可控整流電路

第2章可控整流電路2.1單相可控整流電路2.2三相可控整流電路2.3變壓器漏抗對整流電路的影響2.4晶閘管觸發(fā)電路2.5觸發(fā)電路與主電路的同步2.6大功率可控整流電路高校教材網(wǎng)http://整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。第2章可控整流電路整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟?。高校教材網(wǎng)http://2.1單相可控整流電路2.1.1電阻性負載2.1.2電感性負載2.1.3反電動勢負載高校教材網(wǎng)http://2.1單相可控整流電路整流電路有各種各樣的形式，不同電路特點不同。整流電路的形式主要有：1．單相可控整流電路：（1）單相半波可控整流電路（2）單相全波可控整流電路（3）單相橋式可控整流電路a.單相全控橋式整流電路

b.單相半控橋式整流電路2．三相可控整流電路：（1）三相半波可控整流電路（2）三相橋式可控整流電路a.三相全控橋式整流電路

b.三相半控橋式整流電路高校教材網(wǎng)http://不同性質(zhì)的負載對于整流電路的電壓、電流波形影響很大，負載的性質(zhì)主要有：1．電阻性特點是：流過它的電流波形與它兩端的電壓波形形狀相同、相位一致。2．電感性特點是：由于感抗的作用，電感中電流的變化要滯后于電壓的變化，因此可以使晶閘管的導通時間延長，電流波形容易連續(xù)，脈動小，甚至能接近一條直線。2.1單相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.1單相可控整流電路3．電容性其特點為：當晶閘管被觸發(fā)導通時，馬上就有大的充電電流流過晶閘管，容易損壞晶閘管，所以一般不能在整流電路的輸出端接大電容。4．反電動勢其特點為：只有電源電壓大于反電動勢時，晶閘管才能被觸發(fā)導通。高校教材網(wǎng)http://2.1.1電阻性負載圖2-1單相全控橋式整流電路電阻性負載及波形高校教材網(wǎng)http://2.1.1電阻性負載晶閘管VT1、VT4為一對橋臂，VT2、VT3為另一對橋臂，在u2的正半周內(nèi)，M端為正，N端為負，在0－α期間，晶閘管不導通，VT1、VT4共同承受正向電源電壓，VT2、VT3共同承受反向電源電壓，負載Rd中沒有電流流過，負載兩端電壓ud＝0。當ωt＝α時，VT1、VT4導通，電流從M端經(jīng)VT1、Rd、VT4流回N端，電源電壓u2全部加在Rd上，VT2、VT3承受反相電壓而截止。當u2過零時，id也降到零，VT1、VT4關斷。高校教材網(wǎng)http://負半周時，M端為負，N端為正，在ug2、ug3到來之前，晶閘管VT2、VT3不導通，VT1、VT4共同承受反向電源電壓，VT2、VT3共同承受正向電源電壓，整流電路無輸出，負載中也沒有電流，當ωt＝π＋α時，VT2、VT3導通，電流從N端經(jīng)VT2、Rd、VT3流回M端,電源電壓u2全部加在Rd上，VT1、VT4承受反向電源電壓截止，而此時uT1，4為零，當一個周期結(jié)束，u2過零時，id也降到零，VT2、VT3關斷。當u2電壓的每個周期都以恒定的α角加上觸發(fā)脈沖時，負載Rd上就能得到穩(wěn)定的缺角全波電壓波形，這是一個脈動直流電壓，由于是電阻性負載，電流id＝ud

/Rd與ud波形相同。2.1.1電阻性負載高校教材網(wǎng)http://2.1.1電阻性負載在單相電路中，把晶閘管承受正向電壓起到觸發(fā)導通之間的電角度α稱為控制角。晶閘管在一個周期內(nèi)導通的電角度用θ表示，稱為導通角。改變α的大小即改變觸發(fā)脈沖在每個周期內(nèi)出現(xiàn)的時刻稱為移相。對單相全控橋式電路而言，α的移相范圍為0～π，對應的θ在π～0范圍內(nèi)變化。α＋θ＝π輸出的直流電壓平均值Ud為：直流電流的平均值Id為：

Id＝0.9×

（2－2）

高校教材網(wǎng)http://(2-1)2.1.1電阻性負載輸出電壓的有效徝U為：U＝＝U2（2-3）

電流有效徝I為：

I＝＝（2-4）電流的波形系數(shù)Kf為：

Kf＝＝＝（2-5）高校教材網(wǎng)http://∫π

0

22t)d(

sinωt)(1U2πω2.1.1電阻性負載功率因數(shù)為：

cosΦ＝＝＝（2－6）晶閘管兩端的電壓波形如圖2-1（b）所示，晶閘管承受的最大正反向電壓為電源電壓的峰值，即有效徝的倍。流過每個晶閘管的平均電流IdT＝Id流過每個晶閘管的有效電流IT=I高校教材網(wǎng)http://

如果整流電路的負載既有電阻又有電感，且感抗ωLd與電阻Rd相比又不能忽略時，這種負載叫電感性負載。圖2-2單相全控電感性負載時電路及波形2.1.2電感性負載高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載在電源電壓u2為正半周時，M端為正，N端為負，晶閘管VT1、VT4承受正向電壓，電感釋放能量。u2過零變負時，M端為負，N端為正，晶閘管VT1、VT4仍然承受正向電壓而繼續(xù)導通，自感電動勢力圖阻止電流的減小，此時輸出電壓ud的波形出現(xiàn)負面積。在ωt＝π到ωt＝π＋α期間，雖然VT2、VT3已經(jīng)承受正向電壓，但在ug2、ug3到來之前是不會導通的。直到ωt＝π＋α時，ug2、ug3來到，VT2、VT3導通，VT1、VT4因承受反向電壓而關斷。

1、電路工作情況分析電感為儲能元件，有儲存、釋放能量的功能。當流過電感的電流變化時，在電感中要產(chǎn)生自感電動勢eL＝-Ld，阻礙電流的變化，當id＞0），eL阻礙電流的增大，Ld中儲存能量，當id減小時（(<0）增大時高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載只要電感足夠大，滿足ωLd＞＞Rd，可以認為輸出電流連續(xù)并且平直，實際上，無論Ld多么大，電流也是脈動的，只不過Ld越大脈動越小。輸出電壓平均值為：

α=0°時，Ud＝0.9U2，α＝90°時，Ud＝0，所以α的移相范圍為0°～90°。在整流電路中，α＞90°時，輸出電壓Ud不會為負值，當ωLd＞＞Rd時，Ud≈0。電流波形接近平直時，VT1、VT4和VT2、VT3輪流導通，在每個周期各導通180°，流過每個晶閘管的電流有效徝IT＝Id＝0.707Id

。Ud=U2sinωtd(ωt)＝0.9U2cosα

（2－7）高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載2、續(xù)流二極管為了提高輸出電壓，使負載端不出現(xiàn)負電壓，在負載兩端并聯(lián)一個二極管VD，如圖2-3（a）所示。(a)(b)圖2-3單相全控電感性負載帶續(xù)流二極管時的電路和波形高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載當電源電壓U2為正半周時，晶閘管VT1、VT4觸發(fā)導通，此時負載兩端電壓為正向，二極管VD承受反向電壓不導通，負載上電壓波形與不加二極管時相同。當電源電壓變負時，自感電動勢經(jīng)二極管VD形成回路，使負載電流繼續(xù)流通，此二極管稱為續(xù)流二極管。當續(xù)流二極管導通時，反向電源電壓U2經(jīng)VD使晶閘管承受反向電壓而關斷。在這期間，負載兩端電壓僅為二極管的管壓降，接近于零，因此不出現(xiàn)負電壓。高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載當Ug2、Ug3來到時，晶閘管VT2、VT3導通，二極管VD關斷。從圖2－3（b）可以看出，輸出電壓Ud的波形與電阻性負載時一樣，但電流波形卻不同。接續(xù)流二極管VD除了可提高Ud外，還可減輕晶閘管的負擔，在每個周期內(nèi)，每個晶閘管的導通角θT＝π-α,續(xù)流二極管的導通角θD＝2α。高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載1、輸出電壓平均值與電阻性負載相同，為：

Ud＝0.9U2Id＝Ud

/Rd

（2－9）（2－8）2、輸出電流平均值為：3、晶閘管的電流平均值為：IdT＝Id

（2－10）高校教材網(wǎng)http://2.1.2電感性負載4、晶閘管的電流有效徝為：Id

（2－11）IT

＝5、二極管的電流平均值為：

IdD＝IdId

＝（2－12）6、二極管的電流有效徝為：

ID＝Id

（2－13）高校教材網(wǎng)http://2.1.3反電動勢負載充電池、蓄電池、直流電動機等負載本身就具有一定的直流電動勢，對可控整流電路來說是一種反電動勢性質(zhì)的負載。b)idOEudwtIdOwtaqd圖2-4單相全控橋式整流電路接反電動勢—電阻負載時的電路及波形1、負載為E＋Rd（以蓄電池為例）a)高校教材網(wǎng)http://在|u2|>E時，晶閘管承受正電壓，才有導通的可能。導通之后，

ud=u2，，

直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關斷，此后ud=E。與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度δ停止導電，δ稱為停止導電角，在a

角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。2.1.3反電動勢負載高校教材網(wǎng)http://晶閘管導通時間較電阻性負載縮短了，E越大，則Ud角越大，相應Ud也越大，此時電流波形的底部越窄，波形系數(shù)Kf越大。

角越大，相應Id＝Ud＝輸出電流瞬時值id為：

id＝（ud＞E）（2-14）

輸出電流平均值為：（2-15）輸出電壓的平均值為：（2－16）2.1.3反電動勢負載高校教材網(wǎng)http://2、負載為E＋Rd＋Ld

（以直流電動機為例，設電感足夠大）負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機的機械特性將很軟，為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。圖2-5單相橋式整流電路負載為電勢加阻抗時的電路及波形2.1.3反電動勢負載高校教材網(wǎng)http://單相全控橋式整流電路，E＋Rd＋Ld負載，只要電感足夠大，保證電流連續(xù)，其輸出平均電壓Ud計算公式與負載為電阻加電感時相同，而與E無關，移相范圍為0°～90°。從ud波形可知，電壓有負值出現(xiàn)，使Ud降低，為提高輸出平均電壓Ud，同時減輕晶閘管負擔，可在負載兩端并接續(xù)流二極管VD。輸出電壓為：

Ud＝U2sinωtd(ωt)＝0.9U2cosα（2-17）

輸出平均電流為：

Id＝（2-18）2.1.3反電動勢負載高校教材網(wǎng)http://2.2三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路2.2.2

三相全控橋式整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路1、三相半波不可控整流電路（a）（b）圖2-6三相半波不可控整流電路及波形高校教材網(wǎng)http://2.2三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路1、三相半波不可控整流電路三個二極管的陰極連接在一起，這種接法叫共陰極接法，三個陽極分別接到變壓器二次側(cè)。通常在三相半波整流電路中為了得到零線，整流變壓器的二次側(cè)必須接成星形，而一次側(cè)接成三角形可使三次諧波通過，有利于電網(wǎng)波形的改善。所以一般變壓器為三角形/星形聯(lián)接。圖2－6（b）為整流電壓電流波形。由于三個二極管為共陰極連接，則哪一相二極管的陽極電位最高，哪個二極管導通。二極管每到變壓器二次側(cè)相電壓正半周相鄰波形的交點就自動換相，所以這些交點就叫做自然換流點。整流二極管承受的最大反向電壓為電源線電壓的峰值，為U2。

高校教材網(wǎng)http://將圖2－6（a）中的三個二極管換成三個晶閘管就得到了三相半波可控整流電路。（1）電阻性負載電路的特點：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。自然換相點：二極管換相時刻為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a=0

。2.2.1三相半波可控整流電路2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://整流電壓平均值的計算a≤30°時，負載電流連續(xù)，有：（2-19）當a=0時，Ud最大，為a>30°時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導通角減小，此時有：(2-22)2.2.1三相半波可控整流電路2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://圖2-7三相半波可控整流波形圖2.2.1三相半波可控整流電路α＝60°時ud波形。以VT1管為例，uT1波形如圖2－7d所示在ωt1～ωt3期間，VT1管導通，其兩端的電壓uT1＝0；在ωt3～ωt4期間，VT2管導通，uT1＝uUV；在ωt4～ωt5期間，VT3管導通，uT1＝uUW。uT1、uT1波形與uT1波形分析相同，只是相位依次滯后120°。晶閘管承受的最大反向電壓uTM等于線電壓的峰值。2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.1三相半波可控整流電路（2）電感性負載圖2-8大電感負載的三相半波整流電路及波形2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.1三相半波可控整流電路（2）電感性負載特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直。a≤30

時：整流電壓波形與電阻負載時相同。a>30

時（如a=60

時的波形如圖2-16所示）。u2過零時，VT1不關斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，-ud波形中出現(xiàn)負的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線。阻感負載時的移相范圍為0o--90

。輸出電壓Ud為：

Ud＝U2sintd(t)＝1.17U2cos

(2—25)2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.1三相半波可控整流電路（3）續(xù)流二極管三相半波可控整流電路，電感性負載，當α≤30°時，由于ud波形＞30°時，ud波形出現(xiàn)負值，使平均電壓Ud下降，因此也可在不出現(xiàn)負值，續(xù)流二極管VD不起作用，晶閘管每個周期輪流導通120°。當負載兩端并接續(xù)流二極管VD，以提高輸出平均電壓Ud值。圖2--9大電感負載且接續(xù)流二極管時的波形2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.1三相半波可控整流電路輸出電壓Ud、輸出電流Id的計算都和電阻性負載相同。當＞30°時晶閘管中流過的電流平均值、有效徝計算如下：IdT=Id

（2-29）IT=Id

（2-30）續(xù)流二極管中流過的電流平均值、有效徝分別為：IdD＝

Id

（2-31）IT=

（2-32）2、三相半波可控整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.1三相半波可控整流電路3、共陽極整流電路大電感負載時的Ud、Id計算如下圖2-10三相共陽極半波可控整流電路及電流波形2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路與單相可控整流電路比較，輸出電壓波形脈動小、輸出功率大、三相負載平衡。不足之處是變壓器次級線圈每周期只有1/3時間有電流通過，并且是單方向的，變壓器利用率很低，且有變壓器鐵心被直流磁化的問題，因此這種電路多用于30kw以下的設備上。高校教材網(wǎng)http://利用共陰極接法與共陽極接法的電流在整流變壓器次級流動方向相反的特點，用一臺整流變壓器同時對共陰極接法和共陽極接法兩個整流電路供電，如圖2－11所示。2.2.1三相半波可控整流電路圖2-11共用變壓器共陰共陽可控整流電路及電壓電流波形2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路1、電阻性負載圖2－13為三相橋式全控整流電路電阻性負載α＝0°時脈沖安排以及電壓、電流等波形。六個晶閘管的導通順序是VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6，因此晶閘管是這樣編號的：VT1和VT4接在U相；VT3和VT6接在V相；VT5和VT2接在W相。VT1、VT3、VT5組成共陰極組，VT4、VT6、VT2組成共陽極組，如圖2－12所示。2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路圖2-12三相全控橋式整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路由于三相全控橋式電路中的電流流通時，必須有兩個晶閘管同時導通，一個屬于共陰極組，另一個屬于共陽極組。為了使電路能啟動工作或電流斷續(xù)時能再次導通，必須同時對兩組中應導通的一對晶閘管施加觸發(fā)脈沖，為此可采用兩種方法。一種是寬脈沖觸發(fā)，另一種方法是在觸發(fā)某一號晶閘管時，觸發(fā)電路同時給前一號晶閘管補發(fā)一個脈沖，叫做輔助脈沖（或補脈沖），這種方式叫雙窄脈沖。使用雙窄脈沖可減小觸發(fā)電路的功率，目前應用較多，但此種觸發(fā)電路較為復雜一些。圖2-13三相全控橋式整流電路的電流電壓波形高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路三相全控橋式整流電路的輸出電壓為兩組輸出電壓之和，是相電壓波形正負包絡線下的面積，其平均直流電壓Ud＝2×1.17U2＝2.34U2。在線電壓波形上是正向包絡線。當控制角α＞0°時，輸出電壓ud、id電流的波形都要發(fā)生變化，圖2－14為α＝30°、60°、90°時的波形。從圖中可見，α≤60°時，ud、id波形連續(xù)，θT＝120°?？梢姦粒?0°時，ud、id波形斷續(xù)，θT＜120°，α角的移相范圍是0°～120°。高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路三相全控橋式整流電路的特點：（1）三相全控橋式整流電路在任何時刻都必須有兩個晶閘管同時導通才能構成電流回路。（2）控制角α的移相范圍是0°～120°，電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界點是α＝60°。（3）輸出電壓的波形是由六個不同的線電壓組成（4）三相全控橋式整流電路，控制角α＝0°處與三相半波可控整流電路相同，為相鄰線電壓的交點（包括正向與負向）高校教材網(wǎng)http://（5）α≤60°時，電流連續(xù)，晶閘管兩端電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受的最大電壓為U2。（6）輸出電壓比三相半波可控整流電路增大一倍，所以如果負載要求三相全控橋式整流電路的輸出的電壓與三相半波相同，則在相同的α角時，晶閘管的電壓定額較三相半波電路降低一半。（7）整流變壓器利用率提高，其二次側(cè)每周期內(nèi)有2/3周期（240°）流過電流，其波形正負面積相等，無直流分量。（8）三相橋式可控整流電路必須用雙窄脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)，α＞60°時，電流波形斷續(xù)，到線電壓為零時，晶閘管才關斷，所以α的移相范圍為0°～120°。2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路三相全控橋式整流電路的特點：高校教材網(wǎng)http://≤60°時，電流連續(xù)，每個晶閘管的導通角θT＝120°。輸出電壓Ud為：2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路α＞60°時，電流斷續(xù)，θT＜120°輸出電流平均值為：

Id＝Ud/Rd

（2－36）流過每個晶閘管的電流平均值為：高校教材網(wǎng)http://2.2.2三相全控橋式整流電路2.2三相可控整流電路2、電感性負載三相全控橋式整流電路，帶電感性負載的電路如圖2－15所示。如果電感Ld足夠大，電流是連續(xù)平直的。圖2－16為＝90°時的電壓、電流波形

高校教材網(wǎng)http://2.2三相可控整流電路2.2.2三相全控橋式整流電路輸出電壓Ud為：輸出電流平均值為：流過每個晶閘管的電流平均值為：流過每個晶閘管的電流有效徝為：高校教材網(wǎng)http://2.3變壓器漏抗對整流電路的影響實際上變壓器都存在漏抗，交流回路也存在一定的自感抗，將它們都折算到變壓器的次級，用一個集中的電感LB來代替。圖2－17為考慮了漏抗的整流電路和電壓、電流波形。高校教材網(wǎng)http://變壓器存在漏抗，使電路換相時電流不能突變在換相過程ωt1～ωt2期間，換相的兩個晶閘管同時導通，對應的電角度稱為換相重疊角，用表示。2.3.1換相期間的輸出電壓2.3變壓器漏抗對整流電路的影響

電壓平衡式為：輸出電壓為：高校教材網(wǎng)http://2.3變壓器漏抗對整流電路的影響2.3.2換相壓降U內(nèi)的換相次數(shù)考慮到變壓器漏抗，電流連續(xù)時實際整流電壓的平均值為：三相半波：（2－48）三相橋式：（2－49）高校教材網(wǎng)http://2.3變壓器漏抗對整流電路的影響2.3.3換相重疊角換相重疊角的大小其結(jié)果為：對于三相半波整流電路，將m=-3代入得到：（2-50）（2-51）高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路為了保證晶閘管電路能正常、可靠地工作，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：（1）觸發(fā)脈沖應有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。（2）觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡。高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路（3）觸發(fā)脈沖的相位應能在規(guī)定范圍內(nèi)移動。（4）觸發(fā)脈沖與主電路電源必須同步。為了保證晶閘管電路能正常、可靠地工作，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1、單結(jié)晶體管的結(jié)構及特性（1）結(jié)構單結(jié)晶體管也稱為雙基極二極管，其結(jié)構、等效電路及符號如下圖：高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1、單結(jié)晶體管的結(jié)構及特性（2）特性高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2、單結(jié)晶體管自激振蕩電路自激振蕩電路的周期T為充電時間常數(shù)τ1和放電時間常數(shù)τ2之和。高校教材網(wǎng)http://調(diào)節(jié)電阻Re就能改變自激振蕩電路的振蕩頻率。當Re增大時，輸出脈沖的頻率減小，脈沖少；當Re減小時，頻率增大，脈沖多。但是，頻率調(diào)節(jié)有一定的范圍，Re不能選的太大，也不能太小，否則單結(jié)晶體管自激振蕩電路均無法形成振蕩。充電過程中ue＝uc＝U(1-e-t/τ1)2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2、單結(jié)晶體管自激振蕩電路（2－53）高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

2、單結(jié)晶體管自激振蕩電路若使電路保持振蕩，Re必須滿足以下條件：＜Re＜

（2－52）輸出電阻R1的大小直接影響輸出脈沖的寬度和幅值，所以，選擇R1必須保證可靠觸發(fā)晶閘管所需的足夠的脈沖寬度，通常R1取50～100Ω。電阻R2用來補償溫度對UP的影響，即用來穩(wěn)定振蕩頻率的，R2通常在200～600Ω之間。電容C的取值與脈沖寬度及Re的大小有關，通常取0.1～1μF。高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

3、單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路高校教材網(wǎng)http://要想使觸發(fā)電路對晶閘管整流電路的輸出進行有效而準確的控制，則要求觸發(fā)電路送出的觸發(fā)脈沖必須與晶閘管陽極電壓同步。2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

3、單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路進行移相控制即控制整流輸出電壓Ud的大小，調(diào)節(jié)電阻Re即可。單結(jié)晶體管輸出的脈沖要同時觸發(fā)晶閘管VT1、VT2，因為只有陽極電壓為正的晶閘管才能被觸發(fā)導通，所以能保證半控橋式整流的兩個晶閘管輪流導通。為了擴大移相范圍，要求同步電壓梯形波uV的兩腰邊要接近垂直，可采用提高同步變壓器二次電壓U2的方法，電壓U2通常要大于60V。高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路該觸發(fā)電路分成同步電壓、鋸齒波形成和脈沖移相、脈沖形成與放大、強觸發(fā)和雙窄脈沖形成等環(huán)節(jié)。1、脈沖形成與放大環(huán)節(jié)脈沖的形成環(huán)節(jié)由晶體管V4、V5組成(將V5的發(fā)射極直接接-15V，暫不考慮V6)，V7、V8組成脈沖功率放大環(huán)節(jié)?？刂齐妷簎ct和負偏移電壓uP分別分別經(jīng)過電阻R6、R7、R8并聯(lián)組成。在分析該環(huán)節(jié)時，暫不考慮鋸齒波電壓ue3和負偏移電壓uP對電路的影響（設ue3＝0，uP＝0）。

高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路2、鋸齒波形成與脈沖移相環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)主要由V1、V2、V3、C2、VS等元件組成，鋸齒波是由恒流源電流對C2充電形成的。在圖2－25中，VS、RP2、R3、V1組成了一個恒流源電路，當V2截止時，恒流源電流IC1對電容C2進行充電，電容C2兩端的電壓uC2為：IC1tdt＝uC2＝要想改變鋸齒波的斜率，只要改變充電電流的大小，即只要改變RP2的阻值即可。

高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路如果把偏移電壓uP調(diào)整到某特定值而固定時，調(diào)節(jié)控制電壓uct就能改變ub4波形上升到0.7V的時刻，也就改變了V4管轉(zhuǎn)為導通的時刻，即改變了輸出脈沖產(chǎn)生的時刻，也就是說，改變控制電壓uct就可以移動脈沖的相位，從而達到脈沖移相的目的。2、鋸齒波形成與脈沖移相環(huán)節(jié)高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路鋸齒波是由開關管V2控制的，V2管由導通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波，V2截止持續(xù)時間就是鋸齒波的寬度，V2開關的頻率就是鋸齒波的頻率，要使觸發(fā)脈沖與主回路電源同步，只要使V2開關的頻率與主回路電源同步就可達到。為了控制V2的開關頻率與主回路電源頻率相同，同步環(huán)節(jié)設置了一個同步變壓器TS，用TS次級電壓來控制V2管的通斷，從而就保證了觸發(fā)電路發(fā)出的脈沖與主回路電源同步。3、同步電壓環(huán)節(jié)高校教材網(wǎng)http://2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路4、雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)三相全控橋式電路要求觸發(fā)電路提供寬脈沖或者間隔60°的雙窄脈沖。前者要求觸發(fā)電路的輸出功率較大，所以采用較少，一般多采用后者。在三相全控橋式電路中，六個晶閘管的觸發(fā)順序是VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6，而且彼此間隔60°，所以與六個晶閘管對應的各相觸發(fā)單元之間信號傳送線路具體連接方法是：后一個觸發(fā)單元的X端接至前一個觸發(fā)單元的Y端。例如：VT2管觸發(fā)單元的X端應接至VT1管觸發(fā)單元的Y端，而VT1管觸發(fā)單元的X端應接至VT6管觸發(fā)單元的Y端。高校教材網(wǎng)http://各相觸發(fā)單元之間雙脈沖環(huán)節(jié)的連接方法如下圖所示：2.4晶閘管觸發(fā)電路2.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路圖2-27觸發(fā)電路X、Y端的聯(lián)線高校教材網(wǎng)http://2.5觸發(fā)電路與主電路同步要想有效而準確地控制晶閘管變流裝置的輸出，觸發(fā)電路應能發(fā)出與相應晶閘管陽極電壓有一定相位關系的脈沖，觸發(fā)電路送出初始脈沖的時刻是由輸入到該觸發(fā)電路的同步電壓來確定的。必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽極電壓的相位要求，正確供給各相應觸發(fā)電路特定的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時刻輸出脈沖。這種正確選擇同步電壓相位以及獲取不同相位同步電壓的方法叫做觸發(fā)電路的定相。高校教材網(wǎng)http://2.5觸發(fā)電路與主電路同步2.5.1觸發(fā)電路同步電壓的確定高校教材網(wǎng)http://2.5觸發(fā)電路與主電路同步2.5.1觸發(fā)電路同步電壓的確定

ug1～ug6六個觸發(fā)脈沖應出現(xiàn)在各自的自然換流點，依次相隔60°，獲得六個同步電壓的方法通常采用具有兩組二次繞組的三相變壓器來得到。晶閘管觸發(fā)電路的同步電壓與陽極電壓的相位關系可以用一定的方式聯(lián)接三相同步變壓器來獲得滿足要求的同步電源。高校教材網(wǎng)http://2.5觸發(fā)電路與主電路同步2.5.1觸發(fā)電路同步電壓的確定高校教材網(wǎng)http://2.5觸發(fā)電路與主電路同步2.5.2確定同步電壓的具體步驟1．根據(jù)主電路的結(jié)構、負載的性質(zhì)及觸發(fā)電路的形式與脈沖移相范圍的要求，確定該觸發(fā)電路的同步電壓UT與對應的晶閘管陽極電壓之間的相位關系。2．根據(jù)電源變壓器TR的接法，以電網(wǎng)某相電壓作為參考矢量，畫出電源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確定的同步電壓UT與晶閘管陽極電壓的相位關系，畫出對應的同步相電壓和同步線電壓矢量。如圖2－29（c）。高校教材網(wǎng)http://3．根據(jù)同步變壓器次級線電壓矢量位置，定出同步變壓器TR鐘點數(shù)的接法，然后確定出UTU、UTV、UTW分別接到晶閘管VT1、VT3、VT5觸發(fā)電路的同步信號輸入端；確定出UT(－U)、UT(－V)、UT(－W)分別接到晶閘管VT4、VT6、VT2觸發(fā)電路的同步信號輸入端，這樣，就能保證觸發(fā)電路與主電路同步。2.5觸發(fā)電路與主電路同步2.5.2確定同步電壓的具體步驟高校教材網(wǎng)http://2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路整流電路是由兩個三相半波可控整流電路并聯(lián)而成的，由于是并聯(lián)工作，可使輸出電流增大一倍。交流整流變壓器有兩套次級繞組，同一相兩個繞組纏在同一鐵心柱上，接到晶閘管的那一端與接到變壓器中線的那一端具有相同的同名端。其電壓矢量圖為兩個相反的星形，所以稱為雙反星形。高校教材網(wǎng)http://在圖2－30中，如果將LB短接，則圖2－30就變?yōu)榱喟氩煽卣麟娐贰?.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路1、六相半波可控整流電路輸出電壓平均值為：（2－55）由于六相半波可控整流電路每個晶閘管的利用率太低，僅有1/6周期在導通工作，對大電流負載來說，會對晶閘管造成極大負擔，所以，六相半波可控整流電路應用較少。高校教材網(wǎng)http://2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路2、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

LB在兩組晶閘管導通中起平衡作用，所以稱它為平衡電抗器。平波電抗器的作用是使流過整流元件與變壓器二次電流的波形系數(shù)Kf降低,在輸出同樣的直流電流Id時，可使晶閘管的額定電流減小，并提高變壓器的利用率，在大電流輸出時，晶閘管可以少并聯(lián)或者不并聯(lián)。高校教材網(wǎng)http://3、輸出的平均電壓計算帶平衡電抗器雙反星形直流電路的直流輸出電壓ud波形是左右兩組三相半波整流輸出波形相鄰兩相的平均值。由于兩組三相半波整流電路并聯(lián)運行，兩者輸出電壓的瞬時值不相等，會產(chǎn)生不經(jīng)過負載的環(huán)流電流，此環(huán)流必須由平衡電抗器LB來限制，當負載電流很小且其值與環(huán)流幅值相等時，工作電流與環(huán)流相反的晶閘管由于流過電流小于維持電流而關斷，并聯(lián)運行遭到破壞。2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路高校教材網(wǎng)http://2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路3、輸出的平均電壓計算高校教材網(wǎng)http://3、輸出的平均電壓計算2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

帶電阻性負載：當a≤60°時，ud波形連續(xù)，輸出電壓平均值為：Ud＝1.17U2cosα0°≤a≤60°(2－59)當60°＜a＜120°時，ud波形斷續(xù)，其平均值為：(2－60)高校教材網(wǎng)http://3、輸出的平均電壓計算2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶電感性負載，當a≤90°時，輸出直流平均電壓為：

Ud＝1.17U2cosa0°＜a＜90°(2－61)帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點：（1）雙反星形整流電路由兩個三相半波電路并聯(lián)而成，輸出的整流電壓波形如同六相半波電路一樣，所以脈動情況比三相半波整流小得多。高校教材網(wǎng)http://2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點：（2）由于同時有兩相導通，整流變壓器磁路平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化問題。（3）整流變壓器接成雙反星形，晶閘管必須有兩個同時導通，所以沒有直流磁通勢，變壓器利用率高。（4）由于平衡電抗器的作用，使兩組晶閘管并聯(lián)運行，每組晶閘管承擔負載電流的一半。高校教材網(wǎng)http://2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路4、十二相整流高校教材網(wǎng)http://電源相數(shù)越多，整流電壓中的最低次諧波頻率越高，越接近直流電壓，如果能得到一組相位相差30°的十二相電源，便可構成十二相整流電路。我們知道，三相全控橋式整流電路相當于六相整流，所以互差30°的兩個三相橋并聯(lián)起來，可得到十二相整流。為了使兩組三相全控橋的三相電壓在相位上有30°的相位差，采用一臺變壓器，其次級有兩套三相繞組。為了使兩組整流橋輸出電壓相等，三角形接法的繞組的匝數(shù)應該為星形接法的繞組匝數(shù)的倍。2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路高校教材網(wǎng)http://4、十二相整流2.6大功率可控整流電路2.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路4、十二相整流輸出電壓平均值Ud可根據(jù)波形進行計算