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1、第3章,3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路,3.1 单相可控整流电路,3.1.1 单相半波可控整流电路 1.带电阻负载的工作情况,图3-1 单相半波可控整流电路及波形,3.1 单相可控整流电路,2.带阻感负载的工作情况,图3-2 带阻感负载的单相 半波可控整流电路及其波形,3.1 单相可控整流电路,图3-3 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路 a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态,3.1 单相可控整流电路,图3-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形,3.1 单相可控整流电路,3.1.2
2、 单相桥式全控整流电路,图3-5 单相桥式全控整流电路 带电阻负载时的电路及波形,3.1 单相可控整流电路,1.带电阻负载的工作情况 2.带阻感负载的工作情况,图3-6 单相桥式全控整流 电路带阻感负载时的电路及波形,3.1 单相可控整流电路,3.带反电动势负载时的工作情况,图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形,3.1 单相可控整流电路,图3-8 单相桥式全控整流电路带 反电动势负载串平波电抗器， 电流连续的临界情况,3.1 单相可控整流电路,例-：单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，反电动势E=60V，当=30时，要求：,图3-9 、和的波
3、形,3.1 单相可控整流电路, 作出ud、id和i2的波形； 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解： ud、id和i2的波形如图3-9所示。 整流输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为 晶闸管承受的最大反向电压为 3.1.3 单相全波可控整流电路,3.1 单相可控整流电路,图3-10 单相全波可控整流电路及波形,1)单相全波可控整流电路中变压器为二次绕组带中心抽头，结构较复杂。,3.1 单相可控整流电路,2)单相全波可控整流电路中只用两个晶闸管，比单相全控桥式可控整流电路少两个，相应地，晶闸管的门极
4、驱动电路也少两个。 3)单相全波可控整流电路中，导电回路只含一个晶闸管，比单相桥少一个，因而管压降也少一个。 3.1.4 单相桥式半控整流电路,图3-11 单相桥式半控整流电路，有续 流二极管、阻感负载时的电路及波形,3.1 单相可控整流电路,图3-12 单相桥式半控 整流电路的另一接法,3.2 三相可控整流电路,3.2.1 三相半波可控整流电路 1.电阻负载,图3-13 三相半波可控整流电路共阴极 接法电阻负载时的电路及=0时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-14 三相半波可控整流电路， 电阻负载，=30时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-15 三相半波可控整流电路， 电阻负载，
5、=60时的波形,3.2 三相可控整流电路,)30时，负载电流连续，有 )30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有,图3-16 三相半波可控整流电路/与的关系 1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载,3.2 三相可控整流电路,图3-17 三相半波可控整流电路， 阻感负载时的电路及=60时的波形,3.2 三相可控整流电路,2.阻感负载 3.2.2 三相桥式全控整流电路,图3-18 三相桥式全控整流电路原理图,3.2 三相可控整流电路,1.带电阻负载时的工作情况,图3-19 三相桥式全控整流电路 带电阻负载=0时的波形,3.2 三相可控整流电路,表3-1 三相桥式全控整流电路电阻负载时晶闸管工
6、作情况,1)每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。,3.2 三相可控整流电路,2)对触发脉冲的要求：六个晶闸管的脉冲按VT1VT2VT3VT4VT5VT6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。 3)整流输出电压ud一周期脉动六次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。 4)在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，
7、需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。 5)时晶闸管承受的电压波形示于图3-19。,3.2 三相可控整流电路,图3-20 三相桥式全控整流 电路带电阻负载=30时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-21 三相桥式全控整流电路 带电阻负载=60时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-22 三相桥式全控整流 电路带电阻负载=时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-23 三相桥式全控整流 电路带阻感负载时的波形,3.2 三相可控整流电路,2.阻感负载时的工作情况,图3-24 三相桥式全控整流 电路带阻感负载=30时的波形,3.2 三相可控整流电路,图3-25 三相桥式全控整流电路 带阻感负载=
8、时的波形,3.2 三相可控整流电路,3.定量分析,3.3 变压器漏感对整流电路的影响,图3-26 考虑变压器漏感时的 三相半波可控整流电路及波形,3.3 变压器漏感对整流电路的影响,1)Id越大，则越大。 2)XB越大，越大。 3)当时，越小，越大。,表3-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算, 单相全控桥电路的换相过程中，环流ik是从-Id变为d，本表所列通用公式不适用。 三相桥等效为相电压等于U2的六脉波整流电路，故其m=6，相电压按U2代入。 1)出现换相重叠角，整流输出电压平均值Ud降低。,3.3 变压器漏感对整流电路的影响,2)整流电路的工作状态增多，例如三相桥的工作状态由6种
9、增加至12种：(VT1、VT2)(VT1、VT2、VT3)(VT2、VT3)(VT2、VT3、VT4)(VT3、VT4)(VT3、VT4、VT5)(VT4、(VT4、VT5、VT6)(VT5、VT6)(VT5、VT6、VT1)(VT6、VT1)(VT6、VT1、VT2)。 3)晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。 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。,3.3 变压器漏感对整流电路的影响,例-：三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求Ud、Id、IV
10、D、I2和的值并作出ud、和i2的波形。 解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控整流电路0时的情况。,图3-27 、和的波形,3.4 电容滤波的不可控整流电路,谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述1)和2)二项的危害大大增加，甚至引起严重事故。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致设备容量增加。 2)无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加。 3)无功功率使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。 1)谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中
11、性线会使线路过热甚至发生火灾。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,2)谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏。 3)谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述1)和2)二项的危害大大增加，甚至引起严重事故。 4)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,5)谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 3.5.1 谐波和无功功率分析基础 1.谐波 2.功
12、率因数 3.5.2 带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析 1.单相桥式全控整流电路 2.三相桥式全控整流电路,3.5 整流电路的谐波和功率因数,3.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析 1.单相桥式不可控整流电路 1)谐波次数为奇次。 2)谐波次数越高，谐波幅值越小。 3)与带阻感负载的单相全控桥整流电路相比，谐波与基波的关系是不固定的，RC越大，则谐波越大，而基波越小。 4)越大，则谐波越小，这是因为串联电感L抑制冲击电流从而抑制了交流电流的畸变。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,1)除在很小时位移因数是超前的以外，通常位移因数是滞后的，并且随负载加重(RC
13、减小)，滞后的角度增大而位移因数减小；随着增大，滞后的角度也增大因而位移因数也减小。 2)基波因数随着C的增大而减小，随的增大而增大，设置电感在一定程度上确实起到了抑制电流冲击引起的畸变的作用。 2.三相桥式不可控整流电路 1)谐波次数为6k1次，k=1，2，3，。 2)谐波次数越高，谐波幅值越小。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,3)谐波与基波的关系是不固定的，负载越轻(RC越大)，则谐波越大，基波越小；滤波电感越大(越大)，则谐波越小，而基波越大。 1)位移因数通常是滞后的，但与单相时相比，位移因数更接近1。 2)随负载加重(RC减小)，总的功率因数提高；同时，随滤波电感加大，总功率因数
14、也提高。 3.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析,3.5 整流电路的谐波和功率因数,图3-35 时，m脉波 整流电路的整流电压波形,3.5 整流电路的谐波和功率因数,表3-3 不同脉波数m时的电压纹波因数值,1)m脉波整流电压ud0的谐波次数为mk(k=1，2，3，)次，即m的倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波决定，也为mk次。,3.5 整流电路的谐波和功率因数,图3-36 三相全控桥电流连续时， 以n为参变量的与的关系,3.5 整流电路的谐波和功率因数,2)当m一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低次(m次)谐波是最主要的，其他次数的谐波相对较少；当负载中有电感时，负载电流
15、谐波幅值dn的减小更为迅速。 3)m增加时，最低次谐波次数增大，且幅值迅速减小，电压纹波因数迅速下降。,3.6 大功率可控整流电路,3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,图3-37 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,3.6 大功率可控整流电路,图3-38 双反星形电路，时 两组整流电压、电流波形,3.6 大功率可控整流电路,图3-39 平衡电抗器作用下输出 电压的波形和平衡电抗器上电压的波形,3.6 大功率可控整流电路,图3-40 平衡电抗器作用下 两个晶闸管同时导电的情况,3.6 大功率可控整流电路,图3-41 当=30、时， 双反星形电路的输出电压波形,3.6 大功率可控整流电
16、路,1)三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需用平衡电抗器。 2)当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的两倍。 3)在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压ud和整流电流id的波形形状一样。 3.6.2 多重化整流电路 1.移相多重联结,3.6 大功率可控整流电路,图3-42 并联多重联结的12脉波整流电路,3.6 大功率可控整流电路,图3-43 移相30串联2重联结电路,3.6 大功率可控整流电路,图3-44 移相30串联2重联结电路的输入电流波形,3.6 大功率可控整流电路,2.多重联结电路的顺序控制,图3-45 单相串联3重联结
