電力電子技術(shù)-三相半波可控整流

1、3.2 3.2 三相可控整流電路三相可控整流電路v交流測(cè)由三相電源供電交流測(cè)由三相電源供電v負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、易濾波時(shí)用。小、易濾波時(shí)用。v最基本的是三相半波可控整流電路，應(yīng)最基本的是三相半波可控整流電路，應(yīng)用最廣的是三相橋式全控整流電路用最廣的是三相橋式全控整流電路3.2.1 3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.2 3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載帶電阻性載帶電阻性載帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載1 . 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載(1) 工作原理工作原理 為了得到零線(xiàn)，整

2、流變壓器二次繞組接成星形。為了給三為了得到零線(xiàn)，整流變壓器二次繞組接成星形。為了給三次諧波電流提供通路，減少高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，變壓次諧波電流提供通路，減少高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，變壓器一次繞組接成三角形。圖中三個(gè)晶閘管的陰極連在一起，器一次繞組接成三角形。圖中三個(gè)晶閘管的陰極連在一起，為共陰極接法。為共陰極接法。 3.2.1 3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路每個(gè)晶閘管的陰極電位相同，所以每個(gè)晶閘管的陰極電位相同，所以只有陽(yáng)極電位只有陽(yáng)極電位最高且門(mén)極加觸發(fā)脈沖最高且門(mén)極加觸發(fā)脈沖的晶閘管才能被觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管才能被觸發(fā)導(dǎo)通d)dOw wtut1t2期間：期間：ua最高，最

3、高，VD1導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud=ua。t2t3期間：期間：ub最高，最高，VD2導(dǎo)通，迫使導(dǎo)通，迫使VD1關(guān)斷，關(guān)斷，ud=ub。t3t4期間：期間：VD3導(dǎo)導(dǎo)通通,迫使迫使VD2關(guān)斷，關(guān)斷， ud=uc。b)u2abcOw wt1w wt2w wt3w wtc)uGOw wtie)OVT1w wtf)uabuacOuVT1w wtVD1,2,3輪換導(dǎo)通各輪換導(dǎo)通各120 ，ud為三相電壓在正半周的包絡(luò)線(xiàn)，為三相電壓在正半周的包絡(luò)線(xiàn)，三脈波整流三脈波整流。t1，t2，t3時(shí)刻均發(fā)生二極管換時(shí)刻均發(fā)生二極管換流，電流由一只向另一只轉(zhuǎn)移流，電流由一只向另一只轉(zhuǎn)移 二極管換相時(shí)刻為二極管換相時(shí)刻為自然換

4、相點(diǎn)自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a a的起點(diǎn)，即的起點(diǎn)，即a a =0。=0時(shí)的時(shí)的iVT1波形每個(gè)周期導(dǎo)通波形每個(gè)周期導(dǎo)通120a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca a =0Ow wt1w wt2w wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1w wtw wtw wtw wtw wt晶閘管晶閘管VT1的電壓波形，由的電壓波形，由3段組成：段組成：第第1段段，VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，導(dǎo)通期間，為一管壓降， 可近似為可近似為uT1=0第第2

5、段段，在，在VT1關(guān)斷后，關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期導(dǎo)通期間，間， uT1=ua-ub=uab，為一段線(xiàn)電壓。，為一段線(xiàn)電壓。第第3段段，VT2關(guān)斷后，關(guān)斷后，VT3導(dǎo)通期間，導(dǎo)通期間， uT1=ua-uc=uac為另一段線(xiàn)電壓。為另一段線(xiàn)電壓。其他兩管上電壓波形形狀相同，相其他兩管上電壓波形形狀相同，相位依次相差位依次相差120。結(jié)論：結(jié)論：晶閘管電壓由晶閘管電壓由一段管壓降一段管壓降、 兩段線(xiàn)電壓兩段線(xiàn)電壓組成。組成。a a =0時(shí)，時(shí)，VT1的電壓波形分析：的電壓波形分析：圖3-13 三相半波電阻負(fù)載，a a =0波形圖3-14 三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a a =30 時(shí)的波形=30o

6、處處VT1觸通，經(jīng)觸通，經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)后過(guò)自然換相點(diǎn)后ub雖最雖最高，但高，但VT2并未觸通，并未觸通，故只有故只有VT1繼續(xù)導(dǎo)通，繼續(xù)導(dǎo)通，直到直到ua過(guò)零時(shí)關(guān)斷過(guò)零時(shí)關(guān)斷.id與與ud波形相同，波形相同，各相仍導(dǎo)電各相仍導(dǎo)電120 結(jié)論：結(jié)論：負(fù)載電流處于連負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)態(tài)臨界斷續(xù)臨界斷續(xù)。a a =30時(shí)時(shí)的工作原理分析：的工作原理分析：Ow wtOw wtOw wtuabuacw wt1iVT1uVT1uacu2uaubucOw wtOw wtuGa a =30dOw wtu結(jié)論：結(jié)論：a a 30的的情況情況負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘負(fù)載電流斷續(xù)，晶

7、閘管導(dǎo)通角小于管導(dǎo)通角小于120 。圖3-15三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a a =60 時(shí)的波形 =60o波形波形：ua過(guò)零過(guò)零時(shí)時(shí)VT1關(guān)斷，至關(guān)斷，至VT2觸通之前，三只管子觸通之前，三只管子均不導(dǎo)通，均不導(dǎo)通，ud=0，id斷續(xù)，各管子導(dǎo)通角斷續(xù)，各管子導(dǎo)通角=90o。w wtw wtw wtw wtu2uaubucOOOOuGudiVT1a a =60a a =60時(shí)時(shí)的工作原理分析：的工作原理分析： 通過(guò)三種波形的分析可得出結(jié)論：通過(guò)三種波形的分析可得出結(jié)論： 增大增大a a ，則整流電壓相應(yīng)減小。，則整流電壓相應(yīng)減小。la a =30是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。是輸出

8、電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。 當(dāng)當(dāng)30時(shí)，后一相的晶閘管導(dǎo)通使前一相的晶閘管關(guān)時(shí)，后一相的晶閘管導(dǎo)通使前一相的晶閘管關(guān)斷。斷。 當(dāng)當(dāng)a a 30時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管由于交流電壓過(guò)零變負(fù)而關(guān)時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管由于交流電壓過(guò)零變負(fù)而關(guān)斷后，后一相的晶閘管未到觸發(fā)時(shí)刻，此時(shí)三個(gè)晶閘管斷后，后一相的晶閘管未到觸發(fā)時(shí)刻，此時(shí)三個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通，直到后一相的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。都不導(dǎo)通，直到后一相的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。la a = 150時(shí)輸出電壓為零，所以三相半波整流電路電阻性時(shí)輸出電壓為零，所以三相半波整流電路電阻性負(fù)載移相范圍是負(fù)載移相范圍是0150。整流電壓平均值的計(jì)算：整流電壓平均值的計(jì)算：a a =3

9、0是是ud波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。因此，計(jì)算輸出電壓波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。因此，計(jì)算輸出電壓平均值平均值Ud時(shí)應(yīng)分兩種情況進(jìn)行。時(shí)應(yīng)分兩種情況進(jìn)行。1） a a 30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：aawwaacos17. 1cos263)(sin2321226562dUUttdUU= 當(dāng)當(dāng)a a =0時(shí)，時(shí)，Ud最大，為最大，為 Ud = Ud0 = 1.17U2 2） a a 30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：=)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin23212262da a a a w ww w a

10、a UUttdUU 當(dāng)當(dāng)a a =150時(shí)，時(shí)， Ud =0 (2) 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系RUIdd=222RM45. 2632UUUU=22UU=FM 負(fù)載電流平均值為負(fù)載電流平均值為晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線(xiàn)電晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線(xiàn)電壓峰值，即壓峰值，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，即器二次相電壓的峰值，即晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值ddT31II=2.2.阻感負(fù)載阻感負(fù)載l工作情況分析：工作情況分析：la a 30時(shí)時(shí),整流電壓波形與電整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同阻負(fù)載時(shí)相同la a 3

11、0時(shí)時(shí),ua過(guò)零時(shí)，過(guò)零時(shí)，VT1不不關(guān)斷，直到關(guān)斷，直到VT2 的脈沖到來(lái)，才的脈沖到來(lái)，才換流，由換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷施加反壓使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。l id波形有一定的脈動(dòng)，但為波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將id近近似為一條水平線(xiàn)。似為一條水平線(xiàn)。隨隨a a增大增大，ud中負(fù)面積增大中負(fù)面積增大,直到直到a a =90，正負(fù)面積相等，正負(fù)面積相等，ud =0。阻感負(fù)載時(shí)的移相范阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為圍為90數(shù)量關(guān)系分析：數(shù)量關(guān)系分析：由于負(fù)載電流連續(xù)，由于負(fù)載電

12、流連續(xù)， 即即acos17. 12UU =d變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為dVTVT(AV)368. 057. 1III=晶閘管的額定電流晶閘管的額定電流晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線(xiàn)電壓峰值晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線(xiàn)電壓峰值2RMFM45.2UUU=dd2d3/202dVT2I577. 0I31I31tdI21II=w= 折合為正弦半波通態(tài)平均電流折合為正弦半波通態(tài)平均電流3U22Ud/U2 函數(shù)曲線(xiàn)函數(shù)曲線(xiàn)(圖圖3-16曲線(xiàn)曲線(xiàn)2，余弦關(guān)系，余弦關(guān)系)。若若L不很大，不很大，當(dāng)當(dāng)a a 30 時(shí)，時(shí)，電流不連續(xù)，電流不連續(xù)，ud中負(fù)面積中負(fù)面積減小，減小，Ud略增，略增，Ud/U2 關(guān)系將介于曲線(xiàn)關(guān)系將介于曲線(xiàn)1和和2之之間，即曲線(xiàn)間，即曲線(xiàn)3(上述上述Ud計(jì)算計(jì)算公式不再適用公式不再適用)。0306090120150