电力电子技术课件学习8

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1、合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组电 力 电 子 技 术 Power Electronic Technology合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组第七讲 整流与有源逆变(三)7.1 变压器漏感对整流电路的影响7.2 电容滤波的不可控整流电路7.3 大功率可控整流电路合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变压器漏感对整流电路的影响 考虑包括变压器漏感在内的交 流侧电感的影响，该漏感可用 一个集中的电感LB表示 以三相半波为例，然后将结论 推广 VT1换相至VT2的过程： 因a、b两相均有漏感，故ia 、ib均不能突变，于是VT1 和VT2同时导

2、通，相当于将 a、b两相短路，在两相组 成的回路中产生环流ik。 ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id -ik是逐渐减小的。当ik增大 到等于Id时，ia=0，VT1关 断,换流过程结束。图2-25 考虑变压器漏感时的三 相半波可控整流电路及波形返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g表示 换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电 压的平均值 （2-30） 换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少（2-31） 合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变

3、压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角g 的计算 （2-32）由上式得： （2-33）进而得出： （2-34） 合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变压器漏感对整流电路的影响 当 时， ，于是（2-35）（2-36）g 随其它参数变化的规律：（1） Id越大则g 越大；（2） XB越大g 越大；（3） 当90时， 越小g 越大。合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影响表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不 适用；三相桥等效

4、为相电压等于 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压 按 代入。电路形式单相 全波单相全 控桥三相 半波三相全 控桥m脉波 整流电路合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.1 变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏感对整流电路影响的一些结论（1） 出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值Ud降低。（2） 整流电路的工作状态增多（3） 晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。（4） 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。（5） 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。合肥工业大学电气工

5、程学院电力电子技术精品课程项目组7.2 电容滤波的不可控整流电路在交直交变频器、不间断电源、开关电源等应用 场合中，大量应用7.2.1 电容滤波的单相不可控整流电路7.2.2 电容滤波的三相不可控整流电路返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.2.1 电容滤波的单相不可控整流电路 常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及的微 机、电视机等家电产品中1. 工作原理及波形分析图2-26 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 a) 电路 b) 波形返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.2.1 电容滤波的单相不可控整流电路 基本工作过程： 在u2正半

6、周过零点至wt=0期间，因u2 ub ，电流才从VT6换至VT2。此时变成VT1、VT2同时 导电 每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电 120o合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反星 形可控整流电路 以平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时 值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值图2-38 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反星 形可控整流电路 将图2-36中ud1和ud2的波形用傅氏级数展开，可得当 =0时的ud1、ud2，

7、即（2-99）（2-100）合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反 星形可控整流电路由式（2-97）和（2-98）可得ud中的谐波分量比直流分量要小得多，且最低次谐波为六次 谐波（2-101）（2-102）合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反 星形可控整流电路 =30、 =60和 =90时输出电压的波形分析l 需要分析各种控制角时的输出波形时，可先求出两组三相半波电 路的ud1和ud2波形，然后根据式（2-98）做出波形( ud1+ud2 ) / 2 l 双反星形电路的输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度

8、减 小了，脉动频率加大一倍，f=300Hz l 电感负载情况下， = 90时,输出电压波形正负面积相等，Ud=0 ，移相范围是90 l 如果是电阻负载，则ud波形不应出现负值，仅保留波形中正的部 分。同样可以得出，当 =120时，Ud=0，因而电阻负载要求的 移相范围为120。合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反 星形可控整流电路图2-39 当 =30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形 合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.1 带平衡电抗器的双反星 形可控整流电路整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为: Ud=1.17

9、 U2 cos 将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出 以下结论：（1）三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两组三 相半波并联，且后者需用平衡电抗器（2）当U2相等时，双反星形的Ud是三相桥的1/2，而Id是 单相桥的2倍（3）两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一 样，ud和id的波形形状一样合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路整流装置功率进一步加大时，所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，为减轻干扰，可采用多重化整流电路返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路1. 移相多重联结 有并联多

10、重联结和串联多重 联结，对于交流输入电流来 说，二者效果相同 2个三相桥并联而成的12脉波 整流电路 使用了平衡电抗器来平衡2组 整流器的电流，其原理与双 反星形电路中是一样的 不仅可减少输入电流谐波， 也可减小输出电压中的谐波 并 提高纹波频率，因而可减小 平波电抗器图2-40 并联多重联结的12脉波整流电路合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路 移相30构成的串联2重联结电路 利用变压器二次绕组接法的不同，使两组三相交流电 源间相位错开30，从而使输出整流电压ud在每个交 流电源周期中脉动12次，故该电路为12脉波整流电路 整流变压器二次绕组分别采用星

11、形和三角形接法构成 相位相差30、大小相等的两组电压，接到相互串联 的2组整流桥合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路图2-41 移相30串联2重联结电路图2-42 移相30串联2重联结电路电流波形合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路iA基波幅值Im1和n次谐波幅值Imn分别如下： 即输入电流谐波次数为12k1，其幅值与次数成反比而降低。 该电路的其他特性如下：l 直流输出电压 l 位移因数 cosj1=cos （单桥时相同）l 功率因数 =n cosj1 =0.9886cos（2-104）（2-103）合肥工业大学

12、电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路 利用变压器二次绕阻接法的不同，互相错开20 ，可将三组桥构成串联3重联结： l 整流变压器采用星形三角形组合无法移相20，需采用 曲折接法 l 整流电压ud在每个电源周期内脉动18次，故此电路为 18脉波整流电路 l 交流侧输入电流谐波更少，为18k1次（k=1, 2, 3） ，ud的脉动也更小 l 输入位移因数和功率因数分别为： cosj1=cos =0.9949cos合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路 将整流变压器的二次绕组移相15，可构成串联4重联结电 路 为24脉波整流电路 其交

13、流侧输入电流谐波次为24k1，k=1，2，3。 输入位移因数功率因数分别为： cosj1=cos =0.9971cos 采用多重联结的方法并不能提高位移因数，但可使输入电 流谐波大幅减小，从而也可以在一定程度上提高功率因数合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路2. 多重联结电路的顺序控制 只对多重整流桥中一个桥的角进行控制，其余各桥的工作状态 则根据需要输出的整流电压而定，或者不工作而使该桥输出直 流电压为零，或者 =0而使该桥输出电压最大 根据所需总直流输出电压从低到高的变化，按顺序依次对各桥 进行控制，因而被称为顺序控制 并不能降低输入电流谐波。但是各

14、组桥中只有一组在进行相位 控制，其余各组或不工作，或位移因数为1，因此总功率因数得 以提高 我国电气机车的整流器大多为这种方式合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路3重晶闸管整流桥顺序控制图2-43 单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组7.3.2 多重化整流电路l 当需要的输出电压低于三分之一最高电压时，只对第I组桥的 角进行控制，连续触发VT23、VT24、VT33、VT34使其导通，这 样第II、III组桥的输出电压就为零l 当需要的输出电压达到三分之一最高电压时，第I组桥的角为 0l 需要输出电压为

15、三分之一到三分之二最高电压时，第I组桥的 角固定为0，第III组桥的VT33和VT34维持导通，使其输出电压 为零，仅对第II组桥的角进行控制l 需要输出电压为三分之二最高电压以上时，第I、II组桥的角固 定为0，仅对第III组桥的角进行控制合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组图2-25 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组图2-26 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a) 电路 b) 波形返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组图2-27 d、q 与wRC的关系曲线 返回合肥工业大学电气工程学院电力电子技术精品课程项目组图2-28 电容滤波的单相不可控整流 电路输出电压与输出电流的关系返回合肥工业大学电气工