電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5—可控整流

1、Fundamentals of Power Electronics Technology 電力電子技術(shù)基礎(chǔ)South China University of Technology第三部分 電力電子變換電路6South China University of Technology2.2 單相橋式全控整流電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路單相全橋全控整流電路的特點電力電子技術(shù)基礎(chǔ)克服了單相半波可控整流電路的缺點：電流脈動小，消除了變壓器的直流分量，提高了變壓器的利用率。在小容量設(shè)備里邊得到應(yīng)用。電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻性負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)工作原理及波形分析 VT1和VT

2、4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時關(guān)斷VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時關(guān)斷電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路仿真電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路數(shù)量關(guān)系電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a 角的移相范圍為180。輸出電壓平均值負載電流平均值負載電流有效值、變壓器二次側(cè)電流有效值電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路數(shù)量關(guān)系電力電子技術(shù)基礎(chǔ)晶閘管電流有效值晶閘管電流平均值為負載電流平均值的一半功率因數(shù)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)為便于討論，假設(shè)電路已工作于穩(wěn)

3、態(tài)，id的平均值不變。假設(shè)負載電感很大，負載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線u2過零變負時，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關(guān)斷至t=+a 時刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通VT2和VT3導(dǎo)通后，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相，亦稱換流 晶閘管移相范圍為90。 晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 晶閘管導(dǎo)通角與a無關(guān)，均為180 和 。變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。 電

4、力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)2.3 單相橋式半控整流電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)單相全控橋中，每個導(dǎo)電回路中有2個晶閘管，為了對每個導(dǎo)電回路進行控制，只需1個晶閘管就可以了，另1個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個電路。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考VDR）。半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)在u2正半周，觸發(fā)角a處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，u2經(jīng)VT1和VD4向負載供電 u2過零變負時，因電感作用使電流

5、連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但因a點電位低于b點電位，使得電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD3，VD4關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD3續(xù)流在u2負半周觸發(fā)角a 時刻觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通，則向VT1加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)VT2和VD3向負載供電。u2過零變正時，VD4導(dǎo)通，VD3關(guān)斷。VT2和VD4續(xù)流，ud又為零電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)當a 突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定，稱為失控有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR

6、完成，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路失控電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載(帶續(xù)流二極管)電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路數(shù)量關(guān)系電力電子技術(shù)基礎(chǔ)晶閘管、二極管的電流平均值晶閘管、二極管的電流有效值續(xù)流二極管的電流平均值、有效值變壓器二次側(cè)的電流有效值2.4 三相半波可控整流電路電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路三相可控整流電路的特點電力電子技術(shù)基礎(chǔ)可減少直流電壓的脈動，不致引起三相

7、電源的負載不平衡。在大容量設(shè)備里邊得到應(yīng)用。三相半波可控整流電路是最基本的。電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的特點：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，成為三相半波不可控整流電路. 此時，相電壓最大的一個所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓 一周期中，在wt1wt2期間，VD1導(dǎo)通，ud=ua 在wt2wt3期間， VD2導(dǎo)通，ud=ub 在wt3 wt4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc二極管換

8、相時刻為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a =0.電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載工作原理分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載a =0時工作原理分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)以變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形為例：晶閘管的電壓波形，由3段組成：第1段，VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為uT1=0第2段，在VT1關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab，為一段線電壓第3段，在VT3導(dǎo)通期間，uT1=ua-uc=uac為另一段線電壓增大a值,將脈沖后移,整流電路的工作情況相應(yīng)地發(fā)生變化電力

9、電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載a =30時波形分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a=30時的 波形 負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載a =30時定量分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a30時，負載電流連續(xù)，有當a=0時，Ud最大 :電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載a 30時波形分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)A30時的 波形負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120電阻負載，a =60時的波形 電阻負載時a角的移相范圍為150電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載a 30時定量分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a30時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，負載電流平均值為

10、晶閘管輪流導(dǎo)通，故流過它的電流平均值為 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即由于晶閘管陰極與零點間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽極與零點間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即 電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路電阻負載定量分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直a30時：整流電壓波形與電阻負載時相同a 30時u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，由VT2導(dǎo)通向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負的部分阻感負載時的移相范圍為90電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電力電子技術(shù)第三部分 電力電子變換電路阻感負載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a=60時的波形變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 晶閘管的電流的平均值為 晶閘管最大