電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5-可控整流課件

1、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5可控整流電力電子技術(shù)基礎(chǔ)5可控整流第三部分 電力電子變換電路6第三部分 電力電子變換電路62.2 單相橋式全控整流電路2.2 單相橋式全控整流電路單相全橋全控整流電路的特點(diǎn)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(diǎn)：電流脈動(dòng)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。單相全橋全控整流電路的特點(diǎn)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)克服了單相半波電阻性負(fù)載工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在u2正半周，uaub，若四只管均未觸發(fā)導(dǎo)通，則輸出id =0， ud =0， VT1和VT4承受正向電壓，各為u2的一半。在a角處， VT1和VT4觸發(fā)導(dǎo)通，當(dāng)u

2、2過(guò)零時(shí)電流降為0， VT1和VT4關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2負(fù)半周a角處得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)電流降為0， VT2和VT3關(guān)斷。電阻性負(fù)載工作原理及波形分析VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂最大正反向電壓：雙脈波整流：每周輸出電壓 脈動(dòng)2次。不存在變壓器直流磁化問(wèn)題， 變壓器副邊電流正負(fù)對(duì)稱，平 均值為0電阻性負(fù)載最大正反向電壓：電阻性負(fù)載數(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(fù)載電流平均值負(fù)載電流有效值、變壓器二次側(cè)電流有效值數(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(fù)載電流平

3、均值的一半功率因數(shù)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u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-5 單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過(guò)電流id，并不關(guān)斷至t=+a 時(shí)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，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過(guò)VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過(guò)程稱

4、換相，亦稱換流。阻感負(fù)載u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT數(shù)量關(guān)系晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與a無(wú)關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4阻感負(fù)載數(shù)量關(guān)系晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與a無(wú)關(guān)，均2.3 單相橋式半控整流電路2.3 單相橋式半控整流電路電力電子技術(shù)基礎(chǔ)單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，為了對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需1

5、個(gè)晶閘管就可以了，另1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡(jiǎn)化整個(gè)電路。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考慮VDR）。電力電子技術(shù)基礎(chǔ)單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電阻感負(fù)載電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)，且阻感負(fù)載電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工在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(fù)載供電 u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但因a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)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, ud為零在u2負(fù)半周觸發(fā)角a 時(shí)刻觸發(fā)VT2，VT2導(dǎo)通，則向

6、VT1加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)VT2和VD3向負(fù)載供電。u2過(guò)零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD3關(guān)斷。VT2和VD4續(xù)流，ud又為零阻感負(fù)載換流規(guī)律： VT1和VT2在觸發(fā)時(shí)換流； VD3 和VD4則在u2過(guò)零時(shí)自然換流。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)VT若無(wú)續(xù)流二極管，則當(dāng)a觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，比如在正半周VT1導(dǎo)通期間，VD3和VD4輪換導(dǎo)通，VT1的關(guān)斷是以VT2的觸發(fā)導(dǎo)通為條件的。若此時(shí)切斷觸發(fā)電路，所有觸發(fā)消失，則VT2不再觸發(fā)導(dǎo)通，會(huì)形成VT1總是通，VD3和VD4輪換導(dǎo)通的失控現(xiàn)象，這使ud成為正弦半波，其平均值保

7、持恒定，稱為失控。續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極管的作用無(wú)續(xù)流二極管時(shí)產(chǎn)生的失控現(xiàn)象無(wú)續(xù)流二極管時(shí)產(chǎn)生的失控現(xiàn)象阻感負(fù)載(帶續(xù)流二極管)電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)有續(xù)流二極管VDR時(shí)，當(dāng)電壓過(guò)零時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)VDR續(xù)流,使晶閘管關(guān)斷，避免了某一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時(shí)，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗阻感負(fù)載(帶續(xù)流二極管)電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 假設(shè)負(fù)載中電感數(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2.

8、4 三相半波可控整流電路2.4 三相半波可控整流電路三相可控整流電路的特點(diǎn)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)交流測(cè)由三相電源供電?？蓽p少直流電壓的脈動(dòng)，不致引起三相電源的負(fù)載不平衡。在大容量設(shè)備里邊得到應(yīng)用?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐?，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣 。三相可控整流電路的特點(diǎn)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)交流測(cè)由三相電源供電阻負(fù)載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的特點(diǎn)：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(gè)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電阻負(fù)載電力電子技術(shù)基礎(chǔ)電路的特點(diǎn)：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(shí)，相電壓最大的一個(gè)所對(duì)

9、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二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a =0.電阻負(fù)載工作原理分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)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.電阻負(fù)載a =0時(shí)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

10、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)生變化電阻負(fù)載a =0時(shí)工作原理分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)以變壓器電阻負(fù)載a =30時(shí)波形分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a=30時(shí)的波形 負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài) a=30處VT1觸發(fā)導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)后ub雖然最高，但VT2并未觸發(fā)導(dǎo)通，故只有VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到ua過(guò)零時(shí)關(guān)斷。電阻負(fù)載a =30時(shí)波形分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a=30電阻負(fù)載a =30時(shí)定量分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a30時(shí)，負(fù)載電流連

11、續(xù)，有當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大 :電阻負(fù)載a =30時(shí)定量分析電力電子技術(shù)基礎(chǔ)a30電阻負(fù)載a 30時(shí)波形分析a30時(shí)的 波形負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120電阻負(fù)載，a =60時(shí)的波形 電阻負(fù)載時(shí)a角的移相范圍為150 ua過(guò)零時(shí)VT1關(guān)斷，至VT2觸發(fā)導(dǎo)通之前，三只管子均不導(dǎo)通， ud=0， id 斷續(xù)，各管子導(dǎo)通角為90。電阻負(fù)載a 30時(shí)波形分析a30時(shí)的 波形電阻負(fù)電阻負(fù)載a 30時(shí)定量分析a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，電阻負(fù)載a 30時(shí)定量分析a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)負(fù)載電流平均值為 晶閘管輪流導(dǎo)通，故流過(guò)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

12、，即由于晶閘管陰極與零點(diǎn)間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽(yáng)極與零點(diǎn)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(yáng)極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即 電阻負(fù)載定量分析電阻負(fù)載定量分析圖2-11 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a =60時(shí)的波形特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a30時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。L對(duì)Ud波形的影響主要是通過(guò)延續(xù)SCR的導(dǎo)通時(shí)間而作用的，而在電流連續(xù)時(shí)無(wú)需延續(xù)。a30時(shí)（如a=60時(shí)的波形如圖2-11所示）。u2過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來(lái)，才換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。當(dāng)a=90時(shí)， Ud波形的正負(fù)部分相等， Ud=0。阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90。udiauaub