電力電子技術(shù)08

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.1電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 工業(yè)應(yīng)用中，三相整流電路較為常用 三相整流電路的優(yōu)點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)小，功率更大 三相6脈沖橋式整流電路最為常用3.4 三相二極管橋式整流器哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.2電力電子技術(shù)二極管整流器(4)dPnNnvvv共陰組和共陽組中二極管導(dǎo)通規(guī)律與單相橋式整流器類似共陰組和共陽組中二極管導(dǎo)通規(guī)律與單相橋式整流器類似利用交流電源中點(diǎn)利用交流電源中點(diǎn)n n來分析波形來分析波形3.4.1 理想化的電路（Ls=0)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.3電力電子技術(shù)二極管整流器(4)dPnNn

2、vvvdPnNnvvv每個(gè)電源周期中，每個(gè)電源周期中，v vd d由由6 6段線電壓組成段線電壓組成哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.4電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 每個(gè)器件導(dǎo)通每個(gè)器件導(dǎo)通120120141 4 0 dddIDiIDD，通通斷 器件順序：器件順序：1 16 6哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.5電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 輸出電壓平均值輸出電壓平均值t=0 選在選在vab最大值處最大值處2cos()66dabLLvvVtLLV電源線電壓有效值6612cos()1.35/3doLLLLVVtdtV哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.

3、6電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 線電流有效值線電流有效值23sdII 基波有效值基波有效值10.78sdII11cos0.955sssIPPFSI 功率因數(shù)功率因數(shù) 諧波有效值諧波有效值15,7,11,13sshIIhh611112(sinsin5sin7sin11sin13)571113adiIttttt 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.7電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 假設(shè)假設(shè)id斷續(xù)斷續(xù) 任何時(shí)候只任何時(shí)候只有有 2 2 個(gè) 二 極個(gè) 二 極管導(dǎo)通管導(dǎo)通 等效電路如等效電路如（b b）所示）所示1 3 52,4,6inPNvDDDD， ，為某一線電壓為中一個(gè)為中一個(gè)3.

4、4.2 恒壓型負(fù)載哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.8電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變及功率因數(shù)的影響直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變及功率因數(shù)的影響 1/3LLshort circuitsVIL電流小時(shí)，電流小時(shí)，THDTHD很高很高LsLs增加會(huì)使增加會(huì)使THDTHD減小減小哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.9電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 直流側(cè)電流與整流輸出電壓的關(guān)系直流側(cè)電流與整流輸出電壓的關(guān)系電流小時(shí)，電流小時(shí)，CF(CF(振幅系數(shù)）很高振幅系數(shù)）很高哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.10電力電子技術(shù)二極管整流器(4

5、)3.4.3 實(shí)際的三相橋式二極管整流電路小電感小電感L Ls s可使可使電流電流i id d連續(xù)連續(xù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.11電力電子技術(shù)二極管整流器(4)n例例3 32 2 用下列參數(shù)仿真如下橋式整流電路用下列參數(shù)仿真如下橋式整流電路 208(60)1100035LLsdloadVVHzLmHCFR 仿真模型：仿真模型：example_3_2example_3_2哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.12電力電子技術(shù)二極管整流器(4)RloadCdexample 3-2 three phase diode-bridge rectifier with a

6、filter capacitorLsscope2scope1Continuouscba-uVcbv+-Vcav+-Vbc-uVba-uVacv+-VabABC+-Universal Bridgesignal rms112Multimeter12Multimeter1111signalmagnitudeangleFourier-13.39Display28.842Display17.108Displayvd,iduaisudidisa哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.13電力電子技術(shù)二極管整流器(4)3.5 二極管整流器的應(yīng)用問題 輸入電流畸變輸入電流畸變3.5.1 單相與三相整流

7、器的比較單相橋式整流單相橋式整流三相橋式整流三相橋式整流單相整流器畸變更大哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.14電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 功率因數(shù)功率因數(shù)單相橋式整流單相橋式整流三相橋式整流三相橋式整流三相整流器功率因數(shù)更高哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.15電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 輸出電壓的脈動(dòng)輸出電壓的脈動(dòng)三相橋式整流三相橋式整流單相橋式整流單相橋式整流三相整流輸出電壓脈動(dòng)小，頻率高，所需濾波電容較小哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.16電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 直流電壓直流電壓V Vd d變化范圍變化范圍三相橋式整流三相橋式

8、整流單相橋式整流單相橋式整流負(fù)載變化時(shí)三相整流器Vd變化范圍小于5，遠(yuǎn)小于單相整流器的變化范圍哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.17電力電子技術(shù)二極管整流器(4)結(jié)論結(jié)論 綜合上述分析綜合上述分析 并考慮單相整流器在三相四線供電系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生大并考慮單相整流器在三相四線供電系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生大的中線電流的中線電流 在大功率系統(tǒng)中，建議采用三相橋式整流器。在大功率系統(tǒng)中，建議采用三相橋式整流器。哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.18電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 以前的分析只考慮整流器的穩(wěn)態(tài)工作狀況以前的分析只考慮整流器的穩(wěn)態(tài)工作狀況 實(shí)際上，電源開關(guān)剛閉合時(shí)，突加在交流輸入

9、電實(shí)際上，電源開關(guān)剛閉合時(shí)，突加在交流輸入電壓會(huì)引起瞬間的突入電流和過電壓。壓會(huì)引起瞬間的突入電流和過電壓。3.5.2 啟動(dòng)時(shí)的突入電流和過電壓問題啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)，Vd=0,突加突加在輸入端的交流電在輸入端的交流電壓會(huì)形成很大的充壓會(huì)形成很大的充電電流（突入電流電電流（突入電流），且在），且在LsCd回路回路中諧振出過電壓中諧振出過電壓,max2 2dLLVV 解決方法：限流電阻解決方法：限流電阻限流限流電阻電阻哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.19電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 整流器的交流側(cè)輸入電流是非正弦的，且畸變很嚴(yán)重。整流器的交流側(cè)輸入電流是非正弦的，且畸變很嚴(yán)重。 由

10、于線電流中含有大量諧波導(dǎo)致功率因數(shù)較差。由于線電流中含有大量諧波導(dǎo)致功率因數(shù)較差。 隨著電力電子裝置的增加，整流器發(fā)揮著越來越重要的隨著電力電子裝置的增加，整流器發(fā)揮著越來越重要的作用。作用。 眾多整流器產(chǎn)生的大量諧波電流注入電網(wǎng)后，對電力系眾多整流器產(chǎn)生的大量諧波電流注入電網(wǎng)后，對電力系統(tǒng)及其他用電設(shè)備帶來很多不利的影響。統(tǒng)及其他用電設(shè)備帶來很多不利的影響。 諧波標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)償措施將在第三部分（應(yīng)用）中學(xué)習(xí)。諧波標(biāo)準(zhǔn)及補(bǔ)償措施將在第三部分（應(yīng)用）中學(xué)習(xí)。3.5.3 線電流諧波和功率因數(shù)補(bǔ)償問題哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.20電力電子技術(shù)二極管整流器(4)本章內(nèi)容 3.1 3.

11、1 整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本概念整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本概念 3.2 3.2 單相二極管橋式整流器單相二極管橋式整流器 3.2.1 3.2.1 理想化的電路（理想化的電路（Ls=0)Ls=0) 3.2.2 3.2.2 電源測電感電源測電感LsLs對換流的影響對換流的影響 3.2.3 3.2.3 恒壓型負(fù)載恒壓型負(fù)載 3.2.4 3.2.4 實(shí)際的二極管整流器實(shí)際的二極管整流器 3.3 3.3 單相整流器的對三相四線供電系統(tǒng)中線電流的單相整流器的對三相四線供電系統(tǒng)中線電流的影響影響 3.4 3.4 三相二極管橋式整流器三相二極管橋式整流器 3.4.1 3.4.1 理想化的電路（理想化的電路（Ls=0

12、)Ls=0) 3.4.23.4.2 恒壓型恒壓型負(fù)載負(fù)載 3.4.3 3.4.3 實(shí)際的三相橋式二極管整流電路實(shí)際的三相橋式二極管整流電路哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.21電力電子技術(shù)二極管整流器(4) 3.5 3.5 二極管整流器的應(yīng)用問題二極管整流器的應(yīng)用問題 3.5.1 3.5.1 單相與三相整流器的比較單相與三相整流器的比較 3.5.2 3.5.2 啟動(dòng)時(shí)的突入電流和過電壓問題啟動(dòng)時(shí)的突入電流和過電壓問題 3.5.3 3.5.3 線電流諧波和功率因數(shù)補(bǔ)償問題線電流諧波和功率因數(shù)補(bǔ)償問題哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.22電力電子技術(shù)二極管整流器(4)1

13、) 1) 二極管整流器的種類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。二極管整流器的種類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2 2）單相二極管橋式整流電路）單相二極管橋式整流電路單相二極管橋式整流電路的單相二極管橋式整流電路的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)理想化的理想化的二極管橋式整流電路：電阻和恒流負(fù)載二極管橋式整流電路：電阻和恒流負(fù)載下的波形，整流輸出電壓平均值的計(jì)算，輸入電流下的波形，整流輸出電壓平均值的計(jì)算，輸入電流諧波的特點(diǎn)，功率因數(shù)的計(jì)算。諧波的特點(diǎn)，功率因數(shù)的計(jì)算。電源測電感電源測電感LsLs對換流的影響：換流的概念，換流對換流的影響：換流的概念，換流重疊的概念和原因，換流重疊對輸出電壓的影響，重疊的概念和原因，換流重疊對輸出電壓的影響，影響換流

14、壓降和換流重疊角的因素。影響換流壓降和換流重疊角的因素。反電勢負(fù)載反電勢負(fù)載時(shí)的工作特性：恒壓負(fù)載時(shí)的波形，時(shí)的工作特性：恒壓負(fù)載時(shí)的波形，直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變、功率因數(shù)及整流直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變、功率因數(shù)及整流輸出電壓的影響。輸出電壓的影響。電源電壓發(fā)生畸變的原因電源電壓發(fā)生畸變的原因本章重點(diǎn) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系文件:電力電子技術(shù)08.23電力電子技術(shù)二極管整流器(4)3)3)單相整流器的對三相四線供電系統(tǒng)單相整流器的對三相四線供電系統(tǒng)中線電流中線電流的影響及的影響及原因。原因。4 4）三相二極管橋式整流電路）三相二極管橋式整流電路三相二極管橋式整流電路的三相二極管橋式整流電路的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)理想化的理想化的三相二極管橋式整流電路：二極管的通三相二極管橋式整流電路：二極管的通斷規(guī)律，斷規(guī)律，波形分析的方法波形分析的方法，恒流負(fù)載下的波形，整，恒流負(fù)載下的波形，整流輸出電壓平均值的計(jì)算，輸入電流諧波的特點(diǎn)，流輸出電壓平均值的計(jì)算，輸入電流諧波的特點(diǎn)，功率因數(shù)的計(jì)算。功率因數(shù)的計(jì)算。反電勢負(fù)載反電勢負(fù)載時(shí)的工作特性：恒壓負(fù)載時(shí)的波形，時(shí)的工作特性：恒壓負(fù)載時(shí)的波形，直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變、功率因數(shù)及整流直流側(cè)電流對交流輸入電流畸變、功率因