第3講可控整流電路2(三相半波)

1、1電力電子技術(shù) 可控整流電路南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院22.2 三相可控整流電路三相可控整流電路單相可控單相可控整流電路整流電路優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：元件少，電路簡(jiǎn)單：元件少，電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)缺點(diǎn)：Ud脈動(dòng)較大，三相電網(wǎng)不平脈動(dòng)較大，三相電網(wǎng)不平衡，僅適于小容量設(shè)備衡，僅適于小容量設(shè)備三相可控三相可控整流電路整流電路三相半波三相半波三相橋式三相橋式帶平衡電抗器雙反星形等帶平衡電抗器雙反星形等南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3交流測(cè)由三相電源供電。交流測(cè)由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易濾波。濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐罚鄻蚴饺鼗镜氖侨喟氩煽?/p>

2、整流電路，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣整流電路應(yīng)用最廣 tUuUsin22)32sin(22tUuV)32sin(22tUuW三相交流電數(shù)學(xué)表達(dá)式為：三相交流電數(shù)學(xué)表達(dá)式為：uVuUuW南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5交流測(cè)由三相電源供電。交流測(cè)由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易濾波。濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐罚鄻蚴饺鼗镜氖侨喟氩煽卣麟娐?，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣整流電路應(yīng)用最廣 tUuUsin22)32sin(22tUuV)32sin(22tUuW三相交流電數(shù)學(xué)表達(dá)式為：三相交流電數(shù)學(xué)

3、表達(dá)式為：uVuUuW南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院62.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路一一、 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避 免免3次諧波流入電網(wǎng)次諧波流入電網(wǎng) 三個(gè)晶閘管分別接入三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一三相電源，其陰極連接在一 起起共陰極接法共陰極接法南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院7 控制角控制角=0 (相當(dāng)于三個(gè)整流管情況相當(dāng)于三個(gè)整流管情況) 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)二二、工作原理工作原理1. 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院8 Ta導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓

4、正半周三相相電壓正半周波形的交點(diǎn)波形的交點(diǎn)t1t1處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為a a相，所相，所以以a a相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院9 Tb導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓正半周三相相電壓正半周波形的交點(diǎn)波形的交點(diǎn)t2t2處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為b b相，所相，所以以b b相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通a a相承受相承受Ua-UbUa-Ub南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院10 Tc導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓正半周三相相電壓正半周波形的交點(diǎn)波形的交點(diǎn)t3t3處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為c c相，所相，所以以c c相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通a a相承受相承受Ua-UcUa-Uc南京

5、工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院11 控制角控制角=30南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院12 Ta導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻在換相角等于在換相角等于3030度時(shí)度時(shí)TaTa觸發(fā)導(dǎo)通觸發(fā)導(dǎo)通A A相電流為相電流為idid，其余為零其余為零當(dāng)其電壓變?yōu)榱銜r(shí)，正當(dāng)其電壓變?yōu)榱銜r(shí)，正好觸發(fā)好觸發(fā)B B相相南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院13 Tb導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻TbTb在換相角等于在換相角等于3030度度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-UbUa-UbB B相電流為相電流為idid，其余為其余為零零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院14 Tc導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻TcTc在換相角等于在換相角等于3030度度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，a a相承相承受受

6、Ua-UcUa-UcC C相電流為相電流為idid，其余其余為零為零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院15相晶閘管的電壓波形，由相晶閘管的電壓波形，由3 3段組成：段組成： 0 0，u uabab，u uac ac ，最大最大電壓為線電壓峰值電壓為線電壓峰值(1.414(1.414U UL L) )。增大增大值，輸出整流波形后移，值，輸出整流波形后移，每管依次導(dǎo)通每管依次導(dǎo)通120120度；度；=30=30 時(shí)，負(fù)載電流處于連續(xù)時(shí)，負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)3030 時(shí)工作小結(jié)時(shí)工作小結(jié)南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院16 控制角控制角 30150 以以60為例為例南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)

7、院17 Ta導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻TaTa導(dǎo)通在換相角等于導(dǎo)通在換相角等于6060度度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通當(dāng)其電壓變?yōu)榱銜r(shí)，當(dāng)其電壓變?yōu)榱銜r(shí)，TaTa自自然關(guān)閉然關(guān)閉A A相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院18 Tb導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻TbTb在換相角等于在換相角等于6060度時(shí)觸度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，發(fā)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-UbUa-Ub當(dāng)當(dāng)TbTb電壓變?yōu)榱銜r(shí)，電壓變?yōu)榱銜r(shí)， TbTb自然關(guān)閉自然關(guān)閉, ,此時(shí)此時(shí)a a相晶閘管相晶閘管承受電壓承受電壓uauaB B相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院19 Tc導(dǎo)通時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)刻TcTc在換相角

8、等于在換相角等于6060度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，通，a a相承受相承受Ua-UcUa-Uc當(dāng)當(dāng)TcTc電壓變?yōu)榱銜r(shí)，電壓變?yōu)榱銜r(shí)， TcTc自然自然關(guān)閉關(guān)閉, ,此時(shí)此時(shí)a a相承受電壓為相承受電壓為uauac c相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院20負(fù)載電流斷續(xù)負(fù)載電流斷續(xù)；晶閘管導(dǎo)通角小于晶閘管導(dǎo)通角小于120120 ；晶晶閘管的電壓波形由閘管的電壓波形由6 6段段組組成：成： 0 0，u ua a, ,u uabab，u ua a, ,u ua,a,u uacac, , 30 150時(shí)工作小結(jié)時(shí)工作小結(jié)南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院21 導(dǎo)通角與電流連續(xù)關(guān)系導(dǎo)通角與

9、電流連續(xù)關(guān)系30時(shí)，輸出電壓時(shí)，輸出電壓ud和和id波形出現(xiàn)斷續(xù)，各相晶閘管波形出現(xiàn)斷續(xù)，各相晶閘管導(dǎo)通小于導(dǎo)通小于120南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院22 SCR SCR承受的最大電承受的最大電 壓：壓： 線電壓峰值線電壓峰值移相范圍移相范圍： 150 150 工作波形小結(jié)工作波形小結(jié)南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院23 平均電壓計(jì)算平均電壓計(jì)算cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為 2d0d17.1UUU 整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算a30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院24)6cos(1675. 0)6cos(1223)(s

10、in2321262dUttdUUa30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：當(dāng)a=150時(shí)，Ud等于零，也說明最大導(dǎo)通角只能是150 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院25電壓量關(guān)系圖南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院26 負(fù)載電流計(jì)算負(fù)載電流計(jì)算 負(fù)載電流平均值為 晶閘管輪流導(dǎo)通，所以平均值為負(fù)載的三分之一RUIdd3dIItav南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院27 晶閘管電壓額定值計(jì)算晶閘管電壓額定值計(jì)算 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即 晶閘管陽(yáng)極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即222RM45.2632UUUU22UUFM南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院28晶閘管電流有效值即為變壓器次

11、繞組電流有效值當(dāng)30時(shí)當(dāng)3030時(shí)：南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院37TbTb在換相角等于在換相角等于6060度時(shí)度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUb當(dāng)當(dāng)TbTb電壓變?yōu)榱愫?，電壓變?yōu)榱愫?，TbTb繼續(xù)導(dǎo)通，繼續(xù)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUbB B相電流為相電流為idid，其余為其余為零零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院38TcTc在換相角等于在換相角等于6060度時(shí)度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-Ua-UcUc當(dāng)當(dāng)TcTc電壓變?yōu)榱愫?，電壓變?yōu)榱愫?，TcTc繼續(xù)導(dǎo)通，繼續(xù)導(dǎo)通，a a相承受相承受Ua-Ua-UcUcc c相電流為相電流為idid，其余為其

12、余為零零南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院39 平均電壓計(jì)算cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為 當(dāng)a=90時(shí)，Ud為零所以移相范圍內(nèi)90217.1UUUd0d整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算在電流連續(xù)條件下，晶閘管導(dǎo)通120時(shí)，南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院40 晶閘管電流額值計(jì)算n變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 晶閘管的額定電流為ddVTIIIIIdoo577. 03136012022dVTVT(AV)368. 057. 1III南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院41 晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值 三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓

13、器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。2RMFM45. 2UUU南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院42電壓關(guān)系圖20017. 1)cos(UUUUddd Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖中的曲線所示三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院43 三相半波共陽(yáng)極可控整流電路 三個(gè)SCR的陽(yáng)極相連 輸出電壓的負(fù)端 零線-輸出電壓的正端 相電壓最低的SCR觸發(fā)導(dǎo)通南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院44 Ta導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓負(fù)半周三相相電壓負(fù)半周波形的交點(diǎn)后波形的交點(diǎn)后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為a a相，所相，所以以a a相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)

14、化學(xué)院45 Tb導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓負(fù)半周三相相電壓負(fù)半周波形的交點(diǎn)后波形的交點(diǎn)后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為b b相，所相，所以以b b相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院46 Tc導(dǎo)通時(shí)刻在三相相電壓負(fù)半周三相相電壓負(fù)半周波形的交點(diǎn)后波形的交點(diǎn)后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為c c相，所相，所以以c c相相SCRSCR導(dǎo)通導(dǎo)通南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院47 三相半波可控整流電路特點(diǎn)三相半波可控整流電路特點(diǎn) 電路簡(jiǎn)單：電路簡(jiǎn)單： SCRSCR元件少，接線簡(jiǎn)單，只需三套觸發(fā)電路，元件少，接線簡(jiǎn)單，只需三套觸發(fā)電路， 控制較容易?？刂戚^容易。 變壓器利用率低變壓器利用率低 變壓器每繞組只有三分之一周期流過電流，存在直流磁勢(shì)（直變壓器每繞組只有三分之一周期流過電流，存在直流磁勢(shì)（直流偏磁），須加大變壓器鐵心的截面積（為避免鐵心飽和），流偏磁），須加大變壓器鐵心的截面積（為避免鐵心飽和），故該電路一般用于中小容量的設(shè)備上。故該電路一般用于中小容量的設(shè)備上。南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院48 總結(jié)