整流電路精品課件

1、關(guān)于整流電路第一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.4 大容量相控整流電路2. 帶平衡電抗器的雙反星形相控整流電路數(shù)量關(guān)系 由式 由于每組三相半波整流電流是負(fù)載電流的1/2，故晶閘管的選擇和變壓器二次繞組額定容量的確定只要按Id/2計(jì)算即可。流過晶閘管和變壓器二次繞組的電流相同，在電感性負(fù)載時都是方波，其等效值為 晶閘管承受的最大正反向電壓的計(jì)算，與三相半波時相同。關(guān)于變壓器所流過的電流其二次繞組與三相半波時相同，一次繞組則與三相橋式相同。（5.4.9） 可知，輸出電壓中的諧波階次n為6k，k=1,2,3.，n=6,12,18.，最低諧波為6次諧波，其值僅為直流平均值的235。（5.4

2、.6）第二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.4 大容量相控整流電路3、結(jié)論 （4）兩種電路中晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系一樣，ud和id的波形形狀一樣。將雙反星形電路與三相橋式電路進(jìn)行比較： （1）三相橋?yàn)閮山M三相半波串聯(lián)，而雙反星形為兩組三相半波并聯(lián)，且后者需用平衡電抗器，同時有兩相導(dǎo)電，變壓器磁路平衡，不存在直流磁化問題； （2）當(dāng)U2相等時，雙反星形的Ud是三相橋的1/2，而Id是單相橋的2倍； （3）每一整流器件承擔(dān)負(fù)載電流Id的一半，整流器件流過電流的有效值在電感性負(fù)載時為0.289 Id ，所以與其他整流電路相比，提高了整流器件承受負(fù)載的能力；第三張，PPT共七十頁，

3、創(chuàng)作于2022年6月第五章：整流電路 5.1 整流器的性能指標(biāo) 5.2 單相相控整流電路 5.3 三相相控整流電路 5.4 大容量相控整流電路 5.5 相控整流電路的換相壓降 5.6 整流電路的諧波分析 5.7 有源逆變電路 5.8 晶閘管相控電路的驅(qū)動控制 5.9 PWM整流電路 第四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降 P94圖5.5.1 考慮變壓器的漏抗后相控整流電路 的等效電路及輸出電壓電流的波形 實(shí)際工作中，整流變壓器存在漏抗，晶閘管之間的換流不能瞬時完成，會出現(xiàn)參與換流的兩個晶閘管同時導(dǎo)通的現(xiàn)象，同時導(dǎo)通的時間對應(yīng)的電角度稱為換相重疊角。1、換相重

4、疊角Ll為變壓器的每相繞組 折合到二次側(cè)的漏抗 第五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降圖5.5.1 考慮變壓器的漏抗后相控整流電路 的等效電路及輸出電壓電流的波形 當(dāng)t時刻觸發(fā)時，相電流不能瞬時上升到d值，相電流不能瞬時下降到零，電流換相需要時間t，換流重疊角所對應(yīng)的時間為t=/。在重疊角期間，、同時導(dǎo)通，產(chǎn)生一個虛擬電流Ik ， 2、工作過程Ll為變壓器的每相繞組 折合到二次側(cè)的漏抗 第六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降圖5.5.1 考慮變壓器的漏抗后相控整流電路 的等效電路及輸出電壓電流的波形 而整流輸出電壓為由圖可

5、知( 5.5.1 )( 5.5.2 )2、工作過程第七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降圖5.5.1 考慮變壓器的漏抗后相控整流電路 的等效電路及輸出電壓電流的波形 在期間，直流輸出電壓比uA或uB都小，使輸出電壓波形減少了一塊陰影面積, 降低的電壓值為 。式 ud表明：( 5.5.3 )圖中的陰影面積大小為：( 5.5.4 )2、工作過程第八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降圖5.5.1 考慮變壓器的漏抗后 相控整流電路的等效電路1）換相壓降U 3、參數(shù)計(jì)算上式中 是變壓器每相漏感折合到二次則的漏電抗。在圖5.5.1(a

6、)所示的三相半波可控整流電路中，整流輸出電壓為3相波形組合（即一周期內(nèi)換相3次），每個周期內(nèi)有3個陰影面積，這些陰影面積之和3S除以周期2，即為換相重疊角期間輸出平均電壓的減少量，稱為換相壓降U。 (5.5 .4) 換相壓降U正比于負(fù)載電流d，它相當(dāng)于整流電源增加了一項(xiàng)等 效電阻 ，但這個等效內(nèi)阻并不消耗有功功率。第九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降上式表明，當(dāng)Ll或Id增大時，將增大；當(dāng)增大時，減小。必須指出，如果在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，將不會出現(xiàn)換流重疊的現(xiàn)象，因?yàn)閾Q流過程被續(xù)流二極管的存在所改變。 2、換相重疊角(5.5.7)計(jì)算過程圖5.5.1

7、考慮變壓器的漏抗后相控整流電路的等效電路及輸出電壓電流的波形第十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降2、換相重疊角計(jì)算過程在圖5.5.1(b)中為便于計(jì)算，將坐標(biāo)原移到、相的自然換流點(diǎn)，設(shè)由式(5.5.1)可得將上式兩邊同乘以得從電路工作原理可知，當(dāng)電感Ll中電流從變到Id時，正好對應(yīng)t從變到+，將此條件代入式(5.5.5)得即則換相重疊角為 (5.5.5)(5.5.7)(5.5.6)第十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 相控整流電路的換相壓降2、換相重疊角的計(jì)算過程表5.5.1 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算第十二張，PPT共七十頁，

8、創(chuàng)作于2022年6月第五章：整流電路 5.1 整流器的性能指標(biāo) 5.2 單相相控整流電路 5.3 三相相控整流電路 5.4 大容量相控整流電路 5.5 相控整流電路的換相壓降 5.6 整流電路的諧波分析 5.7 有源逆變電路 5.8 晶閘管相控電路的驅(qū)動控制 5.9 PWM整流電路 第十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.1 m脈波相控整流輸出電壓通用公式 P97 如圖：在一個交流電源周期2中，有m個形狀相同的脈波，但它們相差 ，脈波的周期為 。 若將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處，則在 期間，整流輸出電壓的表達(dá)式為： 圖5.6.1 m脈波整流輸出直流脈動電壓波形 第十四張，PPT共

9、七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.1 m脈波相控整流輸出電壓通用公式 m脈波相控整流輸出電壓平均值為：的傅里葉級數(shù)表達(dá)式為：諧波的系數(shù)整流輸出電壓的表達(dá)式(5.6.7)(5.6.1)(5.6.10)(5.6.11) 令m=2,3,6，即可得到相控整流時單相橋、三相半波以及三相全橋相控整流電壓的各次諧波及整流直流電壓平均值。 令=0，則可得到不控整流時單相橋、三相半波以及三相全橋等不控整流電壓的各次諧波及整流直流電壓平均值。 第十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.2 單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析1、單相橋相控整流電壓的諧波分析 1）平波電抗器的選擇次諧波（n=2,4,6

10、；K=1,2,3）n次諧波（K=1,2,3；n=2,4,6）電壓幅值與交流電壓幅值 的比值為 n次諧波（K=1,2,3；n=2,4,6）的相位角為 由圖可知，=90時與諧波幅值最大。因此，實(shí)際應(yīng)用中按=90選用平波電抗器。 圖5.6.2 單相橋相控整流 電壓的諧波電壓特性 電壓幅值為(5.6.15)(5.6.16)(5.6.17)第十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.2 單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析1、單相橋相控整流電壓的諧波分析 2）諧波參數(shù)分析：當(dāng)=0時（二極管不控整流電路） (5.6.18)(5.6.19)m=2時（即單相橋）相控整流負(fù)載電壓的有效值U=U2 ,諧

11、波電壓的有效值為因此，電壓的紋波系數(shù)是 第十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.2 單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析2. 三相橋相控整流電壓的諧波分析 圖5.6.3 三相橋相控整流 電壓的諧波電壓特性 1）諧波參數(shù)計(jì)算 m=6時（三相全橋）相控整流諧波電壓的有效值的計(jì)算及平波濾波電抗器的參數(shù)選擇相同； 當(dāng)=0時（二極管不控整流電路）電壓的紋波系數(shù)第十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.2 單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析3、結(jié)論：整流電路輸出電壓中的諧波有如下規(guī)律： （3） 當(dāng)m一定時，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，因此，最低次（m次）諧波是最主要的，其

12、它次數(shù)的諧波相對較少； 1）=0時（5） m增加時，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波系數(shù)迅速下降。（4） 當(dāng)負(fù)載中有電感時，負(fù)載電流諧波幅值的減小更為迅速；（2） 整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定，也為mk次；（1） m脈波整流電壓ud的諧波次數(shù)為mK（k=1，2，3.）次，即m的倍數(shù)次；第十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6.2 單相和三相橋式相控整流電壓的諧波分析 （2）從90180之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨增大而減小3、結(jié)論：整流電路輸出電壓中的諧波有如下規(guī)律： 2）不為零0時 （1）從0 90變化時，ud的諧波幅值隨增大而增大，=90時

13、諧波幅值最大；第二十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五章：整流電路 5.1 整流器的性能指標(biāo) 5.2 單相相控整流電路 5.3 三相相控整流電路 5.4 大容量相控整流電路 5.5 相控整流電路的換相壓降 5.6 整流電路的諧波分析 5.7 有源逆變電路 5.8 晶閘管相控電路的驅(qū)動控制 5.9 PWM整流電路 第二十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.7 有源逆變電路 P1103、有源逆變器：完成有源逆變的裝置 稱為有源逆變器。1、無源逆變電路：將直流電能變?yōu)榻涣髂茌敵鲋霖?fù)載。2、有源逆變電路：將直流電能變?yōu)榻涣?電能輸出給交流電網(wǎng)。第二十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于20

14、22年6月5.7.1 有源逆變的工作原理 圖5.7.2單相全波整流電路的逆變工作狀態(tài) 圖5.7.1單相全波整流電路的整流工作狀態(tài) 第二十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.7.1 有源逆變的工作原理 （1）一定要有直流電動勢源，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大于變流器直流側(cè)的平均電壓。1、有源逆變的條件：（2）變流器必須工作在 的區(qū)域內(nèi)，使Ud0。第二十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 因?yàn)镽a阻值很小,其兩端電壓也很小，因此，UdE，此時電流Id從電動機(jī)反電勢E的正端注入，直流電機(jī)吸收功率。 如果在電機(jī)運(yùn)動過程中使控制角減小，則Ud增大，Id瞬時值也隨之增大，

15、電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩增大，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速提高。 隨著轉(zhuǎn)速升高，E增大，Id隨之減小，最后恢復(fù)到原來的數(shù)值，此時電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在較高轉(zhuǎn)速狀態(tài)。反之，如果使角增大，電動機(jī)轉(zhuǎn)速減小。所以，改變晶閘管的控制角，可以很方便地對電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速。5.7.1 有源逆變的工作原理 2、全波整流電路工作在整流狀態(tài) 當(dāng)移相控制角在0范圍內(nèi)變化時，單相全波整流電路直流側(cè)輸出電壓Ud 0，如圖5.7.1所示，電動機(jī)M作電機(jī)運(yùn)行。整流器輸出功率，電機(jī)吸收功率，電流值為：式中E為電機(jī)的反電動勢，Ra為電機(jī)繞組電阻。(5.7.1)第二十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 5.7.1 有源逆變的工作原理 3、全波整流電路工

16、作在逆變狀態(tài) 整流電路的控制角必須在 范圍內(nèi)變化。此時，電流Id為：(5.7.2) 由于晶閘管單向?qū)щ娦?，Id方向仍然保持不變。如果|E|Ud|，則Id0。電動勢的極性改變了，而電流的方向未變，因此，功率的傳遞關(guān)系便發(fā)生了變化，電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，發(fā)出直流功率，整流電路將直流功率逆變?yōu)?0Hz的交流電返送到電網(wǎng)，這就是有源逆變工作狀態(tài)。 逆變時，電流Id的大小取決于E與Ud ，而E由電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定，Ud可以調(diào)節(jié)控制角改變其大小。為了防止過電流，同樣應(yīng)滿足E Ud的條件。 在逆變工作狀態(tài)下，雖然控制角在 間變化，晶閘管的陽極電位大部分處于交流電壓的負(fù)半周期，但由于有外接直流電動勢E的存在，使晶

17、閘管仍能承受正向電壓導(dǎo)通。第二十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.7.2 三相半波有源逆變電路 圖5.7.3 三相半波有源逆變電路及其波形 圖5.7.3（a）為三相半波整流器帶電動機(jī)負(fù)載時的電路,并假設(shè)負(fù)載電流連續(xù)。 當(dāng)在 范圍內(nèi)變化時，變流器輸出電壓的瞬時值在整個周期內(nèi)雖然有正有負(fù)或者全部為負(fù)，但負(fù)的面積總是大于正的面積，故輸出電壓的平均值Ud為負(fù)值。電機(jī)E的極性具備有源逆變的條件。 當(dāng)在范圍 內(nèi)變化且 EUd時，可以實(shí)現(xiàn)有源逆變。1、工作原理 第二十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖5.7.2單相全波整流電路的逆變工作狀態(tài) 5.7.2 三相半波有源逆變電路 2、參數(shù)計(jì)

18、算 變流器逆變時，直流測電壓計(jì)算公式與整流時一樣。當(dāng)電流連續(xù)時，有：(5.7.3)(5.7.4)式中U2為相電壓的有效值。 由于逆變時90，故cos計(jì)算不大方便，于是引入逆變角，令=-，則（5.7.3）改寫成： 逆變角為的觸發(fā)脈沖位置從=的時刻左移角來確定。第二十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.7.3 三相橋式有源逆變電路 1、工作原理 式中：U2為逆變電路輸入相電壓， U2L為逆變電路輸入線電壓。 三相全控橋式整流電路用作有源逆變時，就成了三相橋式逆變電路。 三相橋式逆變電路的工作與三相橋式整流電路一樣，要求每隔60依次觸發(fā)晶閘管，電流連續(xù)時，每個管子導(dǎo)通120，觸發(fā)脈沖必須是

19、雙窄脈沖或者是寬脈沖。直流側(cè)電壓計(jì)算公式為：或（5.7.5 ）（5.7.6 ）第二十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.7.4有源逆變最小逆變角min的限制 如果逆變角小于換流重疊角，即時，從圖5.7.4所示的波形中可清楚看到，換流還未結(jié)束，電路的工作狀態(tài)到達(dá)uA與uB交點(diǎn)P，從P點(diǎn)之后，uA將高于uB ，晶閘管T2承受反壓而重新關(guān)斷，而應(yīng)該關(guān)斷的T1卻承受正壓而繼續(xù)導(dǎo)通，從而造成逆變失敗。 因此，為了防止逆變失敗，不僅逆變角不能等于零，而且不能太小，必須限制在某一允許的最小角度內(nèi)。1、逆變失敗圖5.7.4 交流側(cè)電抗對逆變換相過程的影響 第三十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6

20、月5.7.4有源逆變最小逆變角min的限制 2、最小逆變角min的選取（1）換相重疊角隨電路形式、工作電流的大小不同而不同，一般選取為15o25o電角度。（2）晶閘管關(guān)斷時間tq所對應(yīng)的電角度。一般tq 大的可達(dá)200300s，折算電角度為4o5o 。（3）安全裕量角?？紤]到脈沖調(diào)整時不對稱、電網(wǎng)波動等因素影響，還必須留有一個安全裕量角，一般選取為10o 。 綜上所述，最小逆變角min 為： 設(shè)計(jì)有源逆變電路時，必須保證大于min，因此，常在觸發(fā)電路中附加一保護(hù)環(huán)節(jié)，保證控制脈沖不進(jìn)入min區(qū)域內(nèi)。(5.7.7)第三十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五章：整流電路 5.1 整流器的

21、性能指標(biāo) 5.2 單相相控整流電路 5.3 三相相控整流電路 5.4 大容量相控整流電路 5.5 相控整流電路的換相壓降 5.6 整流電路的諧波分析 5.7 有源逆變電路 *5.8 晶閘管相控電路的驅(qū)動控制 5.9 PWM整流電路 第三十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月*5.8.1 對觸發(fā)電路的要求 晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。觸發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求： 、觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。、觸發(fā)信號應(yīng)有足夠的功率（觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流）。 、觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。 、

22、觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。圖5.8.1 強(qiáng)觸發(fā)電流波形第三十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 圖5.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路具有簡單、可靠、抗干擾能力強(qiáng)、溫度補(bǔ)償性能好，脈沖前沿陡等優(yōu)點(diǎn)，在小容量的晶閘管裝置中得到了廣泛應(yīng)用。 由自激振蕩、同步電源、移相、脈沖形成等部分組成。 組成：特點(diǎn)：第三十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （1）單結(jié)晶體管自激振蕩電路 圖5.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 經(jīng)D1D4整流后的直流電源UW

23、，一路經(jīng)R2、R1加在單結(jié)晶體管兩個基極b1、b2之間；另一路通過e對電容C充電、通過單結(jié)晶體管放電。控制BT的導(dǎo)通、截止； 在電容上形成鋸齒波振蕩電壓，在R1上得到一系列前沿很陡的觸發(fā)尖脈沖ug，如圖5.8.2(b)所示，其振蕩頻率為 工作原理：特點(diǎn)：利用單結(jié)晶體管的負(fù)阻特性與RC電路的充放電可組成自激振蕩電路，產(chǎn)生頻率可變的脈沖。上式中 是單結(jié)晶體管的分壓比，即調(diào)節(jié)e，可調(diào)節(jié)振蕩頻率。 (5.8.1)第三十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （2）同步電源 圖5.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 工作原理： 當(dāng)uDW過零時，電容C經(jīng)e-b1、R1迅速放電到

24、零電壓。這就是說，每半周開始，電容C都從零開始充電。進(jìn)而保證每周期觸發(fā)電路送出第一個脈沖距離過零的時刻（即控制角）一致，實(shí)現(xiàn)了同步。 同步電壓由變壓器TB獲得，而同步變壓器與主電路接至同一電源，故同步電壓與主電壓同相位、同頻率。 同步電壓經(jīng)橋式整流、穩(wěn)壓管Dw削波為梯形波uDW，而削波后的最大值Uw既是同步信號，又是觸發(fā)電路電源。第三十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 圖5.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 當(dāng)Re增大時，單結(jié)晶體管發(fā)射極充電到峰點(diǎn)電壓Up的時間增大，第一個脈沖出現(xiàn)的時刻推遲，即控制角增大，實(shí)現(xiàn)了移相。工作原理：（3）移

25、相控制第三十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 圖5.8.2 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形 觸發(fā)脈沖ug由1直接取出，這種方法簡單、經(jīng)濟(jì)，但觸發(fā)電路與主電路有直接的電聯(lián)系，不安全。對于晶閘管串聯(lián)接法的全控橋電路無法工作。所以一般采用脈沖變壓器輸出。工作原理：（4）脈沖輸出第三十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 2、同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 圖5.8.3 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 第三十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 2、同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 圖5.8.3 同步

26、信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖第四十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （1) 鋸齒波形成、同步移相環(huán)節(jié) 鋸齒波形成電路由Tl、T2、T3和C2等元件組成，其中Tl、DW、RW2和R3為一恒流源電路。T2截止時，恒流源電流I1c對電容C2充電，所以C2兩端電壓uc為（5.8.2） 當(dāng)T2導(dǎo)通時，由于R4阻值很小，所以C2迅速放電，使ub3電位迅速降到零。當(dāng)T2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時，ub3便形成一鋸齒波，同樣ue3也是一個鋸齒波電壓， 射極跟隨器T3的作用是減小控制回路的電流對鋸齒波電壓的影響。調(diào)節(jié)電位器RW2，即改變C2的恒定充電電流I1c，可調(diào)節(jié)鋸齒波斜率

27、。圖5.8.3 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖1) 鋸齒波形成第四十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （1) 鋸齒波形成、同步移相環(huán)節(jié) T4基極電位由鋸齒波電壓uh、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者共同決定。 如果uco=0，up為負(fù)值時，ub4點(diǎn)的波形由uh+up確定。 當(dāng)uco為正值時，ub4點(diǎn)的波形由uh+ up+uco確定。 ub4電壓等于0.7V后，T4導(dǎo)通，T4經(jīng)過M點(diǎn)時使電路輸出脈沖。之后ub4一直被鉗位在0.7V。M點(diǎn)是T4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是脈沖的前沿。 因此當(dāng)up為某固定值時，改變uco便可改變M點(diǎn)的時間坐標(biāo)，即改變了

28、脈沖產(chǎn)生的時刻，脈沖被移相?？梢?，加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時脈沖的初始相位。圖5.8.3 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖 2) 同步移相環(huán)節(jié)初始位第四十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （1) 鋸齒波形成、同步移相環(huán)節(jié) 對于三相全控橋接感性負(fù)載且電流連續(xù)時，脈沖初始相位應(yīng)定在=90o。 如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變狀態(tài)下工作，要求脈沖的移相范圍理論上為180o（由于考慮min和min，實(shí)際一般為120o），由于鋸齒波波形兩端的非線性，因而要求鋸齒波的寬度大于180o（例如240o）。此時令uco=0，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)

29、移至鋸齒波240o的中央（120o處），對應(yīng)于=90o的位置。 如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角90o，晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。圖5.8.3 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖 2) 同步移相環(huán)節(jié)初始位第四十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （2）同步環(huán)節(jié) 當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時，T2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到 TB二次電壓的下一個負(fù)半周到來時，D1重新導(dǎo)通，C1迅速放電后又被充電， T2截止。如此周而復(fù)始。在一個正弦波周期內(nèi)，T2包括截止與導(dǎo)通兩個狀態(tài)，對應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的。 可以看

30、出，Q點(diǎn)電位從同步電壓負(fù)半周上升段開始時刻到達(dá) 1.4V的時間越長，T2截止時間就越長，鋸齒波就越寬。鋸齒波的寬度是由充電時間常數(shù)R1C1決定的,可達(dá)240o 。圖5.8.3 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路及工作波形圖 同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TB和作同步開關(guān)用的晶體管T2組成。 同步變壓器TB二次電壓經(jīng)二極管D1間接加在T2的基極上。當(dāng)二次電壓波形在負(fù)半周的下降段時，D1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電。因O點(diǎn)接地為零電位，R點(diǎn)為負(fù)電位，Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段T2基極為反向偏置而截止。在負(fù)半周的上升段，15V電源通過R1給電容C1反向充電，為電容反向充電波形，其上升速度比 波形慢，故D1截止。第

31、四十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （3）脈沖形成環(huán)節(jié) 脈沖形成環(huán)節(jié)T4、T5 組成，T7、T8組成 控制電壓uco加在T4基極上。uco=0時，T4截止，T5飽和導(dǎo)通。T7、T8處于截止?fàn)顟B(tài)，脈沖變壓器TP二次側(cè)無脈沖輸出。電容C3充電，充滿后電容兩端電壓接近2EC(30V)。當(dāng) 時，T4導(dǎo)通，A點(diǎn)電位由+EC(+15V)下降到1.0V左右，由于C3兩端的電壓不能突變，T5基極電位迅速降致-2EC(-30V)， T5立即截止。T5集電極電壓由-EC(-15V)上升到鉗位電壓+2.1V(D6、T7、T8三個PN結(jié)正向壓降之和)，T7、T8導(dǎo)通，脈沖變壓器T

32、P二次側(cè)輸出觸發(fā)脈沖。與此同時，電容C3經(jīng)+15V、R11、D4、T4放電和反向充電，使T5基極電位上升，直到ub5-EC(-15V)，T5又重新導(dǎo)通。使T7、T8截止，輸出脈沖終止。 輸出脈沖前沿由T4導(dǎo)通時刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時間常數(shù)R11C3有關(guān)圖5.8.3 同步信號為鋸齒波 的觸發(fā)電路及工作波形圖脈沖放大電路。第四十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 （4）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 圖5.8.3 同步信號為鋸齒波 的觸發(fā)電路及工作波形圖 T5、T6構(gòu)成“或”門。T5、T6的導(dǎo)通使T7、T8都導(dǎo)通輸出脈沖。 第一個脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對應(yīng)的控制角

33、所產(chǎn)生，使T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通，造成T5瞬時截止，于是T8輸出脈沖。 第二個脈沖是由滯后60o相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過T6），在其生成第一個脈沖時刻將其信號引致本相觸發(fā)單元的基極，使T6瞬時截止，于是本相觸發(fā)單元的T8管又導(dǎo)通，第二次輸出一個脈沖，因而得到間隔60o的雙脈沖。 其中D4和R17的作用主要是防止雙脈沖信號互相干擾。第四十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 單相橋式整流獲得近似50V直流電壓作電源。 在T8導(dǎo)通前，50V直流電源經(jīng)R15對C6 充電，B點(diǎn)電位為 50V。 當(dāng)T8導(dǎo)通時，C6經(jīng)脈沖變壓器TP一次側(cè)、R16、T8迅速放電，由于放電回

34、路電阻很小，B點(diǎn)電位迅速下降，當(dāng)B點(diǎn)電位下跳到14.3V時 D15導(dǎo)通脈沖變壓器 TP改由+15V穩(wěn)壓電源供電。這時雖然 50V電源也在向C6再充電使它電壓回升，但由于充電回路時間常數(shù)較大，B點(diǎn)電位只能被15 V電源鉗位在14.3V。電容C5的作用是為了提高強(qiáng)觸發(fā)脈沖前沿。 加強(qiáng)觸發(fā)后，脈沖變壓器TP一次側(cè)電壓uTP如圖5.8.5所示。晶閘管采用強(qiáng)觸發(fā)可縮短開通時間，提高管子承受電流上升率的能力。圖5.8.3 同步信號為鋸齒波 的觸發(fā)電路及工作波形圖強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)（4）雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 第四十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.6 KC04組成的移相式觸

35、發(fā)電路 3、KC04集成移相觸發(fā)器可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成，脈沖輸出等幾部分電路 第四十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 3、KC04集成移相觸發(fā)器圖5.8.6 KC04組成的移相式觸發(fā)電路及電壓波形圖 第四十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.6 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 3、KC04集成移相觸發(fā)器（1）同步電路 同步電路由晶體管T1T4等元件組成。正弦波同步電壓uT經(jīng)限流電阻加到T1、T2基極。 在uT正半周，T2截止，T1導(dǎo)通，1導(dǎo)通，T4得不到足夠的基極電壓而截止。 在uT 的負(fù)半周，截止

36、，、導(dǎo)通，導(dǎo)通，4同樣得不到足夠的基極電壓而截止。 在上述uT的正、負(fù)半周內(nèi)，當(dāng)|us|0.7V時，T6導(dǎo)通，即uc5+Up+Uk控制了的導(dǎo)通與截止時刻，也就是控制了脈沖的移相。第五十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.6 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 3、KC04集成移相觸發(fā)器（4）脈沖形成電路 7與外圍元件組成脈沖形成電路。 當(dāng)截止時，+15V電源通過7、7的b-e對充電（左正右負(fù)），同時7經(jīng)R26獲得基極電流而導(dǎo)通。 當(dāng)T6導(dǎo)通時，上的充電電壓成為7的b-e結(jié)的反偏電壓，T7截止。此后+15V經(jīng)R26、T6對充電（左負(fù)右正），當(dāng)反向充電電壓大于

37、1.4V時，7又恢復(fù)導(dǎo)通。 這樣在7的集電極得到了脈沖uc7，其脈寬由時間常數(shù)R26C2大小決定。 第五十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.6 KC04組成的移相式觸發(fā)電路 3、KC04集成移相觸發(fā)器（5）脈沖輸出電路 815組成脈沖輸出電路。在同步電壓uT的一個周期內(nèi)，7的集電極輸出兩個相位差180的脈沖。 在uT的正半周，T1導(dǎo)通，點(diǎn)為低電位，點(diǎn)為高電位，使8截止，導(dǎo)通。的導(dǎo)通使Dw4截止，由T13、T14、T15組成的放大電路無脈沖輸出。8的截止，使w3導(dǎo)通，7集電極的脈沖經(jīng)T9、T10、T11組成的電路放大后由腳輸出。 在uT的負(fù)半周， 同

38、理可知，8導(dǎo)通，12截止，7的正脈沖經(jīng)、14、組成電路放大后由(15)腳輸出。(13)腳為脈沖列調(diào)制端(14)腳為脈沖封鎖控制端第五十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.9 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路 4、六路雙脈沖發(fā)生器KC41C 第五十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.2 晶閘管觸發(fā)電路 圖5.8.8 KC41C原理圖及其外部接線圖 4、六路雙脈沖發(fā)生器KC41C 腳是六路脈沖輸入端(如三片KC04的六個輸出脈沖)，每路脈沖由輸入二極管送給本相和前相，再由T1T6組成的六路電流放大器，分六路輸出。T7組成電子開關(guān)，當(dāng)控制端腳

39、接低電平時，T7截止，腳有脈沖輸出。當(dāng)腳接高電平時，T7導(dǎo)通，各路輸出脈沖被封鎖。 第五十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.3 觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步 鋸齒波同步觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的時刻，由接到觸發(fā)電路的同步電壓uT定位，由控制電壓UK偏移電壓UP的大小來移相。 同步電壓uT與被觸發(fā)晶閘管的陽極電壓之間的相位關(guān)系取決于主電路、觸發(fā)電路形式、負(fù)載性質(zhì)、移相范圍要求等幾個方面。實(shí)現(xiàn)同步，就是確定同步變壓器的接法， 1根據(jù)主電路、觸發(fā)電路形式與移相范圍來確定同步電壓uT與對應(yīng)的晶閘管陽極電壓之間的相位關(guān)系。 2根據(jù)整流變壓器TR的實(shí)際連接或鐘點(diǎn)數(shù)，以電網(wǎng)某線電壓作參考矢量，畫出

40、整流變壓器次級電壓，也就是晶閘管陽極電壓的矢量。再根據(jù)步驟1所確定的同步電壓與晶閘管陽極電壓的相位關(guān)系，畫出同步相電壓與同步線電壓矢量。 3根據(jù)同步變壓器次級線電壓矢量位置，確定同步變壓器的鐘點(diǎn)數(shù)和連接法。具體步驟是：第五十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.8.3 觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步 圖5.8.11 三相同步變壓器的接法與鐘點(diǎn)數(shù) 第五十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五章：整流電路 5.1 整流器的性能指標(biāo) 5.2 單相相控整流電路 5.3 三相相控整流電路 5.4 大容量相控整流電路 5.5 相控整流電路的換相壓降 5.6 整流電路的諧波分析 5.7 有源逆變

41、電路 *5.8 晶閘管相控電路的驅(qū)動控制 5.9 PWM整流電路 第五十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.9.1 PWM整流電路的工作原理 P1181、單相PWM整流電路 圖5.9.1 單相全橋PWM整流電路及等效電路圖 開關(guān)管按正弦規(guī)律作脈寬調(diào)制，穩(wěn)態(tài)時，PWM整流電路輸出直流電壓不變，交流輸入端AB之間產(chǎn)生一個SPWM波uAB，uAB中除了含有與電源同頻率的基波分量以及和三角波載波有關(guān)的頻率很高的諧波外，不含低次諧波成分。由于電感LS的濾波作用，這些高次諧波電壓只會使交流電流is產(chǎn)生很小的脈動。如果忽略這種脈動，is為頻率與電源頻率相同的正弦波。 其中us為交流電源電壓。當(dāng)us

42、一定時，is的幅值和相位由中基波分量的幅值及其與us的相位差決定。改變uAB中基波分量的幅值和相位，就可以使is與us同相位、反相位、is比us超前90o或使is與us的相位差為所需要的角度。 第六十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.9.1 PWM整流電路的工作原理 1、單相PWM整流電路 圖5.9.3 單相PWM整流電路 運(yùn)行方式相量圖 表示電網(wǎng)電壓， 表示PWM整流電路輸出的交流電壓， 為連接電抗器LS的電壓， 為電網(wǎng)內(nèi)阻RS的電壓； 在圖5.9.3 (a)中， 滯后 的相角為， 與 的相位完全相同，電路工作在整流狀態(tài)，從交流側(cè)向直流側(cè)輸送能量，且功率因數(shù)為1。 在圖5.9.3

43、(b)中， 超前的相角為， 與 的相位反相，電路工作在逆變狀態(tài)，從直流側(cè)向交流側(cè)輸送能量。 在圖5.9.3 (c)中， 滯后的相角為， 超前 , 電路向交流電源輸出無功功率，這時的電路稱為靜止無功發(fā)生器（SVG）。 在圖5.9.3 (d)中，控制 的幅度和相位，可以使 超前或滯后 任意角度。第六十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.9.1 PWM整流電路的工作原理 1）、工作過程（整流運(yùn)行）圖5.9.4 單相PWM整流電路工作在整流狀態(tài)時的簡化電路 us0、is0時Us0、is0相類似。 從上述分析可以看出，電壓型PWM整流電路是升壓型整流電路，其輸出直流電壓可以從交流電源電壓峰值附

44、近向高調(diào)節(jié)。第六十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.9.1 PWM整流電路的工作原理 圖5.9.4 單相PWM整流電路工作在逆變狀態(tài)時的簡化電路 在圖5.9.5（a）中，由T1、T4、D2、D3共同組成一個Buck電路，當(dāng)T1、T2導(dǎo)通時，直流側(cè)通過T1、T2向電感Ls和電源us提供電能，當(dāng)T1、T2關(guān)斷時，電感Ls中的能量通過D2、D3向電源釋放。2）、工作過程（逆變運(yùn)行）Us0、is0時Us0時 在圖5.9.5（b）中，由T2、T3、D1、D4共同組成一個Buck電路， 其工作過程同us0時相類似。因?yàn)殡娐钒碆uck電路工作，因此，工作時其直流側(cè)電壓也必須大于交流輸入電壓的峰值。第六十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.9.1 PWM整流電路的工作原理 圖5.9.6 三相橋式PWM整流電路 對開關(guān)管按正弦規(guī)律作脈寬調(diào)制，穩(wěn)態(tài)時，PWM整流電路輸出直流電壓不變，交流輸入端A、B和C可得到SPWM電壓，其中除了含有與電源同頻率的基波分