《电力电子应用技术 教学课件 ppt 作者 周元一 项目2 三相可控整流电路及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子应用技术 教学课件 ppt 作者 周元一 项目2 三相可控整流电路及其应用（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目1 单相可控整流电路及其应用 项目2 三相可控整流电路及其应用 项目3 直流斩波电路及其应用 项目4 交流变换电路及其应用 项目5 无源逆变电路及其应用 附 录,项目2 三相可控整流电路及其应用,项目2 三相可控整流电路及其应用,2.1 三相可控整流电路的分析 2.2 有源逆变电路 2.3 TC787(788)集成移相触发电路 2.4 晶闸管的保护 2.5 直流电动机调速电路制作 2.6 任务评价与总结 2.7 相关知识 2.8 练习,2.1 三相可控整流电路的分析,2.1 三相可控整流电路的分析,2.1.1 三相半波可控整流电路,图2-1 三相半波可控整流电路及 =0时的工作波形 a)电
2、路 b)=0时的工作波形,2.1 三相可控整流电路的分析,1.电阻性负载 (1)电路组成及电路工作原理 电路组成如图2-1a所示，三只晶闸管VT1、VT3和VT5的阴极连接在一起，然后接到负载电阻Rd上，阳极分别接到整流变压器TR的二次绕组上。,图2-2 电阻性负载=30时的电压、电流波形,2.1 三相可控整流电路的分析,图2-3 电阻性负载=60时的电压、电流波形,2.1 三相可控整流电路的分析,1)当=0时，整流输出电压最大；当=150时，整流输出电压为零。 2)当30时，负载电流连续，每个晶闸管在一个周期中导通120，即T120；当30时，负载电流断续，晶闸管的导通角为T150- ，小于
3、120。 3)流过变压器的二次电流等于晶闸管的电流，是单方向电流，有直流分量，会造成变压器直流磁化。 4)晶闸管承受的最大电压是变压器二次线电压的峰值，UTM=U2。 5)输出整流电压ud的脉动频率为3倍的电源频率。 6)触发脉冲的间隔为120。,2.1 三相可控整流电路的分析,(2)各电量计算 =30是ud波形连续和断续的分界点，计算输出电压平均值Ud时应分两种情况进行。,图2-4 三相半波大电感负载电路 及=60时的波形,2.1 三相可控整流电路的分析,2.电感性负载 (1)电路的组成与工作原理 电路和工作波形如图2-4所示，设电感Ld的值足够大，满足LdRd，此时电路称大电感负载电路，整
4、流电路的输出电流id连续且基本平直。 (2)电路各电量计算 例2-1 三相半波可控整流电路，大电感负载，电阻R=2，整流变压器二次电压220V，试求当=60时，Ud、Id 和IdT的值，并按此状态选择晶闸管型号。 解：Ud=1.17U2cos=1.17220 Vcos60=128.7V 3.含反电动势的大电感负载,2.1 三相可控整流电路的分析,图2-5 三相半波反电动势负载时的电路及=60时的波形 a)电路图 b)波形图,2.1 三相可控整流电路的分析,2.1.2 三相全控桥式整流电路,图2-6 三相全控桥式整流电路 a)电路图 b)电压波形 c)宽脉冲触发 d)双窄脉冲触发 e)变压器二次
5、电流波形,2.1 三相可控整流电路的分析,1.工作原理分析 1)三相全控桥式整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通，才能形成负载电流，其中一只在共阴极组，另一只在共阳极组。 2)整流输出电压ud波形是由电源线电压uUV、uUW、uVW、uVU、uWU和uWV的轮流输出所组成的，各线电压正半波交点16分别是VT1VT6的自然换相点。,表2-1 三相全控桥当=0时晶闸管的导通及输出电压情况,3)六只晶闸管中每管导通角为120，每间隔60有一只晶闸管换相。,2.1 三相可控整流电路的分析,2.对触发脉冲的要求 (1)宽脉冲触发 使每个触发脉冲的宽度大于60(小于120)，一般取80100。 (2)
6、双窄脉冲触发 触发某一序号晶闸管时，同时给前面序号的晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管都有触发脉冲，相当于用两个窄脉冲等效地代替大于60的宽脉冲。 3.不同触发延迟角时电路的电压、电流波形,2.1 三相可控整流电路的分析,(1)=60时的波形 当=60时输出电压波形如图2-7a所示电源线电压uWV与uUV相交点1为VT1的自然换相点，也是VT1管的起始点，过该点60触发电路同时向VT1与VT6送出窄脉冲，于是VT1与VT6同时被触发导通，输出整流电压ud为uUV。,图2-7 三相全控桥大电感负载不同时的电压与电流波形 a)=60波形 b)=90波形,2.1 三相可控整
7、流电路的分析,(2)60时的波形 当60时波形出现了负面积，但由于大电感负载，只要输出电压波形ud的平均值不为零，晶闸管的导通角总是能维持120,由此可见，当=90时，输出整流电压ud波形正负面积相等，平均值为零，如图2-7b所示。 4.电压、电流的计算 例2-2 三相全控桥式整流电路含有反电动势的大电感负载，E=99V、R=1、LR，若整流变压器二次电压U2110V、触发延迟角=60。求： (1)输出整流电压Ud与电流平均值Id。 (2)晶闸管电流平均值与有效值。,2.1 三相可控整流电路的分析,(3)变压器二次电流有效值。 (4)变压器输出的有功功率、视在功率及功率因数。 解：(1)输出整
8、流电压与电流的平均值为 (2)晶闸管电流平均值与有效值为 (3)变压器二次电流有效值为 (4)变压器输出的有功功率、视在功率及功率因数分别为 2.1.3 晶闸管可控整流供电直流电动机的特性 由晶闸管可控整流供电的直流电动机调速系统，具有调速范围大、调速性能好、控制方便和效率高等优点，是近代大量发展的调速系统。,2.1 三相可控整流电路的分析,1.可控整流电源的负载特性 (1)三相半波可控整流电路 (2)三相全控桥式整流电路,图2-8 可控整流电源的负载特性,2.1 三相可控整流电路的分析,2.可控整流供电的直流电动机机械特性 (1)电流连续时的机械特性 以三相半波可控整流电路为例，电动机电枢回
9、路串接电感量足够大的平波电抗器Ld，电枢电流id波形连续，可认为是一条水平线，如图2-9b所示，图中电压波形的缺口是由变压器漏抗所引起的。,图2-9 电流连续时的电压、电流波形与机械特性 a)电路图 b)电压、电流波形 c)机械特性曲线,2.1 三相可控整流电路的分析,(2)电流断续时的机械特性 当串接的平波电抗器电感量不够大或者电动机负载太轻时，就会出现电枢电流断续的现象，电压 、电流波形如图2-10a所示。,图2-10 电流断续时的电压、电流波形与机械特性 a)电压、电流波形 b)机械特性,2.1 三相可控整流电路的分析,图2-11 完整的电动机机械特性,2.1 三相可控整流电路的分析,(
10、3)临界电流Idk 电动机电流连续与断续的临界值Idk，称为临界电流，如图2-11所示。,2.2 有源逆变电路,2.2 有源逆变电路,2.2.1 有源逆变电路的原理 实际应用中，有源逆变主要用于直流电动机的制动、绕线转子异步电动机的串接调速、高压直流输电等场合。 1.整流工作状态,图2-12 三相半波电路的整流状态 a)电路图 b)波形图,2.2 有源逆变电路,2.有源逆变工作状态,图2-13 三相半波电路的逆变状态,2.2 有源逆变电路,1)触发延迟角90,保证晶闸管大部分时间在电压负半周导通。 2)直流侧要有直流电源E,其绝对值要大于由决定的直流输出电压Ud的绝对值,即|E|Ud|，其方向
11、要使晶闸管承受正向电压。 3)为了保证在逆变过程中电流连续，使有源逆变连续进行，回路中要有足够大的电感Ld。,图2-14 逆变角表示法,2.2 有源逆变电路,3.逆变角 4.三相全控桥式逆变电路,图2-15 三相全控桥式逆变电路及电压波形 a)电路图 b)=30和=60的电压波形,2.2 有源逆变电路,2.2.2 逆变失败及最小逆变角限制 变换电路工作在有源逆变状态时，输出电压Ud、电动机反电动势E和回路电流Id的实际方向如图216所示。,图2-16 逆变失败电压极性图,2.2 有源逆变电路,1.逆变失败的原因 1)触发电路工作不可靠使触发脉冲丢失或延迟。 2)晶闸管质量有问题，不能可靠地关断
12、和导通。 3)供电电源出现故障如断相或突然停电等。 2.最小逆变角min的限制,2.3 TC787(788)集成移相触发电路,2.3 TC787(788)集成移相触发电路,2.3.1 TC787(788)内部电路框图及各引脚功能 T787（788）集成电路采用标准18脚塑封外壳双列直插封装，其内部电路的结构框图及引脚排列如图217所示。,图2-17 TC787(788)内部电路框图与引脚排列 a)内部框图 b)引脚排列,2.3 TC787(788)集成移相触发电路,(1)同步信号输入端 引脚18(Va)、引脚2(Vb)和引脚1(Vc)分别为U、V、W三相同步信号输入端，输入的是经过滤波的同步信
13、号，同步信号电压的峰值对于双电源供电电路不能超过集成电路的工作电压UDD;对于单电源供电电路不能超过UDD/2。 (2)脉冲输出端 引脚12(A)、11(-C)、10(B)、9(-A)、8(C)、7(-B)分别输出U、-W、V、-U、W和-V相的触发脉冲，脉冲的相位依次相差60。,2.3 TC787(788)集成移相触发电路,(3)外接电容连接端 引脚16(Ca)、14(Cb)、15(Cc)分别为三相锯齿波形成电路的外接电容连接端，三端应分别接一个电容到地，工作时在此三端各产生相位互差120的锯齿波。 (4)控制端 引脚4(Vr)为移相控制电压UC的输入端。 (5)电源端 T787(788)可
14、单电源工作，也可双电源工作。 2.3.2 TC787(788)典型电路应用 TC787（788）组成的三相触发电路如图218所示。,2.3 TC787(788)集成移相触发电路,图2-18 T787(788)组成的三相触发电路,2.4 晶闸管的保护,2.4 晶闸管的保护,2.4.1 晶闸管过电压保护 1.交流侧过电压保护电路 (1)阻容吸收过电压保护电路 在变压器二次侧并联电容和电阻，可以把变压器铁心释放的磁场能量储存起来，由于电容两端电压不能突变，所以可以有效地拟制过电压。,图2-19 交流侧阻容吸收电路的几种接法 a)单相连接 b)三相Y联结 c)三相联结 d) 三相整流连接,2.4 晶闸
15、管的保护,(2)压敏电阻抑制过电压保护电路 金属氧化物电阻也称VYJ浪涌吸收器，是一种非线性电阻，它具有很陡的正、反向相同的伏安特性，如图2-20所示。,图2-20 压敏电阻的伏安特性,2.4 晶闸管的保护,图2-21 压敏电阻保护电路的接法 a)单相 b)三相Y联结 c)三相联结,2.直流侧过电压保护电路,2.4 晶闸管的保护,图2-22 直流侧过电压及其保护,2.4 晶闸管的保护,3.晶闸管换相过电压保护电路,图2-23 元器件过电压保护电路,2.4 晶闸管的保护,2.4.2 晶闸管过电流保护 当流过晶闸管中的电流超过正常工作的最大电流时称为过电流。 1.快速熔断器过电流保护电路,图2-2
16、4 快速熔断器过电流保护电路 a)桥臂串快速熔断器 b)交流侧快速熔断器 c)直流侧快速熔断器,2.4 晶闸管的保护,2.电子电路控制的过电流保护电路,图2-25 电子电路控制的过电流保护电路,3.直流快速断路器过电流保护电路,2.4 晶闸管的保护,2.4.3 电压与电流上升率的限制 晶闸管对电压上升率和电流上升率有一定要求（详见晶闸管参数）。 (1)串接进线电感 对没有整流变压器而直接由电网供电的装置，可在交流电源输入端串接小电感L0，如图2-26所示。 (2)串接桥臂电感 在整流桥的每个桥臂上即每个晶闸管的阳极中串接一个空心小电感或在桥臂上套入磁环均可起到限制du/dt和di/dt的作用。,2.4 晶闸管的保护,图2-26 进线串抑制电压电流上升率,2.5 直流电动机调速电路制作,2.5 直流电动机调速电路制作,2.5.1 任务的提出 1.制作直流调速电路的目的 1)掌握直流电动机调速
