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1、第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1第第2 2章章 整流与有源逆变整流与有源逆变 2.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 2.2 2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 2.3 2.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 2.4 2.4 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数 2.5 2.5 整流电路的有源逆变工作状态整流电路的有源逆变工作状态 2.6 2.6 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 2.7 2.7 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制 本章小结本章小结第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆
2、变电力电子应用技术电力电子应用技术将交流电转换成直流电的变换称之为整流，实现整流变换的装置称之为整流器。可控整流不控整流 整流整流逆变逆变在整流变换过程中，其平均功率（或能量）的流向是从交流电源流向直流负载。 有源逆变无源逆变在逆变过程中，其平均功率（或能量）是从直流侧流向交流侧的。图图2-1 2-1 整流与逆变的功率流向整流与逆变的功率流向 工业应用中常常需要把直流电能转换成交流电能，这种对应于整流的逆向过程称之为逆变。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-2 2-2 部分常用的整流电路部分常用的整流电路可控整流电路可控整流电路的主元件在采的主元
3、件在采用晶闸管时，用晶闸管时，其控制方式都其控制方式都采用采用相位控制相位控制，故这类整流电故这类整流电路又称之为路又称之为相相控整流控整流。c）d）除c）、d）外a）e）f）、g）b）、f）c）、d）、e）、g）a）、b）*、f）c）、d）、e）、g）第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术42.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2.1.2 2.1.2 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路
4、单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 2.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 2.1.4 2.1.4 2.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术5图图2-3 2-3 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路1 1、带电阻负载的工作情况、带电阻负载的工作情况（二）理想化假设 开关元件是理想的开关：开关元件是理想的开关： 通态压降通态压降=0=0； 断态电阻无穷大断态电
5、阻无穷大; ;漏电流漏电流=0; =0; 开关过程瞬间完成；开关过程瞬间完成； 变压器是理想的：变压器是理想的： 漏抗、绕组电阻、励磁电流漏抗、绕组电阻、励磁电流=0 =0 电网电压是理想的正弦波电网电压是理想的正弦波 （一）主电路 T T为整流变压器；为整流变压器； 注意各物理量的参考方向注意各物理量的参考方向问题：元件可能触发导通的区间？何时关断？为什么？2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术6图图2-3 2-3 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形（同频/同周期、有协调的
6、相位关系正常工作的条件）（三）工作原理及波形分析第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术 控制角控制角: : 从从SCRSCR承受正向电压时刻起到触发脉冲前沿时刻之间承受正向电压时刻起到触发脉冲前沿时刻之间的时间所对应的电角度。的时间所对应的电角度。 把不控器件（二极管）的导通时刻后移的电角度。把不控器件（二极管）的导通时刻后移的电角度。 元件导通角元件导通角（导电角）：元件在一周期内导通的时间所对应的（导电角）：元件在一周期内导通的时间所对应的电角度。本例电角度。本例=-=- 移相移相：改变触发脉冲出现时刻，即改变控制角大小。：改变触发脉冲出现时刻，即改变
7、控制角大小。改变改变角的大小就可以控制输出电压的大小实现角的大小就可以控制输出电压的大小实现“移相控制移相控制”，被，被简称简称“相控相控”。 移相范围移相范围：控制角：控制角能够变化的范围，本例能够变化的范围，本例0 0180180 换相（换流）换相（换流）：电流从一个元件转移到另一个元件的过程。：电流从一个元件转移到另一个元件的过程。(四)几个名词术语第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术8Vd 是控制角的函数； 愈大Vd愈小；当0时为最大值； 当时，Vd=0。的移相范围为0。(五)基本量的计算电源电压 输出直流电压平均值输出直流电压平均值V Vd d
8、第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术（3 3）晶闸管）晶闸管电流电流的的有效值有效值I IT T :由于两晶闸管对轮流导通，在一个正弦周期内各导通,所以晶闸管平均电流为负载平均电流Id的一半。晶闸管电流平均值: 输出直流电流平均值输出直流电流平均值I Id d：第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术对单相半波电路的分析可基于下述方法进行：当VT处于断态时，相当于电路在VT处断开，id=0。当VT处于通态时，相当于VT短路。图图2-3 2-3 单相半波可控整流电路的分段单相半波可控整流电路的分段线性等效电路线性等效电路
9、a)VTa)VT处于关断状态处于关断状态 b)VTb)VT处于导通状态处于导通状态 电力电子电路的一种基本分析方法通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路。器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2、带阻感性负载的工作情况1)1)无续流二极管电路的工作原理及波形无续流二极管电路的工作原理及波形图图2-4 2-4 电感负载的单相电感负载的单相半波可控整流电路及波形半波可控整流电路及波形 q原理及波形分析：原理及波形分析：q与带电阻性负载电路相比与带电阻性负载电路相比：整流输出电压和整流输出电流波形性与电阻性负载不同。由于
10、电感的存在，输出电流波形与电压波形不同。q整整流流电电压压波波形形存存在在过过零零变变负负部部分，使得整流输出电压减小分，使得整流输出电压减小。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2 2）有续流二极管电路的工作原理及波形）有续流二极管电路的工作原理及波形 为了提高整流器输出电压的平均值和减小变压器的发热损耗，按图2-5a)所示极性在负载两端并联一功率二极管VD， VD称为续流二极管续流二极管。图图2-5 2-5 有续流二极管的单相半波可控整流电路及其工作波形有续流二极管的单相半波可控整流电路及其工作波形 问问题题：有有续续流流二二极极管管和和没没有有续续
11、流流二二极极管管相相比比，整整流流电电路路输输出出电电压压、电电流流及及晶晶闸闸管管两两端端电电压压波波形形有有何何不同？不同？第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术3 3）有续流二极管电路工作时的数学表达式）有续流二极管电路工作时的数学表达式 1.1.输出电压输出电压 在电流断续、电流连续或电感足够大的几种情况下，有续流二极管电路的输出电压在一个周期内的表达式都为输出电压的直流分量（平均值）为2.2.负载电阻负载电阻R R上电压平均值上电压平均值3.3.输出电流平均值输出电流平均值4.4.元件电压、元件电流元件电压、元件电流 晶闸管VT所承受的断态正向峰
12、值电压、反向峰值电压及二极管VD的反向峰值电压都为 。5.5.控制角的有效移相范围为控制角的有效移相范围为 。 6.6.晶闸管晶闸管VTVT的元件导通角的元件导通角 。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术VT的角移相范围为180180 。简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。 单相半波可控整流电路的特点单相半波可控整流电路的特点第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-6 2-6 电阻负载的单相桥式可控整流电
13、路电阻负载的单相桥式可控整流电路2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路1 1、带电阻负载的工作情况、带电阻负载的工作情况1、T1、T4一组，T2、T3一组：两组间、上下桥臂间触发脉冲相差180电角度。2、问题：元件可能触发导通的区间？何时关断？为什么？问问题题：当当晶晶闸闸管管承承受受反反压压关关断断时时，VT两端电压是？两端电压是？第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术数量关系数量关系a 角的移相范围为180。向负载输出的平均电流值为：流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆
14、变电力电子应用技术电力电子应用技术17流过晶闸管的电流有效值：变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：由以上两个表达式可得：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量S=U2I2。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2 2、带阻感性负载的工作情况、带阻感性负载的工作情况假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4并不关断。至t=+a 时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2和VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的
15、电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相换相，亦称换流换流。图图2-6 2-6 阻感负载的单相桥式可阻感负载的单相桥式可控整流电路控整流电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术（五）晶闸管电流（五）晶闸管电流由于两晶闸管对轮流导通，在一个正弦周期内各导通180，故流过各晶闸管上的电流是幅值为 、宽度为180的矩形波电流，所以其平均值为晶闸管电流的有效值为（六）元件电压（六）元件电压 元件的最大断态正向电压、最大反向电压都为 。（七）控制角与导通角（七）控制角与导通角 控制角的有效移相范围为 ，但从式（2-18）可看到，当 时，输出电压的平均值为负。元
16、件的导通角 。 第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术202.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 单相全波可控整流电路（单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。，又称单相双半波可控整流电路。单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。变压器不存在直流磁化的问题。图图2-9 2-9 单相全波可控整流电路及波形单相全波可控整流电路
17、及波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术21单相全波与单相全控桥的区别单相全波与单相全控桥的区别：单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术222.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路电路结构电路结构 单相全控桥
18、中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。 如此即成为单单相相桥桥式式半半控控整整流流电电路路（先不考虑VDR）。图图2-10 2-10 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第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术23阻感负载阻感负载电阻负载电阻负载 半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。在u u2 2正半周，u u2 2经VT1和VD4向负载供电。 u u2 2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流
19、。在u u2 2负半周触发角a a时刻触发VT3，VT3导通，u u2 2经VT3和VD2向负载供电。u u2 2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，u ud d又为零。图图2-10 2-10 单相桥式半控整流电路，有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续流二极管，阻感负载时的电路及波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术24续流二极管的作用续流二极管的作用避免可能发生的失控现象。 若无续流二极管，则当a a 突然增大至180或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使u ud d成
20、为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控失控。 有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术25单相桥式半控整流电路的另一种接法相当于把图2-5a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。图图2-5 2-5 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形图图2-11 2-11 单相桥式半控整流电单相桥式半控整流电路的另一接法路的另一接法第第2 2章章 整流和有源逆变整流
21、和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2.2 三相可控整流电路2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2.2 2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路引言引言交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广 。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路电
22、路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起共阴极接法共阴极接法 。图图2-12 2-12 三相半波可控整流电路共阴极三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及接法电阻负载时的电路及a a =0 =0 时的波时的波形形 1)1)电阻负载电阻负载自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，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 。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术a =0 时的工作原理分析时的工作原理分析变压器二
23、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。图图2-12 2-12 三相半波可控整流电路共阴极三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及接法电阻负载时的电路及a a =0 =0 时的波时的波形形 1)1)电阻负载电阻负载( (续续) )0， ，由学生自行由学生自行分析解决分析解决第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术a=30 的波形（的波形（图2-13）特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。a30 的情况（的情况（图2-14）特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。图图2-132-13、
24、14 14 三相半波可控整流电路共阴极接三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及法电阻负载时的电路及a a =0 =0 ， a a =60 =60 时的时的波形波形 第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术当a=0时，Ud最大，为。整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算a30时，负载电流连续，有：a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术 随 变化的规律如图2-15中的曲线1所示。图图2-15 2-15 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路Ud/U2随随a变化的
25、关系变化的关系1 1电阻负载电阻负载 2 2电感负载电感负载 3 3电阻电感负载电阻电感负载第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术 负载电流平均值为晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2 2）阻感负载）阻感负载图图2-16 2-16 三相半波可控整流电路，阻感三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及负载时的电路及a a =60 =60 时的波形时的波形特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。a30时：
26、整流电压波形与电阻负载时相同。a30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，ud波形中出现负的部分波形中出现负的部分。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。阻感负载时的移相范围为90。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术数量关系数量关系由于负载电流连续， Ud可求得：图图2-15 2-15 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路U Ud d/ /U U2 2随随a a变化变化的关系的关系1 1电阻负载电阻负载 2 2电感负载电感负载 3 3电阻电感负载电阻电感负
27、载与成余弦关系，如图2-15中的曲线2所示。如果负载中的电感量不是很大， 与的关系将介于曲线1和2之间，曲线3给出了这种情况的一个例子。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术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、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值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。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共共阴阴极极组组阴极连接在一起的3个晶闸管（
28、VT1,VT3,VT5）共共阳阳极极组组阳极连接在一起的3个 晶 闸 管（ VT4,VT6,VT2）图图2-17 2-17 三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路原理图导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1 1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续波形图：a =0（图218）a =30（图219）a =60（图220）当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值波形图：a =90（图221）带电阻
29、负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-18 2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a=0=0 时的波形时的波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术晶闸管及输出整流电压的情况如表21所示时时 段段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通共阴极组中导通的晶闸管的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通共阳极组中导通的晶闸管的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压整流输出电压udua-ub=uabua-u
30、c=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb请参照图218第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1 1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续波形图：a =0（图218）a =30（图219）a =60（图220）当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值波形图：a =90（图221）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第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图
31、图2-19 2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 30 = 30 时的波形时的波形ud1ud2=30iaOtOtOtOtuduabuacuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1 1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续波形图：a =0（图218）a =30（图219）a =60（图220）当a60 时，ud波形
32、每60中有一段为零，ud波形不能出现负值波形图：a =90（图221）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第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-20 2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 60 = 60 时的波形时的波形=60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtOtuVT1第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1 1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波
33、形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续波形图：a =0（图218）a =30（图219）a =60（图220）当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值波形图：a =90（图221）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第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-21 2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 90 = 90 时的波形时的波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术 对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-
34、VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差6060 。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120120 ，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120120 。同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180180 。三相桥式全控整流电路的特点特点 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。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术 u ud d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。 需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是
35、双脉冲触发（常用） 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。三相桥式全控整流电路的特点（续）特点（续）第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术a60 时时（a =0图222；a =30图223）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似十分相似。2) 2) 阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 60 时（时（ a =90图224）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分。阻感负载时，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。区别在于：
36、得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。 各晶闸管的通断情况输出整流电压波形晶闸管承受的电压波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-22 2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a= 0 = 0 时的波形时的波形ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua=0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1要求：学生针对波形，自行分析总结电阻性负载和阻感性负载的波形有哪些相同点和不同点。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力
37、电子应用技术a60 时时（a =0图222；a =30图223）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似十分相似。2) 2) 阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 60 时（时（ a =90图224）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分。阻感负载时，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。区别在于：得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。 各晶闸管的通断情况输出整流电压波形晶闸管承受的电压波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应
38、用技术图图2-23 2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a= 30 = 30 时的波形时的波形ud1=30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术a60 时时（a =0图222；a =30图223）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似十分相似。2) 2) 阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 60 时（时（ a =90图224）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分。
39、阻感负载时，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。区别在于：得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。 各晶闸管的通断情况输出整流电压波形晶闸管承受的电压波形第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术图图2-24 2-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载 a a= 90 = 90 时的波形时的波形=90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT1第第2 2章章 整流和有源逆变整流和
40、有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术3) 3) 定量分析定量分析带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为：输出电流平均值为：当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载 时）的平均值为：第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术当整流变压器为图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，其有效值为：晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。接反电势阻感负载时，在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I Id d时有所不同，接反电势阻感负载时的I Id d
41、为：式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术572.4 2.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路2.4.1 2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路2.4.2 2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术58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。最常用的是单相桥和三相桥两种接法。由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为二极管整流电路。
42、第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术592.4.12.4.1电容滤波的单相不可控整流电路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 1） 工作原理及波形分析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) 波形基本工作过程基本工作过程：在u2正半周过零点至wt=0期间，因u2ud，故二极管均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。至wt=0之后，u2将要超过ud，使得VD1和VD4开通，ud=u2，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。b)0iudq
43、dp2pti,uda)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术602) 2) 主要的数量关系主要的数量关系输出电压平均值输出电压平均值电流平均值电流平均值输出电流平均值IR为：IR = Ud /R Id =IR二极管电流iD平均值为：ID = Id / 2=IR/ 2二极管承受的电压二极管承受的电压（2-47）（2-48）（2-49）空载时，。重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。在设计时根据负载的情况选择电容C值，使,此时输出电压为：Ud1.2 U2。（2-46）第第2 2
44、章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术61感容滤波的二极管整流电路感容滤波的二极管整流电路实际应用为此情况，但分析复杂。ud波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，这对于电路的工作是有利的。图2-29 感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a） 电路图 b）波形a)b)u2udi20dqpti2,u2,ud第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术622.4.22.4.2电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路1 1） 基本原理基本原理某一对二极管导通时，输出电压等于交流侧线电压中最大的一个，该线电压既向电容供
45、电，也向负载供电。当没有二极管导通时，由电容向负载放电，u ud d按指数规律下降。图2-30 电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形a)b)Oiaudiduduabuac0dqtpp3t第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术63 电流id 断续和连续的临界条件临界条件wRC=在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，分界点就是R= /wC。由 “电压下降速度相等”的原则，可以确定临界条件。假设在wt+d =2p/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有图2-31电容滤波的三相桥式整流电路当wRCwRC等于和小于 时的电流波形 a）wRCwRC=
46、=b）wRCwRC E EM M b b）两电动势同极性）两电动势同极性E EM M E EG G c c）两电动势反极性，形成短路）两电动势反极性，形成短路电路过程分析。两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术783) 3) 逆变产生的条件逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图图2-45 2-45 单相全波电路的整流和逆变单相全波电路的整流和逆变交流电网输出电功率电动机输出电功率a)b)u10udu20u10OOttIdidUdEMu10udu20u10O
47、OttIdidUd/2，使Ud为负值。半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压u ud d不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术802.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆逆变和整流的区别变和整流的区别：控制角 不同0 p p /2时，电路工作在整流状态。p /2 p p /2时的控制角用p p- = b b表示，b b 称为逆变角逆变角。逆变角b b和控制角a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆
48、变电力电子应用技术电力电子应用技术三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udtOtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6t1t3t2第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术82有源逆变状态时各电量的计算：输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即（2-105）每个
49、晶闸管导通2p p/3，故流过晶闸管的电流有效值为：（2-106）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：（2-107）当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。（2-108）在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术832.5.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败逆变失败（逆变颠覆）逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联顺向串联，形成很大短路电流短路电流。触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管
50、分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源缺相或突然消失。换相的裕量角不足，引起换相失败。1) 1) 逆变失败的原因逆变失败的原因第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术84换相重叠角的影响：图图2-47 2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响交流侧电抗对逆变换相过程的影响当bg时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果bg时（从图2-47右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT2）会关断，而应关断的晶闸管（VT1)不能关断，最终导致逆变失败。udOOidttuaubucuaubp
51、bgbgiVT1iVTiVT3iVTiVT322第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术852) 确定确定最小逆变角最小逆变角b bmin的依据的依据逆变时允许采用的最小逆变角b b 应等于b bmin=d d +g g+q q （2-109）d d 晶闸管的关断时间t tq q折合的电角度g g 换相重叠角q q安全裕量角tq大的可达200300ms，折算到电角度约45。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术86g g 换相重叠角
52、的确定：1)查阅有关手册 举例如下：整流电压整流电流变压器容量短路电压比Uk%g g220V800A240kV。A5%15202)参照整流时g g 的计算方法（2-110）（2-111）根据逆变工作时，并设，上式可改写成这样，b bmin一般取3035。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术872.6 2.6 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统2.6.1 2.6.1 工作于整流状态时工作于整流状态时2.6.2 2.6.2 工作于有源逆变状态时工作于有源逆变状态时2.6.3 2.6.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统第第2 2章章 整流和有源
53、逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术882.6 晶闸管直流电动机系统引言晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统。是电力拖动系统中主要的一种。是可控整流装置的主要用途之一。对该系统的研究包括两个方面：其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本节主要从第二个方面进行分析。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术892.6.1 工作于整流状态时整流电路接反电动势负载时，负载电流断续，对整流电路和电动机的工作都很不利。图2-48 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时
54、的电压电流波形通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，如图2-48。udOidtuaubucudOiaibicictEUdidR第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术90此时，整流电路直流电压的平衡方程为（2-112）式中，。为电动机的反电动势负载平均电流Id所引起的各种电压降，包括：变压器的电阻压降电枢电阻压降由重叠角引起的电压降晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。系统的两种工作状态：电流连续工作状态电流断续工作状态第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术91 转速与电流的机械特性关系式为 1)
55、 1) 电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性在电机学中，已知直流电动机的反电动势为（2-113）可根据整流电路电压平衡方程式（2-112），得（2-114）（2-115）图2-49 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性其机械特性是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。调节a a 角，即可调节电动机的转速。Ona1a2a3a3a2a1Id(RB+RM+)IdCe3XB2p第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术922) 2) 电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性当负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使
56、电流不再连续，此时其机械特性也就呈现出非线性。电动机的实际空载反电动势都是。时为：。主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理。当低速轻载时，可改用另一段较陡的特性来近似处理，等效电阻要大一个数量级。当Id减小至某一定值Id min以后，电流变为断续，这个是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。图2-50 电流断续时电动势的特性曲线断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OIdminId(0.585U2)(U2)2第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术93电流断续时电动机机械特性电流断续时电动机机械特性的特点：的特点：图2-50 电流断续时电
57、动势的特性曲线电流断续时理想空载转速抬高。机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。随着a a 的增加，进入断续区的电流值加大。断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OIdminId(0.585 U2)(U2)2Oa3a2a1Id分界线断续区连续区a5a4E0E图2-51 考虑电流断续时不同时反电动势的特性曲线 1 a 2 a 3 a 460 第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术2.6.2 工作于有源逆变状态时1) 1) 电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性电流连续时的机械特性由决定的。逆变时由于，反接，得因为EM=Ce
58、n，可求得电动机的机械特性方程式（2-122)（2-123)图2-52 电动机在四象限中的机械特性正组变流器反组变流器n321Id4b2b3b4b1=b=p2=b=p2b3b2b1b423411=b1;1=b12=b2;2=b2增大方向b增大方向增大方向b增大方向第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术952) 2) 电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，把 代入式（2-117）、式（2-118）和式（2-119），便可得EM、n与Id的表达式。三相半波电路为例：(2-124)(2-125)(2-126)第
59、第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术96逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：图2-52 电动机在四象限中的机械特性理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性。逆变状态的机械特性是整流状态的延续。纵观控制角 变化时，机械特性得变化。第1、4象限中和第3、2象限中的特性是分别属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反，故分别标以正组和反组变流器。正组变流器反组变流器n321Id4b2b3b4b1=b=p2=b=p2b3b2b1b423411=b1;1=b12=b2;2=b2增大方向b增大方向增大方向b增大方向第第2 2章章 整流和有源
60、逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术972.6.3 直流可逆电力拖动系统图2-53 两组变流器的反并联可逆线路图2-53a与b是两组反并联的可逆电路a三相半波有环流接线b三相全控桥无环流接线c对应电动机四象限运行时两组变流器工作情况第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术98两套变流装置反并联两套变流装置反并联连接的可逆电路的相关概念和结论：环流环流是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。正向运行时由正组变流器供电；反向运行时，则由反组变流器供电。根据对环流的处理方法，反并联可逆电路又可分为不同的控制方案，如配合控制有环流（ ）、可控环流
61、、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。电动机都可四象限运行四象限运行。可根据电动机所需运转状态来决定哪一组变流器工作及其工作状态：整流或逆变。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术99直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动。电动机反向过程分析电动机反向过程分析：详见P89=b=b配合控制的有环流可逆系统对正、反两组变流器同时输入触发脉冲，并严格保证a=b b的配合控制关系 。假设正组为整流，反组为逆变，即有a P=b =b N N，U UdaPdaP= =U UdbNdbN，且极性相抵，两组变流器之间没有直流环流。但两组变流器的输
62、出电压瞬时值不等，会产生脉动环流。串入环流电抗器L LC C限制环流。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术100逻辑无环流可逆系统逻辑无环流可逆系统工程上使用较广泛，不需设置环流电抗器。只有一组桥投入工作（另一组关断），两组桥之间不存在环流。两组桥之间的切换两组桥之间的切换过程：首先应使已导通桥的晶闸管断流，要妥当处理使主回路电流变为零，使原导通晶闸管恢复阻断能力。随后再开通原封锁着的晶闸管，使其触发导通。这种无环流可逆系统中，变流器之间的切换过程由逻辑单元控制，称为逻辑控制无环流逻辑控制无环流系统。直流可逆电力拖动系统，将在后继课“电力拖动自动控制系统
63、”中进一步分析讨论。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1012.7 2.7 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制2.7.1 2.7.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路2.7.2 2.7.2 集成触发器集成触发器2.7.3 2.7.3 触发电路的定相触发电路的定相第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术102相控电路：相控电路：晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路（第4章）。相控电路的驱动控制相
64、控电路的驱动控制为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1032.7.1 同步信号为锯齿波的触发电路输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路第第2 2章章 整流和有
65、源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1041) 1) 脉冲形成环节脉冲形成环节V4、V5脉冲形成V7、V8脉冲放大控制电压uco加在V4基极上图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接在V8集电极电路中。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1052) 锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。恒流源电路方案恒流源电路方案，由V1
66、、V2、V3和C2等元件组成 V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1063) 3) 同步环节同步环节同同步步要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。锯齿波是由开关V2管来控制的。V2开关的频率就是锯锯齿齿波波的的频频率率由同步变压器所接的交流电压决定。V2由导通变截止期间产生锯齿波锯锯齿齿波波起起点点基本就是同步电压由正变负的过零点。V2截止状态持续的时间就是锯锯齿齿波波的的宽宽度度取决于充电时间常数R1C1。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应
67、用技术电力电子应用技术1074) 4) 双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路V5、V6构成“或”门当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角 产生。隔60 的第二个脉冲是由滞后60 相位的后一相触发单元产生（通过通过V6）。三相桥式全控整流电路的情况(自学)第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1082.7.2 集成触发器可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。KJ00
68、4KJ004 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。图2-56 KJ004电路原理图第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术109完整的三相全控桥触发电路完整的三相全控桥触发电路 3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可。 图2-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术110模拟与数字触发电路以上触发电路为模模拟拟的，优点：结构简单、可靠； 缺点：易受电网电压影响，触发脉
69、冲不对称度较高， 可达34，精度低。数数字字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达0.70.7 1.51.5 。KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。也有厂家生产了将图2-57全部电路集成的集成块，但目前应用还不多。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1112.7.3 触发电路的定相 触发电路的定相触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。 措施：措施：同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致。触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。图2-58 三相全控桥中
70、同步电压与主电路电压关系示意图Ott1t2uaubucu2ua-第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术112变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5D,y-11,5联结。图2-59 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术113表2-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图2-59变压器接法时）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb为
71、防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同步电压选取结果如表2-5所示。表2-5三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术114 本章小结本章小结1)可控整流电路，重点掌握：电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；
72、2)电容滤波的不可控整流电路的工作情况，重点了解其工作特点；3)与整流电路相关的一些问题，包括：(1)变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况的影响。(2)整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整流电路的功率因数分析。第第2 2章章 整流和有源逆变整流和有源逆变电力电子应用技术电力电子应用技术1154)大功率可控整流电路的接线形式及特点，熟悉双反星形可控整流电路的工作情况，建立整流电路多重化的概念。5)可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。6)晶闸管直流电动机系统的工作情况，重点掌握各种状态时系统的特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等，了解可逆电力拖动系统的工作情况，建立环流的概念。7)用于晶闸管的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法 。
