《电力电子技术－ch2可控整流电路-三相半波 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术－ch2可控整流电路-三相半波 (2)（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 电力电子技术电力电子技术 Power Electronics第二章第二章 可控整流电路可控整流电路(一一)波形波形1.控制角控制角=0( (相当于三个整流管情况相当于三个整流管情况相当于三个整流管情况相当于三个整流管情况) )第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一. .电阻性负载电阻性负载n n共阴极电路：相电压最高则导通共阴极电路：相电压最高则导通共阴极电路：相电压最高则导通共阴极电路：相电压最高则导通, , , ,其余两相上的整流管承受反压而其余两相上的整流管承受反压而其余两相上的整流管承受反压而其余两相上的整流管承受反压而截止截止截止截止n nu u u ud d
2、 d d波形为三相相电压的包络线，波形为三相相电压的包络线，波形为三相相电压的包络线，波形为三相相电压的包络线，每相序每管依次导通每相序每管依次导通每相序每管依次导通每相序每管依次导通120120120120度度度度n n二极管换相时刻（三相相电压正二极管换相时刻（三相相电压正二极管换相时刻（三相相电压正二极管换相时刻（三相相电压正半周波形的交点）为半周波形的交点）为半周波形的交点）为半周波形的交点）为自然换相点自然换相点自然换相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早是各相晶闸管能触发导通的最早是各相晶闸管能触发导通的最早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时刻，将其作
3、为计算各晶闸管触时刻，将其作为计算各晶闸管触时刻，将其作为计算各晶闸管触发角发角发角发角a a a a的起点，即的起点，即的起点，即的起点，即a =0a =0a =0a =0 3(一一)波形波形2.控制角控制角30o第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一. .电阻性负载电阻性负载n n 增大增大增大增大值，输出整流波形后值，输出整流波形后值，输出整流波形后值，输出整流波形后移，每管依次导通移，每管依次导通移，每管依次导通移，每管依次导通120120120120度度度度n n=30=30=30=30 时时时时，负负负负载载载载电电电电流流流流处处处处于于于于连连连连续和断续之
4、间的临界状态续和断续之间的临界状态续和断续之间的临界状态续和断续之间的临界状态n n相晶闸管的电压波形，由相晶闸管的电压波形，由相晶闸管的电压波形，由相晶闸管的电压波形，由3 3 3 3段组成：段组成：段组成：段组成： 0 0 0 0，u u u uabababab，u u u uac ac ac ac ，最，最，最，最大电压为线电压峰值大电压为线电压峰值大电压为线电压峰值大电压为线电压峰值1.414U1.414U1.414U1.414UL L L L 4( (一一一一) )波形波形波形波形3.控制角控制角3030时，负载电流断续，晶闸管导通角减小当a=150时，Ud等于零，也说明最大移相角只
5、能是150 第二节 三相半波可控整流电路一一. .电阻性负载电阻性负载(二二)基本数量关系基本数量关系8控制特性控制特性第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一. .电阻性负载电阻性负载(二二)基本数量关系基本数量关系9第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一. .电阻性负载电阻性负载(二二)基本数量关系基本数量关系 负载电流平均值负载电流平均值 晶闸管电流平均值 轮流导通，所以平均值为负载的三分之一10晶闸管电压额定值计算晶闸管电压额定值计算 晶闸管承受的最大反向电压晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路为变
6、压器二次线电压线电压峰值等于变压器二次相电压相电压的峰值11n n晶闸管电流有效值n n当当 3030 时时n n当当3030 150150 时时n n当当 =150=150 时时晶闸管电流额定值计算晶闸管电流额定值计算第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路= =变压器次绕组电流有效值变压器次绕组电流有效值变压器次绕组电流有效值变压器次绕组电流有效值12电流量关系图电流量关系图第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路同样的平均直流输出同样的平均直流输出电流，移相角越电流，移相角越大，晶闸管、变大，晶闸管、变压器绕组电流有压器绕组电流有效值越大效值越大13三相半波可
7、控整流电路三相半波可控整流电路阻性负载阻性负载感性负载感性负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路14设设L足够大，足够大，id连续连续导通角：导通角：导通角：导通角：120120度度度度二、电感性负载二、电感性负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路15（一）波形（一）波形na30时：整流电压波形与电阻负载时相同。n n导通角：导通角：导通角：导通角： 120120度度度度n nSCRSCR承受最大电压：承受最大电压：承受最大电压：承受最大电压：线线线线电压峰值电压峰值电压峰值电压峰值二、电感性负载二、电感性负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可
8、控整流电路16（一）波形（一）波形na30时？二、电感性负载二、电感性负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路以a=60为例进行分析17Ta导通时刻导通时刻n nTaTaTaTa导通在换相角等于导通在换相角等于导通在换相角等于导通在换相角等于60606060度时触发导通度时触发导通度时触发导通度时触发导通n n当其电压变为零时，当其电压变为零时，当其电压变为零时，当其电压变为零时，TaTaTaTa继续导通继续导通继续导通继续导通n nA A A A相电流为相电流为相电流为相电流为idididid，其余为，其余为，其余为，其余为零零零零第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波
9、可控整流电路18Tb导通时刻导通时刻n nTbTbTbTb在换相角等于在换相角等于在换相角等于在换相角等于60606060度度度度时触发导通，时触发导通，时触发导通，时触发导通，a a a a相承相承相承相承受受受受Ua-UbUa-UbUa-UbUa-Ubn n当当当当TbTbTbTb电压变为零后，电压变为零后，电压变为零后，电压变为零后，TbTbTbTb继续导通，继续导通，继续导通，继续导通，a a a a相承相承相承相承受受受受Ua-UbUa-UbUa-UbUa-Ubn nB B B B相电流为相电流为相电流为相电流为idididid，其余，其余，其余，其余为零为零为零为零第二节第二节 三
10、相半波可控整流电路三相半波可控整流电路19Tc导通时刻导通时刻n nTcTcTcTc在在在在换换换换相相相相角角角角等等等等于于于于60606060度度度度时时时时触触触触发发发发导导导导通通通通，a a a a相相相相承受承受承受承受Ua-UcUa-UcUa-UcUa-Ucn n当当当当TcTcTcTc电电电电压压压压变变变变为为为为零零零零后后后后，TcTcTcTc继继继继续续续续导导导导通通通通，a a a a相相相相承承承承受受受受Ua-UcUa-UcUa-UcUa-Ucn nc c c c相电流为相电流为相电流为相电流为idididid，其余，其余，其余，其余为零为零为零为零第二节第
11、二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路20当a=0时，Ud最大，为 当a=90时，Ud为零 移相范围：90整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算在电流连续条件下，晶闸管导通120时，第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路(二二)基本数量关系基本数量关系二、电感性负载二、电感性负载21控制特性控制特性 Ud/U2与a成余弦关系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变化的关系变化的关系1电阻负载电阻负载2电感负载电感负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路22晶闸管电流额值计算晶闸管电流额值计算变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器
12、二次电流即晶闸管电流的有效值为晶闸管的额定电流为二、电感性负载二、电感性负载第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路23晶闸管电压额值计算晶闸管电压额值计算晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路24（三）电感量较小时（三）电感量较小时 L较小或较小或较大时，电感储能少，不能保持电感电流连续，电流出现断续。移相范围超出移相范围超出90度，极限情况移相角可度，极限情况移相角可为为150度时，此时度时，此时Ud为零为零第二节 三相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载25（三）电感量较小时（三）电感量较小时 Ud/
13、U2与与关系曲线图2-11终止于150度第二节 三相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载26第二节 三相半波可控整流电路三、整流变压器容量三、整流变压器容量27整流变压器容量与整流功率整流变压器容量与整流功率n n整流功率Pd=UdId，即整流器给负载提供的功率n n变压器容量S，变压器的容量原副边一般不等，取其平均值n n变压器传递交流分量，将次级电流的交流分量提取即可得原边电流第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路28n n副边电流波形副边电流波形n n副边电流的交流副边电流的交流分量分量n n原边电流的计算原边电流的计算整流变压器容量与整流功率整流变压器容量与整流
14、功率第二节 三相半波可控整流电路29n n变压器次级容量变压器次级容量n n变压器初级容量变压器初级容量（假设变比为（假设变比为（假设变比为（假设变比为1 1 1 1：1 1 1 1）n n变压器容量变压器容量整流变压器容量与整流功率整流变压器容量与整流功率第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路30三个三个三个三个SCRSCR的的的的阳极相连阳极相连阳极相连阳极相连-输出电压的负端输出电压的负端输出电压的负端输出电压的负端零线零线零线零线- -输出电压的正端输出电压的正端输出电压的正端输出电压的正端相电压最低的相电压最低的相电压最低的相电压最低的SCRSCR触发导触发导触发导触
15、发导通通通通以以以以a=30a=30为例说明为例说明为例说明为例说明第二节 三相半波可控整流电路四、三相半波共阳极可控整流电路31Tc导通时刻导通时刻n n在三相电压负半三相电压负半周波形的交点后周波形的交点后角处触发角处触发C C相相n n最低电压为最低电压为c c相，相，所以所以c c相相SCRSCR导通导通第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路32Ta导通时刻导通时刻n n在三相相电压负三相相电压负半周波形的交点半周波形的交点后后角处触发角处触发n n最低电压为最低电压为a a相，相，所以所以a a相相SCRSCR导通导通第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流
16、电路33Tb导通时刻导通时刻n n在三相相电压负三相相电压负半周波形的交点半周波形的交点后后角处触发角处触发n n最低电压为最低电压为b b相，相，所以所以b b相相SCRSCR导通导通第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路34三个三个SCR的的阳极相连阳极相连-输出电压的负端输出电压的负端零线零线-输出电压的正端输出电压的正端只在相电压为负时触发导通只在相电压为负时触发导通最低相触发导通最低相触发导通自然换相点：自然换相点：三相负半波的交点三相负半波的交点U Ud=-1.17U=-1.17U2 2 coscos(大电感负大电感负大电感负大电感负载载载载) ) ) )四、三相半
17、波共阳极可控整流电路第二节 三相半波可控整流电路35n三相半波可控整流电路的特点与总结第二节 三相半波可控整流电路36三相半波可控整流电路特点 电路简单：电路简单： SCRSCR元件少，接线简单，只需三套触发电路元件少，接线简单，只需三套触发电路，控制较容易。，控制较容易。 变压器利用率低变压器利用率低 变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，存在直流磁势（直流偏磁），须加大变压器存在直流磁势（直流偏磁），须加大变压器铁心的截面积（为避免铁心饱和），故该电铁心的截面积（为避免铁心饱和），故该电路一般用于中小容量的设备上。路一般用于中小容量的设备上。第二节第二
18、节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路37三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，为此其应用较少第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路38工作特性 SCR SCR承受的最大电压：承受的最大电压： 线电压峰值线电压峰值 移相范围移相范围：150150 ，9090（大电感负载）（大电感负载） 共阴极电路：共阴极电路：只在相电压为正时触发导通只在相电压为正时触发导通自然换相点：三相正半波的交点自然换相点：三相正半波的交点 共阳极电路：共阳极电路：只在相电压为负时触发导通只在相电压为负时触发导通自然换相点：三相负半波的交点自然换相点：三相负半波的交点 电流连续时：电
19、流连续时：Ud=1.17U2cos第二节第二节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路39作业：作业：2-9,2-102-9,2-1040习习 题题n n例例例例1 1（题（题（题（题2-92-9）：在三相半波可控整流电路中，如果触）：在三相半波可控整流电路中，如果触）：在三相半波可控整流电路中，如果触）：在三相半波可控整流电路中，如果触发脉冲出现在自然换相点之前，会出现什么现象？电发脉冲出现在自然换相点之前，会出现什么现象？电发脉冲出现在自然换相点之前，会出现什么现象？电发脉冲出现在自然换相点之前，会出现什么现象？电路能否正常换相？试画出电阻性负载和电感性负载时路能否正常换相？试画出电阻性
20、负载和电感性负载时路能否正常换相？试画出电阻性负载和电感性负载时路能否正常换相？试画出电阻性负载和电感性负载时的的的的u ud d的波形的波形的波形的波形41例：例： 图为图为三相半波可控整流电路，三相半波可控整流电路，负载为大电感负载为大电感性，已知性，已知U2=200VU2=200V，R=10R=10，=60=60， 负载端接负载端接续流二极管续流二极管D D，画出，画出i id d,u,ud d,i,iT T及及i iD D波形，并计算输出波形，并计算输出电压电流平均值电压电流平均值U Ud d、I Id d、电感、电感L L电压平均值电压平均值U UL L及及晶闸晶闸管和管和续流二极管
21、续流二极管D D电流有效值电流有效值I IT T和和I ID D D D 42波形分析波形分析 43n n例例例例1 1（题（题（题（题2-32-3）：如图所示具有变压器中心抽头）：如图所示具有变压器中心抽头）：如图所示具有变压器中心抽头）：如图所示具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路，请画出的单相双半波可控整流电路，请画出的单相双半波可控整流电路，请画出的单相双半波可控整流电路，请画出=4545 时时时时电阻性负载及大电感负载下，输出电压电阻性负载及大电感负载下，输出电压电阻性负载及大电感负载下，输出电压电阻性负载及大电感负载下，输出电压u ud d和和和和SCRSCR承受的电压承受的
22、电压承受的电压承受的电压u uT T波形波形波形波形4445如图所示为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，如图所示为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，如图所示为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，如图所示为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，大电感性负载，已知：大电感性负载，已知：大电感性负载，已知：大电感性负载，已知：U U2 2=220V,R=20,=220V,R=20,=60=60 . .n n（1 1）画出）画出）画出）画出u ud d,i,id d,I,Id d,i ,iT1T1,u,uT1T1波形波形波形波形; ;n n（2 2）试计算晶闸管电流电压定额，考虑安全裕量为）
23、试计算晶闸管电流电压定额，考虑安全裕量为）试计算晶闸管电流电压定额，考虑安全裕量为）试计算晶闸管电流电压定额，考虑安全裕量为2 2，选择型号，选择型号，选择型号，选择型号; ;n n（3 3）计算续流二极管电流平均值和有效值）计算续流二极管电流平均值和有效值）计算续流二极管电流平均值和有效值）计算续流二极管电流平均值和有效值; ;n n（4 4）电感电压平均值）电感电压平均值）电感电压平均值）电感电压平均值= =？ 例例2（题（题2-4）46单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出单相桥式半控整流电路接电阻性
24、负载，要求输出整流电压整流电压整流电压整流电压0100V0100V连续可调，连续可调，连续可调，连续可调，30V30V以上时要求负以上时要求负以上时要求负以上时要求负载电流达到载电流达到载电流达到载电流达到20A.20A.（1 1）采用）采用）采用）采用220V220V交流电网直接供电；交流电网直接供电；交流电网直接供电；交流电网直接供电；（2 2）采用变压器降压供电，最小控制角为）采用变压器降压供电，最小控制角为）采用变压器降压供电，最小控制角为）采用变压器降压供电，最小控制角为3030 ；试分析比较这两种供电方式下晶闸管的导通角试分析比较这两种供电方式下晶闸管的导通角试分析比较这两种供电方式下晶闸管的导通角试分析比较这两种供电方式下晶闸管的导通角和电流有效值，交流侧电流有效值及电源容量。和电流有效值，交流侧电流有效值及电源容量。和电流有效值，交流侧电流有效值及电源容量。和电流有效值，交流侧电流有效值及电源容量。例例3（题（题2-7）47计算输出电压电流平均值计算输出电压电流平均值UdUd、IdId、电感、电感L L电压平均值电压平均值U UL L及及晶闸管和晶闸管和续流二极管续流二极管D D电流有效值电流有效值I IT T和和I ID D；48三相相电压和线电压关系三相相电压和线电压关系
