Chap2.3 晶閘管三相整流電路

1、2022-7-61第2章 換流理論與特性方程2022-7-621 1、三相整流電路、三相整流電路1. 三相整流電路三相整流電路高壓直流換流器的基本模塊是三相全波橋式高壓直流換流器的基本模塊是三相全波橋式電路。該電路又稱為格雷茲電路。該電路又稱為格雷茲(Graetz)(Graetz)橋。橋。2022-7-631 1）為便于分析，我們先做以下假設）為便于分析，我們先做以下假設含有換流變壓器的交流系統(tǒng)可表示為一個電壓含有換流變壓器的交流系統(tǒng)可表示為一個電壓和頻率恒定的理想電壓源與一個無損電感（主和頻率恒定的理想電壓源與一個無損電感（主要代表變壓器的漏電感）串聯(lián)；要代表變壓器的漏電感）串聯(lián)； 直流電流

2、直流電流(Id)(Id)保持恒定且無紋波，這是因為在直保持恒定且無紋波，這是因為在直流側采用了一個較大的平波電抗器流側采用了一個較大的平波電抗器(Ld)(Ld)； 閥具有理想的開關特性，導通時呈零電阻，截閥具有理想的開關特性，導通時呈零電阻，截止時呈無窮大電阻。止時呈無窮大電阻。 2022-7-642022-7-65 變壓器次級繞組從其初級繞組取得交流電壓，假設中性點變壓器次級繞組從其初級繞組取得交流電壓，假設中性點O O，則其，則其a a、b b、c c三相繞組相電壓分別是：三相繞組相電壓分別是：)sin( tEemao)120sin(tEembo)120sin(tEemco2 2） 電源電

3、壓電源電壓 uuaOt uubOt uucOtuuaucubOt2022-7-66uuabOtubauubcucbOtuuacucaOt2022-7-67uduabuacubcubaucaucbuabuacOt2022-7-683 3） 換流閥換流閥換流閥排列方式，換流閥排列方式，1 1、3 3、5 5共陰極，共陰極，4 4、6 6、2 2共陽極共陽極uduabuacubcubaucaucbuabuacOt6 6個晶閘管依次輪流觸發(fā)，觸發(fā)間隔個晶閘管依次輪流觸發(fā)，觸發(fā)間隔60 60 ，一個周期觸發(fā)一次。，一個周期觸發(fā)一次。gu1gu2gu6gu3gu4gu52022-7-69換流閥觸發(fā)角大小換

4、流閥觸發(fā)角大小以晶閘管以晶閘管V1V1為例：為例：2022-7-610相電相電壓：壓： uuaOt uubOt uucOtuuaucubOta電壓最高wt=30b電壓最高wt=150c電壓最高wt=270c電壓最低wt=90a電壓最低wt=210b電壓最高wt=3302022-7-611uuabOtubauubcucbOtuuacucaOta電壓最高wt=302022-7-612uduabuacubcubaucaucbuabuacOta電壓最高wt=30b電壓最高wt=150c電壓最高wt=270c電壓最低wt=90a電壓最低wt=210b電壓最高wt=330自然換向點，是各相晶閘管能導通的最

5、早時刻，將自然換向點，是各相晶閘管能導通的最早時刻，將其作為晶閘管控制角的起點其作為晶閘管控制角的起點2022-7-613uuabuacubcubaucaucbuabuacO t1352462022-7-614 在上述電路中，在上述電路中，a a點、點、b b點、點、c c點電壓分別最高時，分別對應點電壓分別最高時，分別對應著陽極組晶閘管著陽極組晶閘管V1V1、V3V3、V5V5導通，這些點稱之為各晶閘管自然導通，這些點稱之為各晶閘管自然換向點。換向點。 同時當同時當a a點、點、b b點、點、c c點電壓分別最低時，分別對應著共陰極點電壓分別最低時，分別對應著共陰極組晶閘管組晶閘管V4V4、

6、V6V6、V2V2導通，這些點也稱之為自然換向點。即導通，這些點也稱之為自然換向點。即2022-7-615uuabO111906030011120觸發(fā)角起點觸發(fā)角起點觸發(fā)角觸發(fā)角V1控制角大?。嚎刂平谴笮。?022-7-616uuabuacubcubaucaucbuabuacO t1a a = 302a a = 303a a = 306a a = 305a a = 304a a = 302022-7-617uuabuacubcubaucaucbuabuacO t1a a = 602a a = 603a a = 604a a = 605a a = 606a a = 602022-7-618uua

7、buacubcubaucaucbuabuacO t1a a = 902a a = 903a a = 904a a = 905a a = 906a a = 902022-7-619uuabuacubcubaucaucbuabuacO t1a a = 1202a a = 1203a a = 1204a a =1205a a = 1206a a = 1202022-7-620整流器工作原理整流器工作原理-負載電壓分析負載電壓分析 換流器換流器6個換流閥觸發(fā)間隔個換流閥觸發(fā)間隔60，依次輪流導通，導通角，依次輪流導通，導通角120 ,每次觸每次觸發(fā)一個換流閥，新觸發(fā)的換流閥導通，且此閥導通而使同排另一

8、換流閥關發(fā)一個換流閥，新觸發(fā)的換流閥導通，且此閥導通而使同排另一換流閥關斷。即在同一時刻只有兩個閥導通，而其它斷。即在同一時刻只有兩個閥導通，而其它4個閥處于關斷狀態(tài)。而不會出個閥處于關斷狀態(tài)。而不會出現(xiàn)現(xiàn)3各閥導通的現(xiàn)象。各閥導通的現(xiàn)象。2022-7-621結論：結論：共陰極組只有一個晶閘管導通，共陽極組只有一個導通共陰極組只有一個晶閘管導通，共陽極組只有一個導通共陰極組陽極所接的交流電壓值最高的一個導通，共陽共陰極組陽極所接的交流電壓值最高的一個導通，共陽極組陰極電壓最低（負的最多）的一個導通；極組陰極電壓最低（負的最多）的一個導通；V1導通，則導通，則a電壓在最高時電壓在最高時2022-

9、7-622整流器工作原理整流器工作原理-負載電壓分析負載電壓分析如若上循環(huán)周期末，閥如若上循環(huán)周期末，閥1和閥和閥6 導通，電流從導通，電流從aVT1RVT6ba，即，即此時負載此時負載R上電壓上電壓Ud=Uab。 當閥當閥2觸發(fā)時，觸發(fā)時，ucb0，導通，導通，c相繞組相繞組接通，有電流。接通，有電流。 2022-7-6236、11、22、33、44、55、66、1acu2022-7-6246、11、22、33、44、55、66、1bcu2022-7-6256、11、22、33、44、55、66、1bau2022-7-6266、11、22、33、44、55、66、1cau2022-7-627

10、6、11、22、33、44、55、66、1cbu2022-7-6286、11、22、33、44、55、66、1abu2022-7-6296、11、22、33、44、55、66、1abucbucaubaubcuacuabu2022-7-630a = 01 1）觸發(fā)角）觸發(fā)角a=0a=0時時uduabuacOtuabuacubcubaucaucbabcbcababcacabuuuuuuu（1 1）負載電壓）負載電壓2022-7-631a = 302 2）觸發(fā)角）觸發(fā)角a=30a=30時時uduabuacubcubaucaucbuabuacOtabcbcababcacabuuuuuuu2022-7-

11、632a = 302 2）觸發(fā)角）觸發(fā)角a=90a=90時時uduabuacubcubaucaucbuabuacOtabcbcababcacabuuuuuuu2022-7-633 橋兩端橋兩端( (共陰極閥的陰極和共陽極閥的陽極之間共陰極閥的陰極和共陽極閥的陽極之間) )的瞬時的瞬時直流電壓由線電壓的直流電壓由線電壓的6060時段組成。因此，平均直流電壓可時段組成。因此，平均直流電壓可由任一由任一6060時段的瞬時電壓積分求得。時段的瞬時電壓積分求得。 當當a=0a=0，即無觸發(fā)延遲時平均直流電壓為：，即無觸發(fā)延遲時平均直流電壓為：000012012006060333 3t3sintdacmm

12、Ve dEtdE其中，其中， E Em m為相電壓峰值為相電壓峰值 ；V Vd0d0稱為稱為“理想空載直流電壓理想空載直流電壓”。 整流器工作原理整流器工作原理-負載平均電壓分析負載平均電壓分析LLLNdEEV35. 134. 20或：或：其中，其中， E ELNLN相為相電壓有效值，相為相電壓有效值， ELL為線電壓有效值為線電壓有效值2022-7-634當當a a0 0，即有觸發(fā)延遲時平均直流電壓為：，即有觸發(fā)延遲時平均直流電壓為：000060600600000600000333sin(60 )sin(60 )cos(60 )cos(60co)cos(120 )sdabmddddVe dE

13、dVdVVVaaaaaaaaaaa 可見觸發(fā)延遲的影響是使平均直流電壓減小可見觸發(fā)延遲的影響是使平均直流電壓減小coscos倍。倍。 由于由于的范圍在的范圍在0 0到到180180之間，之間，coscos的范圍在的范圍在1 1到到1 1之之間。因此間。因此V Vd d可在可在V Vd0d0到到V Vd0d0之間變化。如本章后面所述，負的之間變化。如本章后面所述，負的V Vd d表示與表示與整流相反的逆變狀態(tài)。整流相反的逆變狀態(tài)。 2022-7-635整流器工作原理整流器工作原理-負載電流分析負載電流分析 負載電流波形，如圖，在直流側有大電感，電感值足夠大，可以維持負載電流波形，如圖，在直流側有

14、大電感，電感值足夠大，可以維持直流線路上電流保持很定不變，如圖：直流線路上電流保持很定不變，如圖：tOidId2022-7-636整流電路工作原理整流電路工作原理-晶閘管電流分析晶閘管電流分析6個晶閘管輪流觸發(fā)，輪流導通，個晶閘管輪流觸發(fā)，輪流導通，晶閘管晶閘管電流也有規(guī)律性，當電流也有規(guī)律性，當晶閘管晶閘管導通時，其電流與負載電流相等，均是直流平均電流導通時，其電流與負載電流相等，均是直流平均電流Id。以。以晶閘管晶閘管1為為例：例：6、11、22、33、44、55、66、1dIi 1aidI.1i01idIi 101i01i01i2022-7-6376、11、22、33、44、55、66、

15、1dIi 1.1i01idIi 101i01i01iaidI注意：每個閥導通注意：每個閥導通1/31/3周期，周期，1201202022-7-638ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOuaa = 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT12022-7-639ud1u2ud2u2LudidtttOtOuaa = 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1tiVT2tiVT3tiVT4tiVT5tiVT6晶閘管電流有效值：晶閘管電流有效值：2022-7-640晶閘管電流有效值：晶閘管電流有效值：dVVVIIII31.6212022-7-641整流電路工作原理整流電路工作原理-變壓器繞組相電流分析變壓器繞組相電流分析 有前面可知，有前面可知，6個晶閘管輪流導通，換相有規(guī)律，則個晶閘管輪流導通，換相有規(guī)律，則a相繞組上的電流，相繞組上的電流，只要只要a相導通，相導通，a相電流相電流ia即是直流電流即是直流電流Id6、11、22、33、44