電力電子變換和控制技術(shù)(第二版) (陳堅(jiān))第5章

1、電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）第第 5 5 章章交流直流變換器（整流器）交流直流變換器（整流器） 5 5 交流直流變換器（整流器）交流直流變換器（整流器） 5.0 概述概述5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)5.2 不控整流電路不控整流電路5.3 單相橋式晶閘管相控整流電路單相橋式晶閘管相控整流電路5.4 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路5.5 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 5.6 交流電路電感對(duì)整流特性的影響交流電路電感對(duì)整流特性的影響5 5 交流直流變換器（整流器）交流直流變換器（整流器） 5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋

2、12脈波整流電路脈波整流電路5.9 相控有源逆變電路工作原理相控有源逆變電路工作原理5.10 相控整流及有源逆變晶閘管觸發(fā)控制相控整流及有源逆變晶閘管觸發(fā)控制5.11 含有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)（含有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)（PFC）的單相）的單相高頻整流高頻整流小結(jié)小結(jié)5.0 概述概述q利用半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)器件的通、斷控制，將交流電能利用半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)器件的通、斷控制，將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芊Q(chēng)為變?yōu)橹绷麟娔芊Q(chēng)為整流整流。q實(shí)現(xiàn)整流的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路連同其輔助元器件和實(shí)現(xiàn)整流的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路連同其輔助元器件和系統(tǒng)稱(chēng)為系統(tǒng)稱(chēng)為整流器整流器。 整流器的類(lèi)型很多，歸納分類(lèi)如下：整流器的類(lèi)型很多，歸納分類(lèi)如

3、下：q1.按交流電源電流的按交流電源電流的波形波形可分為：可分為：（1 1） 半波整流。（半波整流。（2）全波整流。）全波整流。q2.按交流電源的按交流電源的相數(shù)相數(shù)的不同可分為：的不同可分為：（1 1） 單相整流。（單相整流。（2）三相整流。）三相整流。q3.按整流電路中所使用的按整流電路中所使用的開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)器件及控制能力的不同可及控制能力的不同可分為：分為： (1(1） 不控整流。（不控整流。（2）半控整流。（）半控整流。（3）全控整流。）全控整流。q4.按按控制原理控制原理的不同可分為：的不同可分為：（1 1） 相控整流。（相控整流。（2）高頻）高頻PWMPWM整流。整流。開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)

4、器件為二極管為二極管 開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)器件為晶閘管為晶閘管開(kāi)關(guān)器件為開(kāi)關(guān)器件為全控器件全控器件5.0 概述（續(xù)概述（續(xù)1）5.0 概述（續(xù)概述（續(xù)2）q對(duì)交流直流變換最基本的性能要求：對(duì)交流直流變換最基本的性能要求：q直流輸出電壓可以調(diào)控（交流輸入電壓變化時(shí)或負(fù)載變化時(shí)直流輸出電壓可以調(diào)控（交流輸入電壓變化時(shí)或負(fù)載變化時(shí)輸出的直流電壓可保持為任意指令值）輸出的直流電壓可保持為任意指令值）q輸出電壓中交流分量（即諧波電壓）被控制在允許值范圍以輸出電壓中交流分量（即諧波電壓）被控制在允許值范圍以?xún)?nèi)；內(nèi)；q交流側(cè)電流中的諧波電流也要求在允許值以?xún)?nèi)。交流側(cè)電流中的諧波電流也要求在允許值以?xún)?nèi)。q此外交流側(cè)的

5、功率因數(shù)、整流器的效率、重量、體積、成本、此外交流側(cè)的功率因數(shù)、整流器的效率、重量、體積、成本、電磁干擾電磁干擾EMI和電磁兼容性和電磁兼容性EMC以及對(duì)控制指令的響應(yīng)特以及對(duì)控制指令的響應(yīng)特性都是評(píng)價(jià)整流器的重要指標(biāo)。性都是評(píng)價(jià)整流器的重要指標(biāo)。 5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)q整流器最基本的性能指標(biāo)有：整流器最基本的性能指標(biāo)有：q1. 電壓諧波系數(shù)或紋波系數(shù)電壓諧波系數(shù)或紋波系數(shù)RF（Ripple Factor）q2. 電壓脈動(dòng)系數(shù)電壓脈動(dòng)系數(shù)Sn q3. 輸入電流總畸變率輸入電流總畸變率THD (Total Harmonic Distortion) q4. 輸入功率

6、因數(shù)輸入功率因數(shù)PF（Power Factor） q上述基本性能指標(biāo)能比較科學(xué)地評(píng)價(jià)各種整流上述基本性能指標(biāo)能比較科學(xué)地評(píng)價(jià)各種整流電路的性能優(yōu)劣電路的性能優(yōu)劣 。5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)1）q紋波電壓的定義：整流輸出電壓中除直流平均值紋波電壓的定義：整流輸出電壓中除直流平均值電壓電壓VD外全部交流諧波分量有效值外全部交流諧波分量有效值VH可以進(jìn)一步表示為可以進(jìn)一步表示為 ：DHvVVRF/12DrmsdHvVVVV22DrmsHVVVq電壓諧波（紋波）系數(shù)的定義：輸出電壓中的交流諧電壓諧波（紋波）系數(shù)的定義：輸出電壓中的交流諧波有效值波有效值 VH與直流平

7、均值與直流平均值VD 之比值。表示為之比值。表示為電壓諧波系數(shù)或紋波系數(shù)電壓諧波系數(shù)或紋波系數(shù)RFRF（Ripple FactorRipple Factor）5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)2）定義：整流輸出電壓中最低次諧波幅值定義：整流輸出電壓中最低次諧波幅值Vnm與直流與直流平均值平均值VD之比之比 。Sn=Vnm/VD 電壓脈動(dòng)系數(shù)電壓脈動(dòng)系數(shù)SnSn5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)3）q交流輸入電流中除基波電流交流輸入電流中除基波電流Is1外通常還含有各外通常還含有各次諧波電流次諧波電流Isn（n2，3，4，） 。qTHD的的定義

8、：除基波電流外的所有諧波電流總定義：除基波電流外的所有諧波電流總有效值與基波電流有效值之比值有效值與基波電流有效值之比值 22122212 由于hSnSnSSIIIII1222121121211SnSnSSSSSShIIIIIIIIITHD輸入電流總畸變率輸入電流總畸變率THD THD ( (Total Harmonic DistortionTotal Harmonic Distortion) )SPPFAC/SSIVS 11111cos/)(cos)/(cos)/( SSSSSSSSACIIIVIVIVPPF221222221111111THDIIIIIIISnSnnSnSSSS輸入功率因數(shù)

9、輸入功率因數(shù)PFPF（P Powerower F Factoractor） ：基波電流數(shù)值因數(shù)基波電流數(shù)值因數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)基波因數(shù)）是基波電流有效值與總電流有效值之（簡(jiǎn)稱(chēng)基波因數(shù)）是基波電流有效值與總電流有效值之比值。比值。交流側(cè)電壓與電流基波分量之間的相位角交流側(cè)電壓與電流基波分量之間的相位角1 1稱(chēng)為稱(chēng)為基波位移角基波位移角；基波功率因數(shù)基波功率因數(shù) coscos1 1稱(chēng)為稱(chēng)為基波位移因數(shù)基波位移因數(shù)DPFDPF。若交流輸入電壓為無(wú)畸變的正弦波，則只有輸入電流中的基波電流形成有若交流輸入電壓為無(wú)畸變的正弦波，則只有輸入電流中的基波電流形成有功功率。這時(shí)功功率。這時(shí)，定義：交流電源輸入有功功率定義

10、：交流電源輸入有功功率P PAC AC 與其視在功率與其視在功率S S 之比，即之比，即5.1 整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)整流器的類(lèi)型和性能指標(biāo)（續(xù)4）5.2 不控整流電路不控整流電路5.2.0 概述概述5.2.1 單相半波不控整流單相半波不控整流5.2.2 兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）5.2.3 單相橋式不控整流單相橋式不控整流5.2.4 三相半波不控整流三相半波不控整流5.2.5 三相橋式不控整流三相橋式不控整流5.2.6 電容濾波的不控整流電路電容濾波的不控整流電路5.2.0 概述概述q定義：在交流電源與直流負(fù)載間插入二極管電路，定義：在交流電

11、源與直流負(fù)載間插入二極管電路，利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)交流利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)交流-直流電能變換的直流電能變換的電路。電路。q缺點(diǎn)：輸出電壓平均值不能調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：輸出電壓平均值不能調(diào)節(jié)q分析法：二極管的單向?qū)щ娦允欠治龆O管整流電分析法：二極管的單向?qū)щ娦允欠治龆O管整流電路的基本原則。路的基本原則。q典型電路：圖典型電路：圖5.1(a)5.5(a)*5.2.1 單相半波不控整流單相半波不控整流q 主電路：不控二極管主電路：不控二極管D1、D0q 工作原理：（理想情況下）工作原理：（理想情況下）q在電源電壓的正半周在電源電壓的正半周w wt=0p p D1承受正向電壓而導(dǎo)通。承受正向電壓

12、而導(dǎo)通。vD=vs, iD=isq在電源電壓的負(fù)半周在電源電壓的負(fù)半周wt=p2p D1受反壓截止，阻斷電路。受反壓截止，阻斷電路。 vD=0, iD=0q如果負(fù)載有電感，則負(fù)載電如果負(fù)載有電感，則負(fù)載電流通過(guò)流通過(guò)D0續(xù)流。續(xù)流。*5.2.1 單相半波不控整流（續(xù)單相半波不控整流（續(xù)1）q特點(diǎn)：特點(diǎn)：q整流電壓直流平均值整流電壓直流平均值 SSSDVVtdtVV45. 02sin221 0 pwwpp qVD只與只與VS有關(guān)，不能被調(diào)控；有關(guān)，不能被調(diào)控；q輸出電壓脈動(dòng)大，脈動(dòng)頻率低，輸出電壓脈動(dòng)大，脈動(dòng)頻率低，難于濾波；難于濾波；q僅正半周有輸出（一個(gè)電源周期僅正半周有輸出（一個(gè)電源周期中

13、僅一個(gè)電壓脈波，即脈波數(shù)為中僅一個(gè)電壓脈波，即脈波數(shù)為1，稱(chēng)為，稱(chēng)為“半波半波”）；）；q電源電流的直流分量很大電源電流的直流分量很大。*5.2.2 兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）q主電路：中心抽頭的變壓主電路：中心抽頭的變壓器提供兩相反向的電壓，器提供兩相反向的電壓，D1、D2作開(kāi)關(guān)。作開(kāi)關(guān)。q工作原理：（理想情況下）工作原理：（理想情況下）q在電源電壓的正半周在電源電壓的正半周D1承受正向電壓而導(dǎo)通，承受正向電壓而導(dǎo)通，D2截止，截止，使得正的使得正的A 相電壓加到了負(fù)載兩端。相電壓加到了負(fù)載兩端。q在電源電壓的負(fù)半周在電源電壓的負(fù)半周D1受反壓截

14、止，受反壓截止，D2導(dǎo)通，使得正的導(dǎo)通，使得正的B 相電壓加到了負(fù)載兩端相電壓加到了負(fù)載兩端q性能優(yōu)于單相半波不控整流性能優(yōu)于單相半波不控整流q正負(fù)半波均有輸出，整流電壓直流正負(fù)半波均有輸出，整流電壓直流平均值高了一倍平均值高了一倍q兩相電壓是通過(guò)變壓器中心抽頭得兩相電壓是通過(guò)變壓器中心抽頭得到的到的q一個(gè)電源周期一個(gè)電源周期TS中脈波數(shù)為中脈波數(shù)為2 2，脈，脈動(dòng)頻率提高一倍，易于濾波動(dòng)頻率提高一倍，易于濾波q電源電流正、負(fù)對(duì)稱(chēng)，無(wú)直流分量。電源電流正、負(fù)對(duì)稱(chēng)，無(wú)直流分量。*5.2.2 兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）（續(xù)兩相半波不控整流（或雙半波不控整流）（續(xù)1）*5.2.3 單相橋式

15、不控整流單相橋式不控整流 q原理及波形分析：原理及波形分析：q與兩相半波電路相比：與兩相半波電路相比：q相同點(diǎn)：整流輸出電壓、交相同點(diǎn)：整流輸出電壓、交流電源電流波形。流電源電流波形。q多用了兩個(gè)二極管，但可略多用了兩個(gè)二極管，但可略去有中心抽頭的變壓器。去有中心抽頭的變壓器。q在中小容量的不控整流領(lǐng)域在中小容量的不控整流領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。中應(yīng)用廣泛。 *5.2.4 三相半波不控整流三相半波不控整流 q 原理及波形：原理及波形：q一周期中，一周期中，A相相D1、B相相D3、C相相D5依序各導(dǎo)電依序各導(dǎo)電120。q整流電流為整流電流為120脈寬直流。脈寬直流。q整流電壓由三個(gè)相同的脈波組整流電壓由

16、三個(gè)相同的脈波組成（脈波數(shù)成（脈波數(shù)m m3 3）。q 特點(diǎn)：特點(diǎn)：直流平均值的數(shù)值較高：直流平均值的數(shù)值較高： SSSDVVtdtVV17. 1263sin23/21501 03 pwwp整流電壓脈動(dòng)較小，脈動(dòng)頻率為整流電壓脈動(dòng)較小，脈動(dòng)頻率為電源頻率電源頻率3 3倍。電源電流含有很倍。電源電流含有很大的直流分量。較少實(shí)用。大的直流分量。較少實(shí)用。5.2.5 三相橋式不控整流三相橋式不控整流 整流電壓由整流電壓由6 6個(gè)相同的脈波組成，個(gè)相同的脈波組成，脈波寬脈波寬6060, ,脈動(dòng)較小，易濾波。脈動(dòng)較小，易濾波。電源電流無(wú)直流分量電源電流無(wú)直流分量, ,為為120120脈寬、脈寬、正負(fù)對(duì)稱(chēng)

17、的交流電。正負(fù)對(duì)稱(chēng)的交流電。廣泛應(yīng)用較大功率的不控整流中廣泛應(yīng)用較大功率的不控整流中脈波脈波數(shù)數(shù)m m6 65.2.5 三相橋式不控整流（續(xù)）三相橋式不控整流（續(xù)）q整流電壓的直流平均值高：整流電壓的直流平均值高：lSlSVVVV35. 134. 22363 pp tdtVtdvVSABDwwpwp30sin233 3/109 03 09 03 電源線(xiàn)電壓有效值電源線(xiàn)電壓有效值電源相電壓有效值電源相電壓有效值5.2.6 電容濾波的不控整流電路電容濾波的不控整流電路 q不控整流電路輸出電壓中除直流外，還含有諧波。不控整流電路輸出電壓中除直流外，還含有諧波。為此須在整流電路的輸出端與負(fù)載之間接入為

18、此須在整流電路的輸出端與負(fù)載之間接入LCLC濾波器濾波器。q由于整流輸出諧波電壓的頻率不高，因此要有較好由于整流輸出諧波電壓的頻率不高，因此要有較好的濾波效果必須的濾波效果必須LCLC很大很大。q濾波電感濾波電感L L的重量、體積相對(duì)于電容要大得多，通常的重量、體積相對(duì)于電容要大得多，通常取較小的取較小的L L和較大的和較大的C C組成組成LCLC濾波器，甚至完全不用電濾波器，甚至完全不用電感只用感只用電容濾波電容濾波。5.3 單相橋式晶閘管相控整流電路單相橋式晶閘管相控整流電路5.3.0 概述概述5.3.1 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路5.3.2 單相橋式半控整流電路單相橋式半控

19、整流電路 5.3.0 概述概述q 晶閘管代替上節(jié)電路中的二極管，可得相控整流電路。晶閘管代替上節(jié)電路中的二極管，可得相控整流電路。q 原理：利用了半控開(kāi)關(guān)器件晶閘管的開(kāi)通可控特性（承受原理：利用了半控開(kāi)關(guān)器件晶閘管的開(kāi)通可控特性（承受正向電壓，且有觸發(fā)脈沖）和單向?qū)щ娦裕徽螂妷?，且有觸發(fā)脈沖）和單向?qū)щ娦?；q 相控整流：控制晶閘管觸發(fā)相位角（脈沖施加時(shí)刻）就控相控整流：控制晶閘管觸發(fā)相位角（脈沖施加時(shí)刻）就控制了電源電壓送至負(fù)載的起始時(shí)刻，從而控制整流電壓。制了電源電壓送至負(fù)載的起始時(shí)刻，從而控制整流電壓。q 整流電路結(jié)構(gòu)不同、負(fù)載性質(zhì)不同，工作情況也就不同。整流電路結(jié)構(gòu)不同、負(fù)載性質(zhì)不同，

20、工作情況也就不同。q 電路分析時(shí)要抓住晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻（滿(mǎn)足導(dǎo)通條件時(shí)）電路分析時(shí)要抓住晶閘管的導(dǎo)通時(shí)刻（滿(mǎn)足導(dǎo)通條件時(shí)） 和受到反壓被強(qiáng)迫關(guān)斷的時(shí)刻。和受到反壓被強(qiáng)迫關(guān)斷的時(shí)刻。q 掌握單相橋式全控整流電路在不同性質(zhì)負(fù)載下的工作情況掌握單相橋式全控整流電路在不同性質(zhì)負(fù)載下的工作情況q 了解單相橋式半控整流電路的失控現(xiàn)象及解決辦法。了解單相橋式半控整流電路的失控現(xiàn)象及解決辦法。5.3.1 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路q 一、電阻性負(fù)載一、電阻性負(fù)載q（一）主電路（一）主電路q（二）理想化假設(shè)（二）理想化假設(shè) q（三）工作原理及波形分析（三）工作原理及波形分析q（四）幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)（四

21、）幾個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)q（五）基本量的計(jì)算（五）基本量的計(jì)算q 二、電感性負(fù)載二、電感性負(fù)載q（一）（一） L、較小，較小，較大，且較大，且時(shí)，負(fù)載斷流，元件的導(dǎo)時(shí)，負(fù)載斷流，元件的導(dǎo)電角電角q（二）（二）當(dāng)當(dāng)時(shí)，電流臨界連續(xù)時(shí)，電流臨界連續(xù)q（三）（三） L、較大，較大，較小較小,且且R，90，有功功率有功功率P忽略開(kāi)關(guān)管的損耗，忽略開(kāi)關(guān)管的損耗，電源提供的有功功率負(fù)載有功功率電源提供的有功功率負(fù)載有功功率Pppp22sinSLSSSLVVIVIVSPPF功率因數(shù)功率因數(shù)SrmsLrmsLIVIVRIP2( (五五) )基本量的計(jì)算基本量的計(jì)算（6）功率因數(shù)）功率因數(shù)PF一、電阻性負(fù)載（續(xù)一、電阻性

22、負(fù)載（續(xù)5）表表5.2 單相全波整流的電壓、電流比值、功率因數(shù)與單相全波整流的電壓、電流比值、功率因數(shù)與的關(guān)系表的關(guān)系表SDVV/控制角控制角 （度）（度）03060901201501800.90.840.6760.450.2260.0060IS/ID31.571.972.80-功率因數(shù)功率因數(shù)PF10.9710.8980.7070.4270.170( (五五) )基本量的計(jì)算基本量的計(jì)算一、電阻性負(fù)載（續(xù)一、電阻性負(fù)載（續(xù)5）單相全波整流的電壓、電流比值、功率因數(shù)與單相全波整流的電壓、電流比值、功率因數(shù)與的關(guān)系曲線(xiàn)的關(guān)系曲線(xiàn)q 特點(diǎn)：特點(diǎn)：q電感電流不能突變；電感電流不

23、能突變；q電流滯后電壓過(guò)零。電流滯后電壓過(guò)零。q根據(jù)負(fù)載中電感量根據(jù)負(fù)載中電感量L L的大小不同，的大小不同，電路有電路有4 4種可能工況：種可能工況：二、電感性負(fù)載二、電感性負(fù)載（一）（一）L L、較小，較小，較大，且較大，且時(shí)，負(fù)載斷流；時(shí)，負(fù)載斷流；（二）（二） 當(dāng)當(dāng)時(shí)，電流臨界連續(xù)；時(shí)，電流臨界連續(xù)；（三）（三）L L、較大，較大，較小較小, ,且且，電流連續(xù)；，電流連續(xù)；（四）（四）L L、很大，很大，w wL LR R ，時(shí)，負(fù)載斷流，元件的導(dǎo)電角時(shí)，負(fù)載斷流，元件的導(dǎo)電角二、電感性負(fù)載（續(xù)二、電感性負(fù)載（續(xù)1）q負(fù)載斷流時(shí)，負(fù)載斷流時(shí)，輸出整流電、直流等參數(shù)的計(jì)算輸出整流電、直流

24、等參數(shù)的計(jì)算 )(sin21ttdVVSaaDwwp)cos(cos2122 p p aaVs)cos(cos2pRVRVISDDVD 和和ID與控制角與控制角及導(dǎo)通角及導(dǎo)通角有關(guān)有關(guān))cos(cos210*DDDVVV二、電感性負(fù)載（續(xù)二、電感性負(fù)載（續(xù)2）)455(cossin)(tgeatg)sin()sin(2)(taLRSDeatZViww是是、R 、 L的函數(shù)。的函數(shù)。已知已知R、L、 和和時(shí)，由（時(shí)，由（5-45）式可求）式可求；再由（再由（5-38）式可求得）式可求得 VD *)385()cos(cos21/220*pSDDDDVVVVV二、電感性負(fù)載（續(xù)二、電感性負(fù)載（續(xù)3）

25、q負(fù)載斷流時(shí)，負(fù)載斷流時(shí)，輸出整流電壓、電流等參數(shù)的計(jì)算輸出整流電壓、電流等參數(shù)的計(jì)算 DDSRidtdiLtVwsin2二、電感性負(fù)載（續(xù)二、電感性負(fù)載（續(xù)4）q 穩(wěn)態(tài)情況波形分析（穩(wěn)態(tài)情況波形分析（ 特征）：特征）：q輸入電流輸入電流i is s為正弦波，滯后于電為正弦波，滯后于電源電壓的角度為源電壓的角度為；相當(dāng)于電源不；相當(dāng)于電源不經(jīng)晶閘管而直接對(duì)經(jīng)晶閘管而直接對(duì)RL供電。供電。q負(fù)載電流負(fù)載電流i iD D 是是“正弦雙半波正弦雙半波”；q整流電壓直流平均值整流電壓直流平均值pcos9 . 0cos22cos0SSDDVVVV（二）當(dāng)（二）當(dāng)時(shí)，電流臨界連續(xù)時(shí)，電流臨界連續(xù)二、電感性

26、負(fù)載（續(xù)二、電感性負(fù)載（續(xù)5）穩(wěn)態(tài)情況：穩(wěn)態(tài)情況：（1）波形：波形：整流電壓波形、平整流電壓波形、平均值、元件導(dǎo)通角均值、元件導(dǎo)通角等，與等，與電電流臨界連續(xù)時(shí)的相同；流臨界連續(xù)時(shí)的相同；（2 2）特征：）特征：q 晶閘管電流的初值、終值都不晶閘管電流的初值、終值都不為零為零; ;q 負(fù)載電流不再是負(fù)載電流不再是“正弦雙正半正弦雙正半波波”，任何時(shí)刻都大于零；，任何時(shí)刻都大于零； （三）（三）L L、較大，較大，較小較小, ,且且RLR，9090， RL R，9090，E, 晶閘管才能觸晶閘管才能觸發(fā)導(dǎo)通。發(fā)導(dǎo)通。vSE, 晶閘管阻斷晶閘管阻斷, ,阻斷期阻斷期間間, ,負(fù)載電壓負(fù)載電壓vDE

27、 E，故輸出電壓較，故輸出電壓較RLRL負(fù)載時(shí)高。負(fù)載電流斷流，所以負(fù)載時(shí)高。負(fù)載電流斷流，所以 p)()cos(cos21)()sin2(1aEaVEtdEtVEVSSa p p p pw ww wp p p pEaaVSp p p p )cos(cos21)()cos(cos21)()sin2(1aEaVEtdEtVEVSSa p p p pw ww wp p p pEaaVSp p p p )cos(cos21D三、反電勢(shì)負(fù)載三、反電勢(shì)負(fù)載60后后iD不連續(xù)；不連續(xù)； q 導(dǎo)電寬度導(dǎo)電寬度120-60q 整流電壓平均值整流電壓平均值VD q 120時(shí)時(shí)vD=0。由上式也。由上式也可知可知

28、VD0。q 電阻負(fù)載時(shí)電阻負(fù)載時(shí)的有效移相范圍的有效移相范圍是是0120pwpw60cos133/1150 1lmtabDVtdvV3 3. .感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性q 多數(shù)負(fù)載為多數(shù)負(fù)載為RL負(fù)載或反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載，負(fù)載中的電感通常會(huì)負(fù)載或反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載，負(fù)載中的電感通常會(huì)使電流使電流iD連續(xù)。當(dāng)電感值大到以致負(fù)載電路時(shí)間常數(shù)連續(xù)。當(dāng)電感值大到以致負(fù)載電路時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于電流脈動(dòng)電流脈動(dòng)周期周期6T6TS S時(shí)，可忽略時(shí)，可忽略iD的脈動(dòng)的脈動(dòng), ,看作恒值電流看作恒值電流IDq 負(fù)載電流連續(xù)且負(fù)載電流連續(xù)且60時(shí)整流電壓時(shí)整流電壓vD

29、波形波形、整流電壓平均值、整流電壓平均值V VD D與電與電阻負(fù)載時(shí)的情況相同，阻負(fù)載時(shí)的情況相同，但是電流不同但是電流不同。(1)(1)電阻電阻性性負(fù)載負(fù)載0 0時(shí)波形時(shí)波形； (2)(2)電阻電阻性性負(fù)載負(fù)載3030時(shí)波形時(shí)波形； (3)(3)電阻電感性負(fù)載電阻電感性負(fù)載 6 0 0時(shí)的波形時(shí)的波形；( (4)4)電阻電感性負(fù)載電阻電感性負(fù)載 9 0 0時(shí)的波形時(shí)的波形； (5)(5)電阻電感性負(fù)載電阻電感性負(fù)載120 0時(shí)的波形時(shí)的波形； (6)(6)電阻電感性負(fù)載電阻電感性負(fù)載 180 0時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖5.21 電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性60時(shí)的波形時(shí)的波形

30、圖圖5.22 電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性90時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖5.23 電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性120時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖5.24 電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性電阻感性負(fù)載時(shí)的整流特性180時(shí)的波形時(shí)的波形3 3. .感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性整流電壓平均值感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性整流電壓平均值感性負(fù)載、電感足夠大時(shí)感性負(fù)載、電感足夠大時(shí)（1 1）整流電壓的平均值）整流電壓的平均值VD Vlm為電源線(xiàn)電壓最大值 Vl為線(xiàn)電壓有效值Vs為相電壓有效值 當(dāng)當(dāng)909090時(shí)，時(shí)， V VD D為負(fù)值。為負(fù)值。pppwpwwcos34.2cos63

31、cos35.1cos23cos955.0cos33/160 11SSlllmlmttabDVVVVVVtdvV整流電壓整流電壓vD D中除直流平均值中除直流平均值V VD D外，外，還含有還含有6K6K次諧波電壓（次諧波電壓（K=1K=1，2 2，3 3) )3 3. .感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性感性負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性（2 2）輸出電壓）輸出電壓vD的脈動(dòng)頻率是電源頻的脈動(dòng)頻率是電源頻率的率的6倍，最低次諧波為倍，最低次諧波為6次諧波。次諧波。（3 3）交流電源電流的波形：幅值為）交流電源電流的波形：幅值為ID，寬度為寬度為120的交流方波，除基波外，的交流方波，除基波外，還含有還

32、含有6k1等次諧波。等次諧波。（4 4）電源基波功率因數(shù)：）電源基波功率因數(shù)： 超前方超前方波電流的起點(diǎn)波電流的起點(diǎn)30就是基波電流的就是基波電流的起點(diǎn)，起點(diǎn)，相電流基波的起點(diǎn)比相電相電流基波的起點(diǎn)比相電壓滯后壓滯后。電源基波功率因數(shù)也是。電源基波功率因數(shù)也是cos1cos。4.4.反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流特性q 三相橋式相控整流電路接反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載且負(fù)載三相橋式相控整流電路接反電勢(shì)、電阻、電感負(fù)載且負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，與電感電阻性負(fù)載時(shí)工作情況相似；電路各電流連續(xù)時(shí)，與電感電阻性負(fù)載時(shí)工作情況相似；電路各電壓、電流波形相同，僅負(fù)

33、載電流直流平均值電壓、電流波形相同，僅負(fù)載電流直流平均值I ID D為為: : REVIDDq 3 3個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖互差個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖互差120120，類(lèi)似三相半波，類(lèi)似三相半波相控整流：相控整流：電流連續(xù)時(shí)電流連續(xù)時(shí)vPO平均值平均值q 3 3個(gè)二極管相當(dāng)于三相半波不控整流或個(gè)二極管相當(dāng)于三相半波不控整流或0時(shí)時(shí)的相控整流：的相控整流： vNO的平均值為的平均值為 q 整流電壓平均值整流電壓平均值V VD D ： v vPNPN 應(yīng)是共陰極的三相半應(yīng)是共陰極的三相半波相控整流輸出電壓波相控整流輸出電壓v vPOPO和共陽(yáng)極的三相半波不和共陽(yáng)極的三相半波不控整流電壓控整流電壓v vNONO

34、 之和。之和。pcos263SPOVVSONNOVVVp2632cos163pSNOPOPNDVVVVV5.5.2 三相橋式半控整流電路三相橋式半控整流電路0 0時(shí)，時(shí)， V VD D 最大；最大；00時(shí)，時(shí)，V VD D為正值；為正值；180 180 時(shí)，時(shí)，V VD D 最?。蛔钚?； V VD D00（不可能為負(fù)值）（不可能為負(fù)值）的移相控制范圍為的移相控制范圍為0 0180180輸出電壓不可能為負(fù)值輸出電壓不可能為負(fù)值2cos163pSNOPOPNDVVVVV討論：討論：5.6.0 5.6.0 概述概述5.6.1 5.6.1 考慮考慮L LS S的三相半波相控整流電路及整流電壓波形的三相

35、半波相控整流電路及整流電壓波形5.6.2 5.6.2 換相重疊期中的波形及關(guān)系換相重疊期中的波形及關(guān)系 5.6.3 5.6.3 整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算5.6.4 5.6.4 I ID D與與 、 、換相壓降的關(guān)系、換相壓降的關(guān)系 5.6.5 5.6.5 引入換相電阻引入換相電阻R RS S后的關(guān)系式后的關(guān)系式 5.6.6 5.6.6 各種相控整流電路換相壓降和換相重疊角計(jì)算各種相控整流電路換相壓降和換相重疊角計(jì)算5.6.7 5.6.7 電壓波形畸變及影響電壓波形畸變及影響5.6 交流電路電感對(duì)整流特性的影響交流電路電感對(duì)整流特性的影響LS 0時(shí)時(shí)三相半波整流電路三相半波整流電

36、路 5.6.0 概述概述q問(wèn)題的提出：實(shí)際交流電源問(wèn)題的提出：實(shí)際交流電源電路中存在電感電路中存在電感LS，前面的，前面的vD波形卻沒(méi)有考慮其影響。波形卻沒(méi)有考慮其影響。交流電路電感對(duì)整流特性有交流電路電感對(duì)整流特性有什么樣的影響呢？什么樣的影響呢？q 以以m相半波整流電路（如相半波整流電路（如m3）為例進(jìn)行分析，以期得）為例進(jìn)行分析，以期得到交流電路電感到交流電路電感LS對(duì)換流過(guò)對(duì)換流過(guò)程及輸出電壓平均值程及輸出電壓平均值VD的影的影響的一般性結(jié)論。響的一般性結(jié)論。5.6.1 考慮考慮LS的三相半波相控整流電路及整流電壓波形的三相半波相控整流電路及整流電壓波形q 在自然換相點(diǎn)在自然換相點(diǎn)E點(diǎn)

37、之后、點(diǎn)之后、 F點(diǎn)之點(diǎn)之前前Tb未被觸發(fā)，未被觸發(fā)，Ta一直導(dǎo)電，一直導(dǎo)電，Tb截止，截止，iaID ，v va avD(t)(t)q 如果如果LS0，一旦，一旦Tb導(dǎo)通導(dǎo)通 Ta立即受反壓截止，立即受反壓截止，ID立即立即從從a相換到相換到b相，換相（或換流）過(guò)相，換相（或換流）過(guò)程程瞬時(shí)完成瞬時(shí)完成。這時(shí)。這時(shí)vD為為PEFQH曲線(xiàn)。曲線(xiàn)。 )()()(tvtvtvabD5.6.2 換相重疊期中的波形及關(guān)系換相重疊期中的波形及關(guān)系q 如果如果LS 0，LS儲(chǔ)能不能突變?yōu)閮?chǔ)能不能突變?yōu)榱悖?，ia不能從不能從ID突降為零，而必須突降為零，而必須經(jīng)歷一個(gè)經(jīng)歷一個(gè)Ta、Tb同時(shí)導(dǎo)通的過(guò)渡同時(shí)導(dǎo)

38、通的過(guò)渡過(guò)程。過(guò)程。q 過(guò)程歷時(shí)過(guò)程歷時(shí)t tr r，對(duì)應(yīng)的相位角，因，對(duì)應(yīng)的相位角，因T Ta a、T Tb b同時(shí)導(dǎo)電而被稱(chēng)為同時(shí)導(dǎo)電而被稱(chēng)為換相重?fù)Q相重疊期疊期。q 換相重疊期內(nèi)若換相重疊期內(nèi)若I ID D恒定，參與換恒定，參與換流的兩相電流以及整流電壓有如流的兩相電流以及整流電壓有如下關(guān)系：下關(guān)系： abDiiIdtdiLdtdiLbSaSdtdiLvdtdiLvvaSabSbDdtdiLdtdiLdtdiLvvbSaSbSab2相電壓和的一半baabbDvvvvvv2121線(xiàn)電壓的一半abbSvvdtdiL215.6.2 換相重疊期中的波形及關(guān)系換相重疊期中的波形及關(guān)系（續(xù)）（續(xù)）t

39、mVvvvbaDwpcoscos2)(21q在一個(gè)脈波期中整流電壓為在一個(gè)脈波期中整流電壓為EFGDHMEFGDHMq換相換相前前v vD D= v= va；換相換相后后v vD D= v= vb bq換相換相中中，v vD D是圖中的是圖中的GDGD段段。5.6.3 整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算mmVtdmtVmVmDppwpwppsin2)()cos(222 0 0SSDVVV9 .0220pSSDVVV17. 12630pllDVVV35. 1230pq3 3相橋式相橋式m m6 6，V VV Vl l q3 3相半波相半波m m3 3，V VV VS Sq單相橋式和單相橋式

40、和2 2相半波相半波m m2 2，V VV VS S （1 1）0 0或不控整流，且或不控整流，且L LS S0 0時(shí)時(shí)VD0為曲線(xiàn)為曲線(xiàn)EQHMEEQHME的面積平均值的面積平均值5.6.3 整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算( (續(xù)續(xù)) )cos1 ()()(/210 0 wpDabVtdvvmVppcoscossin200DDDVmmVVVV2)cos(cossin2)()(21/21 ppwpmmVtdvvmVabS）（2cos2cossin22)cos(cossin20ppppmmVmmVVVVVSDD（3 3）00且且L LS S0 0 時(shí)因換相重疊而損失的面時(shí)因換相重疊而損

41、失的面積（換相壓降）是積（換相壓降）是QGDHQGDH。（2 2）00且且L LS S0 0時(shí)時(shí), ,V VD D 為曲線(xiàn)為曲線(xiàn)EFQHME的平的平均值均值, ,因移相而損失的面積為因移相而損失的面積為而而VS的計(jì)算式：的計(jì)算式：SsDVmLIwp2則DsSILmVpw2)()(21)(21tdvvLdtvvLdiabsabsbww的條件時(shí)和時(shí)利用DbbIiatiatww02)cos(cossin2ppaammVVSSabbSvvdtdiL215.6.4 ID與與、換相壓降的關(guān)系、換相壓降的關(guān)系wwww 0 )()(211)()(21tdvvLtdvvLdiIabSabSIbDD2)cos(c

42、ossin221pwmVLS5.6.5 引入換相電阻引入換相電阻RS后的關(guān)系式后的關(guān)系式pw2SDSSLmIVRDSDSSIRILmVpw2DSImVLpwsin22sin)2sin(2)cos(cosDSDILmmmVVpwpp2cossin2DSlDILVVpwp3cos23換相電阻：換相電阻： 已知負(fù)載電流已知負(fù)載電流I ID D，可求換相壓降。，可求換相壓降。已知負(fù)載電流已知負(fù)載電流I ID D，可求出不同可求出不同時(shí)的時(shí)的換相壓降只與換相壓降只與R RS S、I ID D有關(guān)而與有關(guān)而與無(wú)關(guān)，但無(wú)關(guān)，但與與有關(guān)有關(guān)整流電壓平均值整流電壓平均值已知已知V V、m m、LLS S、負(fù)載電

43、流、負(fù)載電流I ID D以及以及可求出可求出V VD D 。如三相橋式（如三相橋式（m m6 6，V VV Vl l ）時(shí)，）時(shí)，由由5.6.6 各種相控整流電路換相壓降和換相重疊角計(jì)算各種相控整流電路換相壓降和換相重疊角計(jì)算 以上分析的前提是假定換流過(guò)程中電感以上分析的前提是假定換流過(guò)程中電感L Ls中的電流是從中的電流是從0 0I ID D之間變化，即電感電流變化量為之間變化，即電感電流變化量為I ID D ，但不同整流電路，換流過(guò)，但不同整流電路，換流過(guò)程中電感電流變化量未必相同。單相橋式整流中電流變化量為程中電感電流變化量未必相同。單相橋式整流中電流變化量為2I2ID D ，換相壓降比

44、兩相半波時(shí)大一倍。下表為，換相壓降比兩相半波時(shí)大一倍。下表為各種相控整流電各種相控整流電路中換相壓降和換相重疊角計(jì)算式。路中換相壓降和換相重疊角計(jì)算式。5.6.7 電壓波形畸變及影響電壓波形畸變及影響q 在換相重疊期中，在換相重疊期中，a、b兩相處于經(jīng)電感兩相處于經(jīng)電感2LS短接狀態(tài)，使整流短接狀態(tài)，使整流電路的輸入電壓波形畸變（有短時(shí)的突降和突升毛刺），同電路的輸入電壓波形畸變（有短時(shí)的突降和突升毛刺），同時(shí)也影響晶閘管截止時(shí)端電壓波形。時(shí)也影響晶閘管截止時(shí)端電壓波形。q 這種波形畸變有可能對(duì)自身的控制電路以及其它設(shè)備的正常這種波形畸變有可能對(duì)自身的控制電路以及其它設(shè)備的正常工作產(chǎn)生不良的影

45、響，因此，實(shí)際的整流電源裝置的輸入端工作產(chǎn)生不良的影響，因此，實(shí)際的整流電源裝置的輸入端有時(shí)加濾波器消除這種畸變波形的影響。有時(shí)加濾波器消除這種畸變波形的影響。 整流裝置功率越大，它對(duì)電網(wǎng)的干擾也越嚴(yán)重整流裝置功率越大，它對(duì)電網(wǎng)的干擾也越嚴(yán)重在一個(gè)電源周期中整流輸出電壓在一個(gè)電源周期中整流輸出電壓V VD D脈波數(shù)脈波數(shù)m越多，則輸越多，則輸 出電壓中諧波階次越高，諧波幅值越小，整流特性越好出電壓中諧波階次越高，諧波幅值越小，整流特性越好整流裝置的交流電流中的諧波頻率越高，諧波電流數(shù)值整流裝置的交流電流中的諧波頻率越高，諧波電流數(shù)值 也越小。也越小。為了減輕整流裝置諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，可采用下圖

46、（圖為了減輕整流裝置諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，可采用下圖（圖 5.29(a)所示）兩個(gè)三相橋式整流，經(jīng)平衡電抗器所示）兩個(gè)三相橋式整流，經(jīng)平衡電抗器L LP P并聯(lián)并聯(lián) 輸出的六相輸出的六相12脈波相控整流電路。脈波相控整流電路。 5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路 5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路 若無(wú)平衡電抗器，若無(wú)平衡電抗器，則在區(qū)間則在區(qū)間I I，一旦第一組三相橋整流器導(dǎo)，一旦第一組三相橋整流器導(dǎo)電，第二組三相橋整流器的晶閘管立即被反壓截止，只能由電，第二組三相橋整流器的晶閘管立即被反壓截止，只能由第

47、一組三相橋整流器對(duì)負(fù)載供電；同理，區(qū)間第一組三相橋整流器對(duì)負(fù)載供電；同理，區(qū)間IIII，僅第二組，僅第二組三相橋整流器導(dǎo)電，并提供全部負(fù)載電流。三相橋整流器導(dǎo)電，并提供全部負(fù)載電流。 有了平衡電抗器以后有了平衡電抗器以后，任何時(shí)刻電壓差，任何時(shí)刻電壓差V VP P平衡電抗器兩側(cè)平衡電抗器兩側(cè)繞組各承擔(dān)繞組各承擔(dān) V VP P/2/2，使兩個(gè)整流器同時(shí)導(dǎo)電并共同承擔(dān)負(fù)載，使兩個(gè)整流器同時(shí)導(dǎo)電并共同承擔(dān)負(fù)載電流，每個(gè)晶閘管及變壓器繞組導(dǎo)電時(shí)間延長(zhǎng)一倍，而電流電流，每個(gè)晶閘管及變壓器繞組導(dǎo)電時(shí)間延長(zhǎng)一倍，而電流卻只輸出卻只輸出1/21/2負(fù)載電流。負(fù)載電流。5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器

48、的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路觸發(fā)控制角觸發(fā)控制角 =0=0時(shí)，第一組三相全橋整流輸出時(shí)，第一組三相全橋整流輸出ttttVtvlDwwwwp24cos2523218cos1917212cos131126cos752123)(13024cos252323018cos19172 3012cos13112306cos752123)(2ttttVtvlDwwwwpttVtvtvvlDDPwwp18cos191746cos75423)(-)(21mllPVVVv19. 0154. 075423max6p主要是主要是6 6次諧波，次諧波，6 6次諧波的幅值次諧波的幅值電壓差：電壓差：相差相差303

49、05.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路時(shí)當(dāng)60twmPlmllllPmVvVVVVVv19. 023. 019. 0) 2/31 (260sin22maxPPmPmLviw6PPmPmDLviIw6213102 . 0319. 03DlDlDPmPIVIVIvLwwttVvvtvlDDDwwp24cos2523212cos13112123)(21)(21兩組三相橋經(jīng)平衡電抗器以后輸出電壓的瞬時(shí)值為：兩組三相橋經(jīng)平衡電抗器以后輸出電壓的瞬時(shí)值為：或或整流電路電流連續(xù)的條件是整流電路電流連續(xù)的條件是 ：電壓差在兩個(gè)三相橋之間引起的環(huán)流最大值近似為電壓差在

50、兩個(gè)三相橋之間引起的環(huán)流最大值近似為vP有有最大值：最大值：5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路SlSlDVVVVV34. 235. 16323ppDllVVV014.01311235.11311223pHzHzf6005012直流輸出電壓平均值直流輸出電壓平均值: :輸出波形的脈動(dòng)分量減小了，脈動(dòng)頻率比三相橋時(shí)增大了一倍。輸出波形的脈動(dòng)分量減小了，脈動(dòng)頻率比三相橋時(shí)增大了一倍。以上為控制角以上為控制角 =0=0時(shí)的情況，如果時(shí)的情況，如果 00，可以根據(jù)兩組三相橋式電路的相，可以根據(jù)兩組三相橋式電路的相應(yīng)輸出波形進(jìn)行分析。應(yīng)輸出波形進(jìn)行分析。 其幅

51、值僅為直流輸出電壓平均值的其幅值僅為直流輸出電壓平均值的1.4%1.4% 1212次諧波電壓幅值為次諧波電壓幅值為 ：輸出電壓中的諧波階次為輸出電壓中的諧波階次為12k12k次次(K=1,2,),(K=1,2,),最低為最低為1212次。次。5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路圖中圖中120120方波的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式為：方波的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式為：tttttIiidaNawwwwwp13sin13111sin1117sin715sin51sin32113013sin1313011sin111307sin71305sin5130sin322tttttI

52、idawwwwwp15013sin13115011sin1111507sin711505sin51150sin322tttttIidbwwwwwptttttttIiidbawwwwwwwp25sin25123sin23113sin13111sin1117sin715sin51sin622222cNaaNiii222aNbbNiiiN N2 2繞組繞組a a、b b、c c相電流滿(mǎn)足相電流滿(mǎn)足：5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路222bNaNcNiii222222222222aNbaaNbaNabNaNaaNiiiiiiiiiii22231 baaN

53、iii3/322121baaNaNaNAiiiiii123NN ttttItidAwwwwp23sin23113sin13111sin111sin3410NN 由于三相對(duì)稱(chēng)：由于三相對(duì)稱(chēng)：原方原方A A相電流應(yīng)為相電流應(yīng)為：除基波外，僅含除基波外，僅含12K12K 1 1（K=1K=1，2 2，3 3）次電流諧波。最低次電流諧波為）次電流諧波。最低次電流諧波為1111次次. .5.8 帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路脈波整流電路q帶平衡電抗器的雙三相橋帶平衡電抗器的雙三相橋12脈波整流電路中交流電源只含有脈波整流電路中交流電源只含有12K12K 1 1次諧波電流，最

54、低次次諧波電流，最低次電流電流諧波為諧波為11次，而三相橋次，而三相橋6脈波整流脈波整流電路交流電源中含有電路交流電源中含有6K 1次諧波電流，最低次諧波電流為次諧波電流，最低次諧波電流為5次。次。q兩組整流橋相差兩組整流橋相差30的整流電壓，既可經(jīng)平衡電抗器并聯(lián)輸出的整流電壓，既可經(jīng)平衡電抗器并聯(lián)輸出（稱(chēng)為并聯(lián)多重結(jié)構(gòu)），也可以將其串聯(lián)輸出給負(fù)載供電（稱(chēng)為（稱(chēng)為并聯(lián)多重結(jié)構(gòu)），也可以將其串聯(lián)輸出給負(fù)載供電（稱(chēng)為串聯(lián)多重結(jié)構(gòu)）。串聯(lián)多重結(jié)構(gòu)）。q采用串聯(lián)多重結(jié)構(gòu)和并聯(lián)多重結(jié)構(gòu)其效果是相同的，串聯(lián)輸出采用串聯(lián)多重結(jié)構(gòu)和并聯(lián)多重結(jié)構(gòu)其效果是相同的，串聯(lián)輸出適用于輸出高電壓應(yīng)用，并聯(lián)輸出適用于輸出大

55、電流應(yīng)用。適用于輸出高電壓應(yīng)用，并聯(lián)輸出適用于輸出大電流應(yīng)用。結(jié)論結(jié)論5.9 相控有源逆變電路工作原理相控有源逆變電路工作原理5.9.1 5.9.1 有源逆變?cè)碛性茨孀冊(cè)?.9.2 5.9.2 有源逆變安全工作條件有源逆變安全工作條件5.9.3 5.9.3 三相全橋相控整流和有源逆變的控制特性三相全橋相控整流和有源逆變的控制特性5.9.4 5.9.4 晶閘管相控有源逆變的應(yīng)用晶閘管相控有源逆變的應(yīng)用5.9.1 有源逆變?cè)碛性茨孀冊(cè)韖把直流變換成交流的變換稱(chēng)之為逆變逆變q實(shí)現(xiàn)逆變的電路及裝置稱(chēng)逆變電路、逆變器q有源逆變有源逆變是把直流電能所轉(zhuǎn)換的交流電能輸送給交流電網(wǎng)q有源（有交流電源）

56、逆變有源（有交流電源）逆變是依靠交流電網(wǎng)電壓周期性的反向變負(fù)使逆變電路中處于通態(tài)的開(kāi)關(guān)器件承受反向電壓而關(guān)斷，因而可以不用自關(guān)斷器件而用無(wú)自關(guān)斷能力的晶閘管。事實(shí)上，有源逆變就是從晶閘管相控整流發(fā)展、延伸出來(lái)的，所以把它放在ACACDCDC整流變換整流變換這一章介紹。5.9.1 有源逆變?cè)恚ɡm(xù)有源逆變?cè)恚ɡm(xù)1）E3E1E2E3DPPE3E1E2E3vcvavbvcvcvavbvcNvcvavb b)(9000Vd600P0vcvavbE5E5DQE2HD0NPQp dvcvavbvcE1E3E4E5Gva)(c1200)(9000VdMtwtwtw換 相 重 疊 時(shí) 整 流 電 壓 波 形

57、abcLcLcLcvavbvciaiaibicTaTbTcId0IdDR L E 負(fù)載A上圖三相半波相控整流電路中，若控制角（從自然換相點(diǎn)E1、E2、E3算起的觸發(fā)滯后角）為 ，則當(dāng)控制角 609090 和=120(90(90) )兩種情況下整流電壓瞬時(shí)值波形如右圖。 5.9.1 有源逆變?cè)恚ɡm(xù)有源逆變?cè)恚ɡm(xù)2）q 909090時(shí)整流電壓 vD（t）為PDE5Q曲線(xiàn)電壓。q 909090時(shí),整流電壓 vD（t）的負(fù)面積大于正面積，故直流電壓平均值和功率平均值均為負(fù)值，變換器將直流電能變?yōu)榻涣麟娔芩椭两涣麟娫?，?shí)現(xiàn)有源逆變。 q圖中的圖中的“負(fù)載負(fù)載”應(yīng)是一個(gè)直流電源，且其電壓應(yīng)是一個(gè)直流電

58、源，且其電壓Ei極性必須與圖中的方極性必須與圖中的方向一致。向一致。q橋式變換器電路中開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)控制角橋式變換器電路中開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)控制角 p p/2/2 。 5.9.1 有源逆變?cè)恚ɡm(xù)有源逆變?cè)恚ɡm(xù)3）q 在在 0 p p/2 范圍內(nèi)改變控制角范圍內(nèi)改變控制角 ，即可，即可控制正值電壓控制正值電壓VD 和正值功率和正值功率PD的大小；的大?。籷在在p p/2/2 p p范圍內(nèi)改變控制角范圍內(nèi)改變控制角 ，即可，即可控制負(fù)值電壓控制負(fù)值電壓V VD D 和負(fù)值功率和負(fù)值功率P PD D 的大小。的大小。q在在 p p/2/2大部分時(shí)區(qū)大部分時(shí)區(qū), ,vD(t)(t)為負(fù)值。為負(fù)值。q為

59、了維持電流為了維持電流I ID D，直流側(cè)必須有右上圖，直流側(cè)必須有右上圖中所示的直流電源才能向交流電源輸送功中所示的直流電源才能向交流電源輸送功率實(shí)現(xiàn)有源逆變。率實(shí)現(xiàn)有源逆變。結(jié)論RCLRER0Vd900RCLEiId0Vd900IRdIdADADId(f) 有源逆變(e) 相控整流實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件是：實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件是：5.9.2 有源逆變安全工作條件有源逆變安全工作條件E3E1E2E3DPPE3E1E2E3vcvavbvcvcvavbvcNvcvavb b)(9000Vd600P0vcvavbE5E5DQE2HD0NPQp dvcvavbvcE1E3E4E5Gva)(c1200)(9

60、000VdMtwtwtw換相重疊時(shí)整流電壓波形abcLcLcLcvavbvciaiaibicTaTbTcId0IdDR L E 負(fù) 載A 相控整流電路中以自然換相點(diǎn)為相控整流電路中以自然換相點(diǎn)為起始點(diǎn)的控制角起始點(diǎn)的控制角 p p/2/2 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有源逆變。有源逆變。 越接近越接近180時(shí)整流電壓負(fù)值越時(shí)整流電壓負(fù)值越大，有源逆變功率越大。大，有源逆變功率越大。 但在但在 p p/2/2 有源逆變狀態(tài)下工作有源逆變狀態(tài)下工作時(shí)，由于實(shí)際電路中交流電源電路中時(shí)，由于實(shí)際電路中交流電源電路中電感電感LS 0，實(shí)際存在換相重疊過(guò)程。，實(shí)際存在換相重疊過(guò)程。 如果如果 過(guò)大，就可能引起