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1、电力电子技术PowerElectronicTechnology 第六讲整流与有源逆变 二 三相可控整流电路交流侧接三相电源重点注意 工作原理 波形分析 定量计算 不同负载的影响 6 1三相半波可控整流电路6 2三相桥式全控整流电路 6 1三相半波可控整流电路 1 电阻性负载 图2 12三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a 0 时的波形 返回 6 1三相半波可控整流电路 假设将电路中的晶闸管换作二极管 成为三相半波不可控整流电路 此时 相电压最大的一个所对应的二极管导通 并使另两相的二极管承受反压关断 输出整流电压即为该相的相电压一周期中 在wt1 wt2期间 VD1导通 ud u
2、a在wt2 wt3期间 VD2导通 ud ub在wt3 wt4期间 VD3导通 ud uc二极管换相时刻为自然换相点 是各相晶闸管能触发导通的最早时刻 将其作为计算各晶闸管触发角a的起点 即a 0 6 1三相半波可控整流电路 a 0 时的工作原理分析 波形图 变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形 变压器二次绕组电流有直流分量晶闸管的电压波形 由3段组成 第1段 VT1导通期间 为一管压降 可近似为uT1 0第2段 在VT1关断后 VT2导通期间 uT1 ua ub uab 为一段线电压第3段 在VT3导通期间 uT1 ua uc uac为另一段线电压增大a值 将脉冲后移 整流电路的工作
3、情况相应地发生变化 6 1三相半波可控整流电路 a 30 时的波形负载电流处于连续和断续之间的临界状态 图2 13三相半波可控整流电路 电阻负载 a 30 时的波形 6 1三相半波可控整流电路 a 30 的情况特点 负载电流断续 晶闸管导通角小于120 图2 14三相半波可控整流电路 电阻负载 a 60 时的波形电阻负载时a角的移相范围为150 6 1三相半波可控整流电路 整流电压平均值的计算 1 a 30 时 负载电流连续 有当a 0时 Ud最大 为 2 a 30 时 负载电流断续 晶闸管导通角减小 此时有 2 18 2 19 6 1三相半波可控整流电路 Ud U2随a变化的规律如图2 15
4、中的曲线1所示 图2 15三相半波可控整流电路Ud U2与a的关系1 电阻负载2 电感负载3 电阻电感负载 6 1三相半波可控整流电路 负载电流平均值为晶闸管承受的最大反向电压 由图2 13e不难看出为变压器二次线电压峰值 即由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud 其最小值为零 而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值 因此晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值 即 2 20 2 22 2 21 6 1三相半波可控整流电路 2 阻感负载 6 1三相半波可控整流电路 特点 阻感负载 L值很大 id波形基本平直a 30 时 整流电压波形与电阻负载时相同a
5、30 时 如a 60 时的波形如图2 16所示 u2过零时 VT1不关断 直到VT2的脉冲到来 才换流 由VT2导通向负载供电 同时向VT1施加反压使其关断 ud波形中出现负的部分阻感负载时的移相范围为90 动画 6 1三相半波可控整流电路 图2 16三相半波可控整流电路 阻感负载时的电路及a 60 时的波形 6 1三相半波可控整流电路 数量关系Ud U2与a成余弦关系 如图2 15中的曲线2所示 如果负载中的电感量不是很大 则当a 30 后 ud中负的部分减少 Ud略为增加 Ud U2与a的关系将介于曲线1和2之间变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为晶闸管的额定电流为晶闸管最大正反向电压峰值
6、均为变压器二次线电压峰值 2 25 2 24 2 23 6 1三相半波可控整流电路 图2 16中id波形有一定的脉动 但为简化分析及定量计算 可将id近似为一条水平线三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量 为此其应用较少 图2 16三相半波可控整流电路 阻感负载时的电路及a 60 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 应用最为广泛共阴极组 阴极连接在一起的3个晶闸管 VT1 VT3 VT5 共阳极组 阳极连接在一起的3个晶闸管 VT4 VT6 VT2 图2 17三相桥式全控整流电路原理图 返回 动画 6 2三相桥式全控整流电路 1 带电阻负载时的工作情况a 0 时的情况假设将电路
7、中的晶闸管换作二极管进行分析对于共阴极阻的3个晶闸管 阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的3个晶闸管 阴极所接交流电压值最低 或者说负得最多 的导通任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态 图2 18三相桥式全控整流电路带电阻负载a 0 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 从相电压波形看 共阴极组晶闸管导通时 ud1为相电压的正包络线 共阳极组导通时 ud2为相电压的负包络线 ud ud1 ud2是两者的差值 为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看 ud为线电压中最大的一个 因此ud波形为线电压的包络线 6 2三相桥式全控整流电路 表2 1三相桥式全控整流电路电阻
8、负载a 0 时晶闸管工作情况 6 2三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路的特点 1 2管同时通形成供电回路 其中共阴极组和共阳极组各1 且不能为同1相器件 2 对触发脉冲的要求 按VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6的顺序 相位依次差60 共阴极组VT1 VT3 VT5的脉冲依次差120 共阳极组VT4 VT6 VT2也依次差120 同一相的上下两个桥臂 即VT1与VT4 VT3与VT6 VT5与VT2 脉冲相差180 6 2三相桥式全控整流电路 3 ud一周期脉动6次 每次脉动的波形都一样 故该电路为6脉波整流电路 4 需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲可采用两种方法 一种是
9、宽脉冲触发另一种是双脉冲触发 常用 5 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同 晶闸管承受最大正 反向电压的关系也相同 6 2三相桥式全控整流电路 a 30 时的工作情况 波形图 区别在于 晶闸管起始导通时刻推迟了30 组成ud的每一段线电压因此推迟30 从wt1开始把一周期等分为6段 ud波形仍由6段线电压构成 每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2 1的规律变压器二次侧电流ia波形的特点 在VT1处于通态的120 期间 ia为正 ia波形的形状与同时段的ud波形相同 在VT4处于通态的120 期间 ia波形的形状也与同时段的ud波形相同 但为负值 6 2三相桥式全控整流电路 a 60 时工作情况
10、ud波形中每段线电压的波形继续后移 ud平均值继续降低 a 60 时ud出现为零的点 图2 20三相桥式全控整流电路带电阻负载a 60 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 当a 60 时 如a 90 时电阻负载情况下的工作波形如图2 21所示 图2 21三相桥式全控整流电路带电阻负载a 90 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 小结当a 60 时 ud波形均连续 对于电阻负载 id波形与ud波形形状一样 也连续当a 60 时 ud波形每60 中有一段为零 ud波形不能出现负值带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120 6 2三相桥式全控整流电路 2 阻感负载时的工作情况a 60
11、 时ud波形连续 工作情况与带电阻负载时十分相似 各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于 由于负载不同 同样的整流输出电压加到负载上 得到的负载电流id波形不同 阻感负载时 由于电感的作用 使得负载电流波形变得平直 当电感足够大的时候 负载电流的波形可近似为一条水平线 动画 6 2三相桥式全控整流电路 图2 22三相桥式全控整流电路带阻感负载a 0 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 图2 23三相桥式全控整流电路带阻感负载a 30 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 a 60 时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同 电阻负载时ud波形不会出现负的部
12、分 而阻感负载时 由于电感L的作用 ud波形会出现负的部分带阻感负载时 三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90 6 2三相桥式全控整流电路 图2 24三相桥式整流电路带阻感负载 a 90 时的波形 6 2三相桥式全控整流电路 3 定量分析当整流输出电压连续时 即带阻感负载时 或带电阻负载a 60 时 的平均值为 带电阻负载且a 60 时 整流电压平均值为 输出电流平均值为 Id Ud R 2 26 2 27 6 2三相桥式全控整流电路 当整流变压器为图2 17中所示采用星形接法 带阻感负载时 变压器二次侧电流波形如图2 23中所示 为正负半周各宽120 前沿相差180 的矩形波 其有效值为
13、晶闸管电压 电流等的定量分析与三相半波时一致 三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时 在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况下 电路工作情况与电感性负载时相似 电路中各处电压 电流波形均相同 仅在计算Id时有所不同 接反电势阻感负载时的Id为 式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值 2 29 2 28 图2 12三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a 0 时的波形 返回 图2 13三相半波可控整流电路 电阻负载 a 30 时的波形 返回 图2 14三相半波可控整流电路 电阻负载 a 60 时的波形 返回 图2 15三相半波可控整流电路Ud U2与a的关系 返回 图2 16三
14、相半波可控整流电路 阻感负载时的电路及a 60 时的波形 返回 图2 17三相桥式全控整流电路原理图 返回 图2 18三相桥式全控整流电路带电阻负载a 0 时的波形 返回 表2 1三相桥式全控整流电路电阻负载a 0 时晶闸管工作情况 返回 图2 19三相桥式全控整流电路带电阻负载a 30 时的波形 返回 图2 20三相桥式全控整流电路带电阻负载a 60 时的波形 返回 图2 21三相桥式全控整流电路带电阻负载a 90 时的波形 返回 图2 22三相桥式全控整流电路带阻感负载a 0 时的波形 返回 图2 23三相桥式全控整流电路带阻感负载a 30 时的波形 返回 图2 24三相桥式整流电路带阻感负载 a 90 时的波形 返回 返回 返回 返回
