流電路輸出的直流脈動電壓都是周期性非正弦函數，而任何周期性函數都可用傅氏級數的形式分解成一系列不同頻率的正弦或余弦函數（各次諧波）。如果負載是線性的，則可用疊加原理，負載電壓可看做各次諧波電壓的合成。對應各次諧波電壓，相應(xing

15、yng)產生各次諧波電流，負載電流即是各次諧波電流的合成。第48頁/共61頁第四十九頁，共61頁。50一、單相一、單相(dn xin(dn xin) )半波整流電路半波整流電路如圖 3.1所示單相(dn xin)半波整流電路輸出電壓 ud 波形的傅氏級數表達式為當 =0時，式（3.33）中的系數可由下列公式求得第49頁/共61頁第五十頁，共61頁。51Ud 即是整流(zhngli)直流電壓的平均值。第 n次諧波電壓的有效值 Un 為整流(zhngli)電壓有效值 U 為所以諧波分量（即交流分量）有效值 UR 為第50頁/共61頁第五十一頁，共61頁。52為了評價整流(zhngli)電壓 ud

16、的平直程度即波形的脈動大小，可用電壓脈動系數 Su 或紋波因數u 來衡量。Su 定義為 ud 的最低次諧波（即基波）最大值 U1m與直流分量即平均值 Ud 之比u 定義為 ud 的諧波分量有效值 UR 與 Ud 之比第51頁/共61頁第五十二頁，共61頁。53可分解為第52頁/共61頁第五十三頁，共61頁。54二、多相二、多相(du xin(du xin) )整流電路的一般分析整流電路的一般分析多相整流電路的諧波分析比較復雜，在這里僅介紹 =0時較簡單的情況，掌握一般(ybn)分析方法，得出相數愈多最低次諧波頻率愈高，其幅值愈小及相數愈多交流分量愈小的結論。第53頁/共61頁第五十四頁，共61頁。55圖 3.22 m 相整流電路(dinl)的輸出電壓波形（ =0）第54頁/共61頁第五十五頁，共61頁。56因 為 ud 波形與縱軸對稱，即符合ud（d）=ud（ - t）關系，不難證明，分解為傅氏級數后將不包含(bohn)正弦項，因此上式可簡化為式（3.43）中系數 bn 為第55頁/共61頁第五十六頁，共6