電力電子技術(shù)第二章三相整流

1、電力電子技術(shù)第二章三相整流第1頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四2. 2. 1 三相半波可控整流電路 一. 電阻性負(fù)載1. 三相半波不可控整流電路二極管換相時(shí)刻(1、3、5點(diǎn))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第2頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四2. 三相半波可控整流電路（共陰極）注意：（1）T的接法、共陰極的特點(diǎn)。（2）角的起始點(diǎn)不再是坐標(biāo)原點(diǎn)，而是自然換相點(diǎn)1、3、5點(diǎn)處。 第3頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四3. 工作原理（1） 30時(shí)輸出的電壓、電流的

2、波形都是連續(xù)的第4頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四（2）輸出電壓斷 續(xù) 晶閘管的導(dǎo)通角是150-。 注意:在輸出電壓斷續(xù)情況下，晶閘管所承受的電壓除了前面提到的三部分外，還多了一種情況，就是當(dāng)三只晶閘管都不導(dǎo)通時(shí)，每只晶閘管均承受各自的相電壓。 第5頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四4. 數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud當(dāng)=0時(shí)，Ud最大，為 時(shí)，Ud最小，為 0。（2）直流輸出電流的平均值Id（3）晶閘管兩端承受的最大的峰值電壓 晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器二次側(cè)線電壓的峰值即在電流斷續(xù)時(shí)，晶閘管承受的是各自的相電壓，故其承受的最

3、大正向電壓是相電壓的峰值為 。第6頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四二. 電感性負(fù)載ud波形沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)值 ，電流也是連續(xù)的 ud的波形出現(xiàn)了負(fù)值 ，電流id的波形即連續(xù)又平穩(wěn) =90時(shí)，ud的波形的正負(fù)面積相等 第7頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）變壓器相電流和流過(guò)一只晶閘管的電流（4）晶閘管承受的最大正反向電壓 （5）有效移相范圍是 注：為了擴(kuò)大移相范圍以及使電流id平穩(wěn)，也可在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管VDR。第8頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期

4、四特點(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a 30時(shí)u2過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT3的脈沖到來(lái)，才換流，由VT3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)的部分阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少第9頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四四. 共陽(yáng)極三相半波可控整流電路 三. 反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載對(duì)于螺栓式的晶閘管來(lái)說(shuō)，可以將晶閘管的陽(yáng)極固定在同一塊大散熱器上，散熱效果好，安裝方便。此電路的觸發(fā)電路不能再像共陰極電路的觸發(fā)電路那樣，引出公共的一條接陰極的線，而且輸

5、出脈沖變壓器二次側(cè)繞組也不能有公共線，這就給調(diào)試和使用帶來(lái)了不便。第10頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四三相半波可控整流電路小結(jié)：不論是共陰極還是共陽(yáng)極接法的電路，都只用了三只晶閘管，所以接線都較簡(jiǎn)單，相對(duì)單相輸出脈動(dòng)小，基波150Hz。變壓器繞組利用率較低，每相的二次側(cè)繞組一周期最多工作120。 變壓器繞組中的電流（波形與相連的晶閘管的電流波形一樣）是單方向的，因此也會(huì)存在鐵心的直流磁化現(xiàn)象。 晶閘管承受的反向峰值電壓較高（與三相橋式電路相比）。因電路中負(fù)載電流要經(jīng)過(guò)電網(wǎng)零線，也會(huì)引起額外的損耗。 三相半波可控整流電路一般只用于中等偏小容量的場(chǎng)合。第11頁(yè)，共32頁(yè)

6、，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四2. 2. 2 三相橋式全控整流電路為改善三相半波電路變壓器利用率低等缺點(diǎn)，可將三相半波共陰極和共陽(yáng)極電路串聯(lián)起來(lái)，形成三相橋式全控整流電路。應(yīng)用最為廣泛共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）第12頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四一. 電阻性負(fù)載t1t2 ：在t1時(shí)刻，給VT1加觸發(fā)脈沖，滿足其導(dǎo)通的兩個(gè)條件，假設(shè)此時(shí)共陽(yáng)極組陰極電位最低的晶閘管VT6已導(dǎo)通。 t2t3 ：u相相電壓uu仍是最高 ，w相相電壓uw為最負(fù)，在2點(diǎn)，給晶閘管VT2

7、加觸發(fā)脈沖，使其導(dǎo)通。t3 t4 ：VT3和VT2導(dǎo)通，ud=uvwt4 t5： VT4和VT3導(dǎo)通，ud=uvut5 t6：VT5 和VT4導(dǎo)通, ud=uwut6 t7： VT6 和VT5導(dǎo)通,ud=uwv任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)第13頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四特點(diǎn):晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通順序?yàn)閂T1VT2VT3VT4VT5VT6VT1。輸出電壓的波形為三相線電壓的包絡(luò)線.對(duì)脈沖的要求： （1）單寬脈沖：寬度大于60，小于120，一般80 100。 特點(diǎn)：要求有較大的輸出功率，脈沖變壓器體積大。 （2）雙窄脈沖：寬度小于60 ，加一輔

8、助脈沖。 特點(diǎn)：線路雖然復(fù)雜，但可以 減小裝置的輸出功率，減小TP的體積。 第14頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=0時(shí)晶閘管工作情況時(shí) 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓uduu-uv=uuvuu-uw=uuw uv-uw=uvwuv-uu=uvuuw-uu=uwuuw-uv=uwv第15頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)（1）2管同時(shí)導(dǎo)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)

9、極組各1只，且不能為同一相器件（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180（3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路（4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā) 另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）（5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同第16頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日

10、，17點(diǎn)56分，星期四不同角時(shí)的輸出波形 導(dǎo)通時(shí)間比=0時(shí)推遲了30正負(fù)各120的對(duì)稱的波形。 ud波形出現(xiàn)了零點(diǎn),是一臨界情況VT1導(dǎo)通 電阻性負(fù)載，只要60 ，ud和id 的波形就是連續(xù)的。 VT4導(dǎo)通 第17頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四角的移相范圍是0 120 當(dāng)60時(shí)ud的波形就出現(xiàn)斷續(xù) 了,每個(gè)線電壓輸出小于60 30VT1導(dǎo)通 VT4導(dǎo)通 iv、iw的波形與iu波形形狀一致，只是相位依次相差。此三相電流均可統(tǒng)一用i2來(lái)表示。第18頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四小結(jié)當(dāng)a60時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形

11、狀一樣，也連續(xù)當(dāng)a60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a 角的移相范圍是120第19頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四二.電感性負(fù)載1.電路2.原理與電阻負(fù)載不同與電阻負(fù)載相同臨界情況，即ud正好沒(méi)有負(fù)電壓的輸出。 第20頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四3. 數(shù)量關(guān)系 （1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）流過(guò)一只晶閘管的電流（4）變壓器二次側(cè)繞組的電流有效值I （5）晶閘管承受的最大正反向電壓 （在相同輸出時(shí)，為三相半波的一半） （6）有效移相范圍（電感）是 第2

12、1頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四三相橋式全控整流電路小結(jié)： 1.電路需有兩只晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，各120換相一次。 2. 六只晶閘管依次導(dǎo)通，順序與下標(biāo)同。 3.脈沖間隔為60，要求單寬或雙窄脈沖觸發(fā)。 4.輸出電壓波形每周期脈動(dòng)6次，基波頻率為300Hz。相同U2時(shí)，輸出電壓為半波時(shí)的兩倍。5.變壓器利用率高，二次側(cè)每周期有120+120流過(guò)電流，且電流波形正負(fù)面積相等，無(wú)直流分量。另外，將共陽(yáng)極的三只晶閘管換成三只二極管，就組成了三相橋式半控整流電路，其分析方法同單相半控橋。第22頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四單相可控整流電路第23頁(yè)，共

13、32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四三相可控整流電路第24頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四返回第25頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四返回第26頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四返回第27頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四2.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 變壓器繞組上總是存在有一定的漏感的，交流回路也會(huì)有一定的自感，將所有這些電感都折算到變壓器的二次側(cè)，用一個(gè)集中的電感來(lái)LT代替。電流的換相是不可能在瞬時(shí)完成的，而要有一個(gè)過(guò)程，即經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程就稱為換相過(guò)程。 換相過(guò)程對(duì)

14、應(yīng)的時(shí)間常用相應(yīng)的電角度來(lái)表示，稱為換相重疊角，用來(lái)表示。 一. 換流期間的整流輸出電壓ud電流換相的過(guò)程中，兩相的晶閘管都導(dǎo)通，相當(dāng)于兩相短路，兩相之間的電位差（瞬時(shí)值）即為短路電壓用uk表示如 假想的短路電流ik :換相前:換相中:換相后:教材中用LB表示第28頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四換相期間換流回路的電壓方程式為換相期間的整流輸出電壓的瞬時(shí)值ud就變?yōu)?二.換相壓降的計(jì)算 XT是變壓器每相折算到二次側(cè)的漏抗，且XT=LT 第29頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四如果是m脈波電路，其換相壓降可表示為三. 考慮了變壓器漏抗后的整流電壓為 Ud0為整流電路理想情況下，當(dāng)=0時(shí)的輸出電壓平均值。 上面三相半波電路的輸出電壓就變?yōu)樗? 對(duì)換相重疊角 的計(jì)算移相得：當(dāng)角為某一固定值時(shí)，則XT越大換相重疊角越大； Id越大換相重疊角也越大。 第30頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)56分，星期四例 三相橋式全控整流電路，帶電感性負(fù)載，其中R=5，L=，變壓器二次側(cè)電壓有效值為220V，折算到變壓器二次側(cè)的每