《電力電子技術(shù)》課件項目一 整流電路

項目一晶閘管可控整流電路

1.電阻性負載（1）電路原理圖幾個名詞術(shù)語和概念：①控制角α（觸發(fā)角）：從規(guī)定的時刻起到產(chǎn)生觸發(fā)脈沖時刻所對應(yīng)的電角度。

②導(dǎo)通角：在交流電源的一個周期內(nèi)晶閘管導(dǎo)通時間所對應(yīng)的電角度。一、單相半波相控整流電路單相可控整流電路③移相：改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻。④移相范圍：改變控制角α，使輸出電壓平均值從最大值降到最小值，對應(yīng)α的變化范圍。⑤同步：使觸發(fā)脈沖與電源電壓在頻率和相位上要協(xié)調(diào)配合，這種相互協(xié)調(diào)配合的關(guān)系。(2)工作原理及波形圖（3）電量計算輸出的直流電壓平均值和有效值

直流輸出電流平均值和有效值變壓器二次側(cè)電流有效值晶閘管承受的最大正反向電壓為

2.電感性負載

和電阻性負載的區(qū)別就在于：電感的存在，延緩了VT的關(guān)斷，使ud出現(xiàn)負的部分。（1）電路原理圖

右圖（a）所示（2）工作原理及波形圖直流輸出電壓平均值（3）電量計算小結(jié)：單相半波相控整流電路的優(yōu)缺點優(yōu)點：線路簡單，成本低。缺點：是輸出脈動大；變壓器二次側(cè)含有直流成分電流，使變壓器鐵芯直流磁化。

二、單相全控橋式相控整流電路1.電阻性負載

（1）電路原理圖（2）工作原理及波形圖u2正半周時：0~α?xí)r間段：VT1、4雖然承受正向電壓，但沒有施加觸發(fā)脈沖，仍然處于正向阻斷狀態(tài)；VT2、3受反壓截止，ud=0。

α?xí)r刻，VT1、4的觸發(fā)脈沖到來，VT1、4導(dǎo)通，電流沿回路1流動。此時ud=u2。直至，

π時刻（u2過零點），VT1、4受零壓而關(guān)斷。u2負半周時：VT1、4受反壓截止。α~π+α：VT2、3雖然承受正向電壓，但沒有施加觸發(fā)脈沖，仍然處于正向阻斷狀態(tài)；，ud=0。π+α?xí)r刻，VT2、3的觸發(fā)脈沖到來，VT2、3導(dǎo)通，電流沿回路2流動。此時ud=u2。直至，2π時刻（u2過零點），VT2、3受零壓而關(guān)斷。波形圖如右圖所示。（3）電量計算直流輸出電壓平均值直流輸出電流平均值和有效值流過每個晶閘管的電流平均值和有效值變壓器二次繞組電流有效值晶閘管承受的最大反向電壓2.電感性負載

（1）電路原理圖（2）工作原理及波形圖

由于在電流發(fā)生變化的時候電感中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流的變化，使得電流緩慢的發(fā)生變化。同時，電感中產(chǎn)生的上負下正的感應(yīng)電動勢使得正在導(dǎo)通的晶閘管在u2=0時不會關(guān)斷，繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài),只有電流為零時才關(guān)斷；如果電感足夠大，電感中儲存的能量完全可以維持到下一組脈沖到來。使得負載上的電壓、電流波形連續(xù)。（3）主要數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值直流輸出電流平均值和有效值晶閘管的電流平均值和有效值變壓器二次繞組電流有效值晶閘管承受的最大正、反向電壓3.反電動勢性負載

（1）電路原理圖電路原理圖如右圖（a）所示（2）工作原理及波形圖當(dāng)u2>E時，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通?？刂平铅翍?yīng)大于停止導(dǎo)電角δ。當(dāng)晶閘管VT1、VT4被觸發(fā)導(dǎo)通后，忽略管子的管壓降，負載兩端的電壓為電源電壓u2；當(dāng)晶閘管VT2、VT3被觸發(fā)導(dǎo)通后，忽略管子的管壓降，負載兩端的電壓為負的電源電壓；當(dāng)u2<E時，晶閘管關(guān)斷。停止導(dǎo)電角（3）主要數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值直流輸出電流平均值例2.1單相橋式相控整流電路，U2=220V，α=π/3。①電阻性負載，R=10Ω；②電感性負載，R=10Ω，L值極大。根據(jù)上述情況，計算直流輸出電壓Ud、電流Id、變壓器二次側(cè)電流有效值I2。解：（1）電阻性負載（2）電感性負載三相可控整流電路一、三相半波相控整流電路

1.電阻性負載

（1）電路原理圖（2）工作原理及波形圖α的起算點：自然換流點。

整流變壓器接法為Δ/Y接法，其中的Δ是消除3次諧波電流，Y為得到中線。

三相相電壓正半周的交點即為α的起算點。當(dāng)α=0o時，應(yīng)該在ωt=30o，150o，270o時分別給VT1、VT2、VT3施加觸發(fā)脈沖，其負載兩端的電壓波形為三相相電壓正半周的包絡(luò)線。右圖為α=30o時的波形圖。

α≦30o時，每個晶閘管的導(dǎo)通角為120o。當(dāng)30o<α≦150o時,每個晶閘管的導(dǎo)通角為150o-α。（3）主要數(shù)量關(guān)系

α≦30o時，整流輸出電壓平均值當(dāng)30o<α≦150o時,晶閘管承受的最大反向電壓2.電感性負載

同樣只有電流為零管子關(guān)斷，下一相管子導(dǎo)通；移相范圍為0°～90°。整流輸出電壓平均值變壓器二次側(cè)電流即晶閘管電流有效值晶閘管承受的最大反向電壓電路的主要缺點是變壓器二次電流有直流分量，易直流磁化。下圖為α=60o時相關(guān)電量的波形圖。二、三相全控橋式整流電路（1）電路原理圖（2）工作原理及波形圖

α=0o時，相當(dāng)于不可控整流電路，任一時刻，共陰極組和共陽極組各有一個晶閘管導(dǎo)通，負載上得到的是線電壓波形正半周包絡(luò)線。1.電阻性負載

一個周期之內(nèi)，有六種工作狀態(tài)，分別為：時段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共陰極組VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組VT6VT2VT2VT4VT4VT6每隔π/3有一個晶閘管換流。為保證電路在啟動或電流斷續(xù)時能正常工作，必須要有兩個晶閘管同時有觸發(fā)脈沖，脈沖的施加方法有兩種：（1）寬脈沖觸發(fā)。寬度大于60°（80°－100°）。（2）雙窄脈沖觸發(fā)。兩個脈沖前沿相差60°(20°－30°)。

右圖為α=90°時負載兩端的電壓波形圖。寬脈沖雙窄脈沖（3）主要數(shù)量關(guān)系輸出電壓平均值α≤

π/3時α＞π/3時（1）電路原理圖是將上圖中的電阻負載變成電感負載。（2）波形圖晶閘管電流有效值α≤

π/3時α＞π/3時變壓器二次側(cè)電流有效值晶閘管承受的最大反向電壓2.電感性負載

α=30°

α=90°

（3）主要數(shù)量關(guān)系輸出電壓平均值晶閘管電流有效值變壓器二次側(cè)電流有效值晶閘管承受的最大反向電壓

晶閘管的有源逆變把直流電變換為交流電回饋給電網(wǎng)的連接稱為有源逆變。應(yīng)用：直流電動機的可逆系統(tǒng)、交流電機串級調(diào)速系統(tǒng)以及高壓直流輸電等。一、有源逆變的基本原理1.直流電能的傳遞

產(chǎn)生功率吸收功率吸收功率產(chǎn)生功率產(chǎn)生功率產(chǎn)生功率2.逆變產(chǎn)生的條件

(1)電路工作于整流狀態(tài)，提升重物α在0~π/2，Ud>0，Ud>E(2)電路工作于逆變狀態(tài)，下放重物α在π/2~π，E、Ud同時反向，E>Ud電動機的能量回饋電網(wǎng)。有源逆變的條件：外部條件：有直流電動勢的存在，并且極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于直流側(cè)的平均電壓。內(nèi)部條件：控制角α>π/2，使Ud<0。充分條件：直流回路有大電感，以保證逆變連續(xù)進行。半控橋和接有續(xù)流二極管的電路不能實現(xiàn)有源逆變。二、三相橋式相控有源逆變電路

定義逆變角為β，令α＋β＝180°在電流連續(xù)時，無論整流還是逆變Udo為α＝0時的最大整流電壓。對三相橋式逆變電路交流側(cè)回饋到直流側(cè)的有功功率三、逆變失敗及最小逆變角的限制

若逆變電路輸出平均電壓外接直流電源順向串聯(lián)，形成較大的短路電流稱為逆變