電力電子技術(shù) 第3章 整流電路0-2

第3章整流電路

3.6大功率可控整流電路

3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)

3.8整流電路相位控制實(shí)現(xiàn)

本章小結(jié)13.6

大功率可控整流電路3.6.1

帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路3.6.2

多重化整流電路23.6

大功率可控整流電路·引言帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點(diǎn)：適用于低電壓、大電流的場(chǎng)合。多重化整流電路的特點(diǎn)：在采用相同器件時(shí)可達(dá)到更大的功率?？蓽p少交流側(cè)輸入電流的諧波或提高功率因數(shù)，從而減小對(duì)供電電網(wǎng)的干擾。33.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)圖3-35

帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻，分別接成兩組三相半波電路。二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除鐵芯的直流磁化。平衡電抗器是為保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電。與三相橋式電路相比，雙反星形電路的輸出電流可大一倍。43.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路繞組的極性相反的目的：消除直流磁通勢(shì)如圖可知，雖然兩組相電流的瞬時(shí)值不同，但是平均電流相等而繞組的極性相反，所以直流安匝互相抵消。圖3-36

雙反星形電路，=0時(shí)兩組整流電壓、電流波形twwtud1uaubuciaud2ia'uc'ua'ub'uc'OwtOOwtOId12Id16Id12Id1653.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路接平衡電抗器的原因：當(dāng)電壓平均值和瞬時(shí)值均相等時(shí)，才能使負(fù)載均流。兩組整流電壓平均值相等，但瞬時(shí)值不等。兩個(gè)星形的中點(diǎn)n1和n2間的電壓等于ud1和ud2之差。該電壓加在Lp上，產(chǎn)生電流ip，它通過(guò)兩組星形自成回路，不流到負(fù)載中去，稱(chēng)為環(huán)流或平衡電流。為了使兩組電流盡可能平均分配，一般使Lp值足夠大，以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的1%～2%以?xún)?nèi)。63.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路雙反星形電路中如不接平衡電抗器，即成為六相半波整流電路：只能有一個(gè)晶閘管導(dǎo)電，其余五管均阻斷，每管最大導(dǎo)通角為60o，平均電流為Id/6。當(dāng)α=0o

時(shí)，Ud為1.35U2，比三相半波時(shí)的1.17U2略大些。因晶閘管導(dǎo)電時(shí)間短，變壓器利用率低，極少采用。平衡電抗器的作用：使得兩組三相半波整流電路同時(shí)導(dǎo)電。對(duì)平衡電抗器作用的理解是掌握雙反星形電路原理的關(guān)鍵。73.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路平衡電抗器使得兩組三相半波整流電路同時(shí)導(dǎo)電的原理分析：圖3-37

平衡電抗器作用下輸出電壓的波形和平衡電抗器上電壓的波形圖3-38

平衡電抗器作用下兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)電的情況平衡電抗器Lp承擔(dān)了n1、n2間的電位差，它補(bǔ)償了ub′和ua的電動(dòng)勢(shì)差，使得ub′和ua兩相的晶閘管能同時(shí)導(dǎo)電。（3-97）（3-98）

時(shí)，ub′>ua，VT6導(dǎo)通，此電流在流經(jīng)LP時(shí)，LP上要感應(yīng)一電動(dòng)勢(shì)up，其方向是要阻止電流增大。可導(dǎo)出Lp兩端電壓、整流輸出電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：upud1,ud2OO60°360°t1ttb)a)uaubucuc'ua'ub'ub'83.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路原理分析(續(xù))：圖3-37

平衡電抗器作用下輸出電壓的波形和平衡電抗器上電壓的波形圖3-38

平衡電抗器作用下兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)電的情況雖然，但由于Lp的平衡作用，使得晶閘管VT6和VT1同時(shí)導(dǎo)通。

時(shí)間推遲至ub′與ua的交點(diǎn)時(shí)，ub′=ua

，。之后ub′<ua

，則流經(jīng)ub′相的電流要減小，但Lp有阻止此電流減小的作用，up的極性反向，Lp仍起平衡的作用，使VT6繼續(xù)導(dǎo)電。

直到uc′>ub′

，電流才從VT6換至VT2。此時(shí)VT1、VT2同時(shí)導(dǎo)電。每一組中的每一個(gè)晶閘管仍按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律而各輪流導(dǎo)電。upud1,ud2OO60°360°t1ttb)a)uaubucuc'ua'ub'ub'93.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路由上述分析以可得：圖3-37

平衡電抗器作用下輸出電壓的波形和平衡電抗器上電壓的波形平衡電抗器中點(diǎn)作為整流電壓輸出的負(fù)端，其輸出的整流電壓瞬時(shí)值為兩組三相半波整流電壓瞬時(shí)值的平均值。波形如圖3-37a。（3-98）諧波分析分析詳見(jiàn)P75-P76。ud中的諧波分量比直流分量要小得多，且最低次諧波為六次諧波。直流平均電壓為：u,uupd1d2OO60°360°t1ttb)a)uaubucuc'ua'ub'ub'103.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

=30、

=60和

=90時(shí)輸出電壓的波形分析圖3-39當(dāng)

=30、60、90時(shí)，雙反星形電路的輸出電壓波形

分析輸出波形時(shí)，可先求出ud1和ud2波形，然后根據(jù)式（3-98）做出波形(ud1+ud2)/2。輸出電壓波形與三相半波電路比較，脈動(dòng)程度減小了，脈動(dòng)頻率加大一倍，f=300Hz。電感負(fù)載情況下，移相范圍是90。電阻負(fù)載情況下，移相范圍為120。。90=a。60=a。30=audududwtOwtOwtOuaubucuc'ua'ub'ubucuc'ua'ub'ubucuc'ua'ub'113.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路整流電壓平均值與三相半波整流電路的相等，為:

Ud=1.17U2cos

將雙反星形電路與三相橋式電路進(jìn)行比較可得出以下結(jié)論：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。當(dāng)U2相等時(shí)，雙反星形的Ud是三相橋的1/2，而Id是單相橋的2倍。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。123.6.2

多重化整流電路概述：整流裝置功率進(jìn)一步加大時(shí)，所產(chǎn)生的諧波、無(wú)功功率等對(duì)電網(wǎng)的干擾也隨之加大，為減輕干擾，可采用多重化整流電路。原理：按照一定的規(guī)律將兩個(gè)或更多的相同結(jié)構(gòu)的整流電路進(jìn)行組合得到。目標(biāo)：

移項(xiàng)多重聯(lián)結(jié)減少交流側(cè)輸入電流諧波，串聯(lián)多重整流電路采用順序控制可提高功率因數(shù)。133.6.2

多重化整流電路1)移相多重聯(lián)結(jié)圖3-40

并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電路有并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)和串聯(lián)多重聯(lián)結(jié)。可減少輸入電流諧波，減小輸出電壓中的諧波并提高紋波頻率，因而可減小平波電抗器。使用平衡電抗器來(lái)平衡2組整流器的電流。2個(gè)三相橋并聯(lián)而成的12脈波整流電路。143.6.2

多重化整流電路移相30構(gòu)成的串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路圖3-41

移相30串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路

圖3-42

移相30串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路電流波形整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30、大小相等的兩組電壓。該電路為12脈波整流電路。星形三角形0a)b)c)d)ia1Id180°360°ia2iab2'iAIdiab2wtwtwtwt000Id2333Id33IdId323(1+)Id323(1+)Id33Id13153.6.2

多重化整流電路iA基波幅值Im1和n次諧波幅值Imn分別如下：（3-103）（3-104）即輸入電流諧波次數(shù)為12k±1，其幅值與次數(shù)成反比而降低。該電路的其他特性如下：直流輸出電壓位移因數(shù)cosj1=cosa

（單橋時(shí)相同）功率因數(shù)l=ncosj1

=0.9886cosa163.6.2

多重化整流電路利用變壓器二次繞阻接法的不同，互相錯(cuò)開(kāi)20，可將三組橋構(gòu)成串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)電路：整流變壓器采用星形三角形組合無(wú)法移相20，需采用曲折接法。整流電壓ud在每個(gè)電源周期內(nèi)脈動(dòng)18次，故此電路為18脈波整流電路。交流側(cè)輸入電流諧波更少，為18k±1次（k=1,2,3…），ud的脈動(dòng)也更小。輸入位移因數(shù)和功率因數(shù)分別為：cosj1=cosa=0.9949cosa173.6.2

多重化整流電路將整流變壓器的二次繞組移相15，可構(gòu)成串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路：

為24脈波整流電路。其交流側(cè)輸入電流諧波次為24k±1，k=1，2，3…。

輸入位移因數(shù)功率因數(shù)分別為：cosj1=cosa=0.9971cosa采用多重聯(lián)結(jié)的方法并不能提高位移因數(shù)，但可使輸入電流諧波大幅減小，從而也可以在一定程度上提高功率因數(shù)。183.6.2

多重化整流電路2)多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制只對(duì)一個(gè)橋的角進(jìn)行控制，其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整流電壓而定。

或者不工作而使該橋輸出直流電壓為零。或者=0而使該橋輸出電壓最大。根據(jù)所需總直流輸出電壓從低到高的變化，按順序依次對(duì)各橋進(jìn)行控制，因而被稱(chēng)為順序控制。不能降低輸入電流諧波，但是總功率因數(shù)可以提高。我國(guó)電氣機(jī)車(chē)的整流器大多為這種方式。193.6.2

多重化整流電路

3重晶閘管整流橋順序控制

圖3-43

單相串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)電路及順序控制時(shí)的波形控制過(guò)程可詳見(jiàn)教材P78。從電流i的波形可以看出，雖然波形并為改善，但其基波分量比電壓的滯后少，因而位移因數(shù)高，從而提高了總的功率因數(shù)。a)db)c)iId2IduOap+a203.7

整流電路的有源逆變工作狀態(tài)3.7.1

逆變的概念3.7.2

三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)3.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制213.7.1

逆變的概念1)什么是逆變？為什么要逆變？逆變（Invertion）——把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，整流的逆過(guò)程。逆變電路——把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。無(wú)源逆變電路——變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，將在第5章介紹。對(duì)于可控整流電路，滿(mǎn)足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱(chēng)為變流電路。223.7.1

逆變的概念2)直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)圖3-44直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn)a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG

>EM

b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM>EG

c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路電路過(guò)程分析。兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。233.7.1

逆變的概念3)逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)圖3-45

單相全波電路的整流和逆變交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUd>EMu10udu20u10OOwtwtIdidUd<EMaiVT1iVT2iVT2id=iVT+iVT12id=iVT+iVT12iVT1iVT2iVT1243.7.1

逆變的概念從上述分析中，可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件有：有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓。晶閘管的控制角

>/2，使Ud為負(fù)值。半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。253.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變和整流的區(qū)別：控制角不同

0<<p

/2

時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。

p

/2<

<

p時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)?？裳赜谜鞯霓k法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問(wèn)題。把a(bǔ)>p/2時(shí)的控制角用p-

=b表示，b稱(chēng)為逆變角。逆變角b和控制角a的計(jì)量方向相反，其大小自b=0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。263.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)273.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋式電路工作于有源逆變狀態(tài)，不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形及晶閘管兩端電壓波形如圖3-46所示。圖3-46

三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6wt1wt3wt228dc-sidevoltagewaveformsasafunctionofaVd

repeatsatsixtimesthelinefrequencyassumingzeroac-sideinductance29Waveformsofinputcurrents30Waveformsofthyristorcurrents313.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即（3-105）每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p/3，故流過(guò)晶閘管的電流有效值為：（3-106）從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：（3-107）當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。（3-108）在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線(xiàn)電流的有效值為：323.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失?。孀冾嵏玻?/p>

逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。交流電源缺相或突然消失。換相的裕量角不足，引起換相失敗。1)逆變失敗的原因333.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制換相重疊角的影響：圖3-47交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過(guò)程的影響當(dāng)b>g時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果b<g時(shí)（從圖3-47右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。udOOidwtwtuaubucuaubpbgb<gagbb>giVT1iVTiVT3iVTiVT322343.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制2)確定最小逆變角bmin的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變角b應(yīng)等于bmin=d+g+q′

（3-109）d——晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度g——

換相重疊角q′——安全裕量角tq大的可達(dá)200~300ms，折算到電角度約4~5。隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱(chēng)程度（一般可達(dá)5）。值約取為10。353.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制g——

換相重疊角的確定：查閱有關(guān)手冊(cè)舉例如下：整流電壓整流電流變壓器容量短路電壓比Uk%g220V800A240kV。A5%15~20參照整流時(shí)g的計(jì)算方法（3-110）（3-111）根據(jù)逆變工作時(shí)，并設(shè)，上式可改寫(xiě)成這樣，bmin一般取30~35。363.8整流電路相位控制實(shí)現(xiàn)3.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路3.8.2

集成觸發(fā)器3.8.3

觸發(fā)電路的定相373.8整流電路相位控制實(shí)現(xiàn)相控電路：晶閘管可控整流電路，通過(guò)控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小。采用晶閘管相控方式時(shí)的交流電力變換電路和交交變頻電路（第4章）。相控電路的驅(qū)動(dòng)控制為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)電路。大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體管觸發(fā)電路，其中以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。383.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可為單窄脈沖。三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。圖3-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路393.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路1)脈沖形成環(huán)節(jié)V4、V5—脈沖形成V7、V8—脈沖放大控制電壓uco加在V4基極上圖3-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù)R11C3有關(guān)。電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在V8集電極電路中。403.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路2)鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等；本電路采用恒流源電路。恒流源電路方案，由V1、V2、V3和C2等元件組成

V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路圖3-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路413.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路

工作原理：

V2截止時(shí)，恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電，調(diào)節(jié)RP2，即改變C2的恒定充電電流I1c，可見(jiàn)RP2是用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的。V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小故C2迅速放電，ub3電位迅速降到零伏附近V2周期性地通斷，ub3便形成一鋸齒波，同樣ue3也是一個(gè)鋸齒波tICtICuccc111d1==ò423.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響V4基極電位由鋸齒波電壓uh

、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者作用的疊加所確定如果uco=0，up為負(fù)值時(shí)，b4點(diǎn)的波形由uh+

確定當(dāng)uco為正值時(shí)，b4點(diǎn)的波形由uh++

確定M點(diǎn)是V4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是脈沖的前沿加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位'pu'pu'43

V4管的基極電位是由鋸齒波電壓、直流控制電壓Uh直流偏移電壓UP三電壓作用的疊加值所確定，它們分別通過(guò)電阻R6、R7和R8與基極相接。

443.8.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路

三相全控橋時(shí)的情況:接感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在=90；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180（由于考慮min和bmin，實(shí)際一般為120），由于鋸齒波波形兩端的非線(xiàn)性，因而要求鋸齒波的寬度大于180，例如240，此時(shí)，令uco=0，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)移至鋸齒波240的中央（120處），相應(yīng)于=90的位置。如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角<90，晶閘管電路處于整流工作狀態(tài)如uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角>90，晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。453.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路3)同步環(huán)節(jié)同步——要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。鋸齒波是由開(kāi)關(guān)V2管來(lái)控制的。V2開(kāi)關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率——由同步變壓器所接的交流電壓決定。V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波——鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過(guò)零點(diǎn)。V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度——取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C1。46圖3-55同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形

473.8.1

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路4)雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)

內(nèi)雙脈沖電路

V5、V6構(gòu)成“或”門(mén)當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8都截止，沒(méi)有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角

產(chǎn)生。隔60的第二個(gè)脈沖是由滯后60相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過(guò)V6）。三相橋式全控整流電路的情況(自學(xué))483.8.2

集成觸發(fā)器可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。KJ004

與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。圖3-56KJ004電路原理圖493.8.2

集成觸發(fā)器完整的三相全控橋觸發(fā)電路

3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可。

圖3-57

三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路503.8.2

集成觸發(fā)器模擬與數(shù)字觸發(fā)電路以上觸發(fā)電路為模擬的，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；缺點(diǎn)：易受電網(wǎng)電壓影響，觸發(fā)脈沖不對(duì)稱(chēng)度較高，可達(dá)3~4，精度低。數(shù)字觸發(fā)電路：脈沖對(duì)稱(chēng)度很好，如基于8位單片機(jī)的數(shù)字觸發(fā)器精度可達(dá)0.7~1.5。KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門(mén)。也有廠(chǎng)家生產(chǎn)了將圖3-57全部電路集成的集成塊，但目前應(yīng)用還不多。513.8.3

觸發(fā)電路的定相

觸發(fā)電路的定相——觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系。措施：同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，保證頻率一致。觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽(yáng)極電壓的關(guān)系。圖3-58

三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖Ott1t2uaubucu2ua-523.8.3觸發(fā)電路的定相三相橋整流器，采用鋸齒波同步觸發(fā)電路時(shí)的情況同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn)，通常使鋸齒波的上升段為240，上升段起始的30和終了的30線(xiàn)性度不好，舍去不用，使用中間的180。鋸齒波的中點(diǎn)與同步信號(hào)的300位置對(duì)應(yīng)使Ud=0的觸發(fā)角

為90。當(dāng)<90時(shí)為整流工作，>90時(shí)為逆變工作將=90確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有90的移相范圍。于是=90與同步電壓的300對(duì)應(yīng)，也就是=0與同步電壓的210對(duì)應(yīng)。由圖3-58及2.2節(jié)關(guān)于三相橋的介紹可知，=0對(duì)應(yīng)于ua的30的位置，則同步信號(hào)的180與ua的0對(duì)應(yīng)，說(shuō)明VT1的同步電壓應(yīng)滯后于ua

180533.8.3

觸發(fā)電路的定相變壓器接法：主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié)，同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié)。

圖3-59

同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖543.8.3

觸發(fā)電路的定相表3-4

三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用圖3-59變壓器接法時(shí)）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓-usa+usc-usb+usa-usc+usb為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同步電壓進(jìn)行R-C濾波，當(dāng)R-C濾波器滯后角為60時(shí)，同步電壓選取結(jié)果如表3-5所示。表3-5

三相橋各晶閘管的同步電壓（有R-C濾波滯后60）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-usc55

本章小結(jié)可控整流電路，重點(diǎn)掌握：電力電子電路作為分段線(xiàn)性電路進(jìn)行分析的基本思想、單相全控橋式整流電路和三相全控橋式整流電路的原理分析與計(jì)算、各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響；電容濾波的不可控整流電路的工作情況，重點(diǎn)了解其工作特點(diǎn)；與整流電路相關(guān)的一些問(wèn)題，包括：(1)變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響，重點(diǎn)建立換相壓降、重疊角等概念，并掌握相關(guān)的計(jì)算，熟悉漏抗對(duì)整流電路工作情況的影響。(2)整流電路的諧波和功率因數(shù)分析，重點(diǎn)掌握諧波的概念、各種整流電路產(chǎn)生諧波情況的定性分析，功率因數(shù)分析的特點(diǎn)、各種整流電路的功率因數(shù)分析。56

本章小結(jié)大功率可控整流電路的接線(xiàn)形式及特點(diǎn)，熟悉雙反星形可控整流電路的工作情況，建立整流電路多重化的概念?？煽卣麟娐返挠性茨孀児ぷ鳡顟B(tài)，重點(diǎn)掌握產(chǎn)生有源逆變的條件、三相可控整流電路有源逆變工作狀態(tài)的分析計(jì)算、逆變失敗及最小逆變角的限制等。用于晶閘管的觸發(fā)電路。重點(diǎn)熟悉鋸齒波移相的觸發(fā)電路的原理，了解集成觸發(fā)芯片及其組成的三相橋式全控整流電路的觸發(fā)電路，建立同步的概念，掌握同步電壓信號(hào)的選取方法。57圖3-13

三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a=30時(shí)的波形a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac58圖3-14

三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a=60時(shí)的波形wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT159圖3-18三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載

a=0時(shí)的波形wwwwu2ud1ud2u2LuduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuaucubwt1OtOtOtOta=0°iVT1uVT160圖3-19三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a=30時(shí)的波形wwwwud1ud2a=30°iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabuacubcubaucaucbuabuacuVT161圖3-20三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a=60時(shí)的波形wwwa=60°ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠⅡⅢⅣⅤⅥubucOtwt1OtOtuVT162圖3-21三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a=90時(shí)的波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT163圖3-22三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=0時(shí)的波形ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOuaa=0°ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥiVT164圖3-23三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=30時(shí)的波形ud1a=30°ud2uduabuacub