[哲學(xué)]第七講 整流與有源逆變ppt課件

1、電 力 電 子 技 術(shù)Power Electronic Technology第六講第六講 整流與有源逆變整流與有源逆變( (二二) )三相可控整流電路三相可控整流電路交流側(cè)接三相電源交流側(cè)接三相電源重點留意：任務(wù)原理波形分重點留意：任務(wù)原理波形分析、定量計算、不同負載的析、定量計算、不同負載的影響。影響。6.1 6.1 三相半波可控整流電三相半波可控整流電路路 6.2 6.2 三相橋式全控整流電三相橋式全控整流電路路6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路1.電阻性負載電阻性負載TudidVT2VT1VT3Rbca)ab)c)d)e)f)u2Riduaubuc=0Ot1t2t3

2、uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt圖2-12 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及a=0時的波形 6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，成為三相半波不可控整流電路. 此時，相電壓最大的一個所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管接受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓 一周期中，在w t1w t2期間，VD1導(dǎo)通，ud=ua 在w t2w t3期間， VD2導(dǎo)通，ud=ub 在w t3 w t4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc二極管換相時辰為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時辰，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的

3、起點，即a =06.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 a =0時的任務(wù)原理分析時的任務(wù)原理分析(波形圖波形圖變壓器二次側(cè)變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量二次繞組電流有直流分量晶閘管的電壓波形，由晶閘管的電壓波形，由3段組成：段組成：第第1段，段，VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為uT1=0第第2段，在段，在VT1關(guān)斷后，關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab，為一段線電壓為一段線電壓第第3段，在段，在VT3導(dǎo)通期間，導(dǎo)通期間，uT1=ua-uc=u

4、ac為另一段線電為另一段線電壓壓增大增大a值值,將脈沖后移將脈沖后移,整流電路的任務(wù)情況相應(yīng)地發(fā)生變化整流電路的任務(wù)情況相應(yīng)地發(fā)生變化6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路=30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac=30=30 時的波形時的波形負載電流處于延負載電流處于延續(xù)和斷續(xù)之間的臨續(xù)和斷續(xù)之間的臨界形狀界形狀圖2-13 三相半波可控整流電路，電阻負載，a =30時的波形 TudidVT2VT1VT3Rbca)a6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路tttt=60u2uaubucOOOOuGudiVT1 a3

5、0的情況特點：負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 圖2-14 三相半波可控整流電路，電阻負載，a =60時的波形電阻負載時a角的移相范圍為150TudidVT2VT1VT3Rbca)a6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算 1a30時，負載電流延續(xù)，有時，負載電流延續(xù)，有 當當a=0時，時，Ud最大，為最大，為 。 2a30時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有：此時有：cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU=)6cos(1675.0)6cos(1223)(s

6、in2321262dUttdUU2-18(2-19)6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 Ud/U2隨隨a變化的規(guī)律如圖變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線中的曲線1所示。所示。 03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U2圖2-15 三相半波可控整流電路Ud/U2與a的關(guān)系 1電阻負載 2電感負載 3電阻電感負載6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 負載電流平均值為 晶閘管接受的最大反向電壓，由圖2-13e不難看出為變壓器二次線電壓峰值，即 由于晶閘管陰極與零點間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽極與零點間的

7、最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即RUIdd=2FM2UU=222RM45. 2632UUUU=(2-20)(2-22)(2-21)6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路2. 阻感負載阻感負載abcTRLu2udeLidVT1VT2VT36.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路特點：阻感負載，L值很大，id波形根本平直a30時：整流電壓波形與電阻負載時一樣a 30時如a=60時的波形如圖2-16所示u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，由VT2導(dǎo)通向負載供電，同時向VT1施加反壓

8、使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負的部分阻感負載時的移相范圍為906.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT1圖2-16 三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及a =60時的波形6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系Ud/U2與與a 成余弦關(guān)系，如圖成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線中的曲線2所所示。假設(shè)負載中的電感量不是很大，那么當示。假設(shè)負載中的電感量不是很大，那么當a30后，后，ud中負的部分減少，中負的部分減少， Ud略為添

9、加，略為添加，Ud/U2與與a的關(guān)系將介于曲線的關(guān)系將介于曲線1和和2之間之間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 晶閘管的額定電流為晶閘管的額定電流為 晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值電壓峰值ddVT2577. 031IIII=dVTVT(AV)368. 057. 1III=2RMFM45. 2UUU=(2-25)(2-24)(2-23)6.1 6.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 圖2-16中id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條程度線 三相半波的主要缺陷在于其

10、變壓器二次電流中含有直流分量，為此其運用較少udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT1abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3圖2-16 三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及a =60時的波形6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1 運用最為廣泛 共陰極組陰極銜接在一同的3個晶閘管VT1，VT3，VT5 共陽極組陽極銜接在一同的3個晶閘管VT4，VT6，VT2圖2-17 三相橋式全控整流電路原理圖6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路u2ud

11、1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt= 0iVT1uVT11. 帶電阻負載時的任務(wù)情況帶電阻負載時的任務(wù)情況a =0時的情況時的情況假設(shè)將電路中的晶閘管換作假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管進展分析二極管進展分析對于共陰極阻的對于共陰極阻的3個晶閘管，個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通的一個導(dǎo)通對于共陽極組的對于共陽極組的3個晶閘管，個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低陰極所接交流電壓值最低或者說負得最多的導(dǎo)或者說負得最多的導(dǎo)通通恣意時辰共陽極組和共陰

12、極恣意時辰共陽極組和共陰極組中各有組中各有1個晶閘管處于個晶閘管處于導(dǎo)通形狀導(dǎo)通形狀圖2-18 三相橋式全控整流電路帶電阻負載a =0時的波形 6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，ud1為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時，為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時，ud2為為相電壓的負包絡(luò)線，相電壓的負包絡(luò)線，ud=ud1 - ud2是兩者的差值，是兩者的差值，為線電壓在正半周的包絡(luò)線為線電壓在正半周的包絡(luò)線直接從線電壓波形看，直接從線電壓波形看， ud為線電壓中最大的一為線電壓中最大的一個，因此個，因此u

13、d波形為線電壓的包絡(luò)線波形為線電壓的包絡(luò)線6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路表表2-1 三相橋式全控整流電路電阻負載三相橋式全控整流電路電阻負載a=0時晶閘管任務(wù)情況時晶閘管任務(wù)情況時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 三相橋式全控整流電路的特點三相橋式全控整流電路的特點 12管同時通構(gòu)成

14、供電回路，其中共陰極管同時通構(gòu)成供電回路，其中共陰極 組和共陽極組各組和共陽極組各1，且不能為同，且不能為同1相器件相器件 2對觸發(fā)脈沖的要求：對觸發(fā)脈沖的要求： 按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差的順序，相位依次差60 共陰極組共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差的脈沖依次差120，共陽，共陽極組極組VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 同一相的上下兩個橋臂，即同一相的上下兩個橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差，脈沖相差1806.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3ud一周期脈動6次，每次脈

15、動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路4需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā) 另一種是雙脈沖觸發(fā)常用5晶閘管接受的電壓波形與三相半波時一樣，晶閘管接受最大正、反向電壓的關(guān)系也一樣6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路a=30時的任務(wù)情況時的任務(wù)情況(波形圖波形圖區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時辰推遲了區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時辰推遲了30，組成組成ud的每一段線電壓因此推遲的每一段線電壓因此推遲30從從wt1開場把一周期等分為開場把一周期等分為6段，段，ud波形仍由波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號

16、等仍符合表符合表2-1的規(guī)律的規(guī)律變壓器二次側(cè)電流變壓器二次側(cè)電流ia波形的特點：在波形的特點：在VT1處于通處于通態(tài)的態(tài)的120期間，期間，ia為正，為正，ia波形的外形與同時波形的外形與同時段的段的ud波形一樣，在波形一樣，在VT4處于通態(tài)的處于通態(tài)的120期間，期間，ia波形的外形也與同時段的波形的外形也與同時段的ud波形一樣，但為波形一樣，但為負值。負值。6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路a=60時任務(wù)情況時任務(wù)情況 ud波形中每段線電波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低。平均值繼續(xù)降低。a=60時時ud出現(xiàn)為出現(xiàn)為零的點零的點=

17、60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtOtuVT1圖2-20 三相橋式全控整流電路帶電阻負載a =60時的波形 bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d16.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 當a60時，如a=90時電阻負載情況下的任務(wù)波形如圖2-21所示：ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1圖2-21 三相橋式全控整流電路帶電阻負載a =90時的波形 bacTn負載iaidudV

18、T1VT3VT5VT4VT6VT2d2d16.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路小結(jié)小結(jié)當當a60時，時，ud波形均延續(xù)，對于電阻波形均延續(xù)，對于電阻負載，負載，id波形與波形與ud波形外形一樣，也延波形外形一樣，也延續(xù)續(xù)當當a60時，時，ud波形每波形每60中有一段為中有一段為零，零，ud波形不能出現(xiàn)負值波形不能出現(xiàn)負值帶電阻負載時三相橋式全控整流電路帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a 角角的移相范圍是的移相范圍是1206.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路2阻感負載時的任務(wù)情況阻感負載時的任務(wù)情況a60時時ud波形延續(xù)，任務(wù)情況與帶電阻負載時非常類似，波

19、形延續(xù)，任務(wù)情況與帶電阻負載時非常類似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、波形、晶閘管接受的電壓波形等都一樣晶閘管接受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸出電壓區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸出電壓加到負載上，得到的負載電流加到負載上，得到的負載電流id波形不同。阻波形不同。阻感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條程度線。的波形可近似為一條程度線。6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控

20、整流電路ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua= 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1圖2-22 三相橋式全控整流電路帶阻感負載a =0時的波形6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路ud1= 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc圖2-23 三相橋式全控整流電路帶阻感負載a =30時的波形bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d16.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋

21、式全控整流電路a 60時時阻感負載時的任務(wù)情況與電阻負載時阻感負載時的任務(wù)情況與電阻負載時不同，電阻負載時不同，電阻負載時ud波形不會出現(xiàn)負波形不會出現(xiàn)負的部分，而阻感負載時，由于電感的部分，而阻感負載時，由于電感L的的作用，作用，ud波形會出現(xiàn)負的部分波形會出現(xiàn)負的部分帶阻感負載時，三相橋式全控整流電帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的路的a 角移相范圍為角移相范圍為906.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路= 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT1bacTn負載iaidudVT1VT3VT

22、5VT4VT6VT2d2d1圖2-24 三相橋式整流電路帶阻感負載，a =90時的波形 6.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3定量分析定量分析當整流輸出電壓延續(xù)時即帶阻感負載時，或帶電阻負載當整流輸出電壓延續(xù)時即帶阻感負載時，或帶電阻負載a60時的平均值為：時的平均值為： 帶電阻負載且?guī)щ娮柝撦d且a 60時，整流電壓平均值為：時，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Rcos34.2)(sin63123232UttdUU=d=)3cos(134. 2)(sin63232dUttdUU2-262-276.2 6.2 三相橋式全控整流電路三相橋式

23、全控整流電路 當整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，為正負半周各寬120、前沿相差180的矩形波，其有效值為： 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。 三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負載時，在負載電感足夠大足以使負載電流延續(xù)的情況下，電路任務(wù)情況與電感性負載時類似，電路中各處電壓、電流波形均一樣，僅在計算Id時有所不同，接反電勢阻感負載時的Id為： 式中R和E分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。dd2d2d2816.03232)(3221IIIII=REUI=dd2-292-28圖圖2-12 2-12 三相半波可控整流電路共

24、陰極接法電阻負載時的電三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及路及a=0a=0時的波形時的波形TudidVT2VT1VT3Rbca)ab)c)d)e)f)u2Riduaubuc=0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt圖圖2-13 2-13 三相半波可控整流電路，電阻負載，三相半波可控整流電路，電阻負載，a=30a=30時的波形時的波形=30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uacTudidVT2VT1VT3Rbca)a圖圖2-14 2-14 三相半波可控整流電路，電阻負載，三相半波可控整流電路，電阻負載，a=60

25、a=60時的波形時的波形tttt=60u2uaubucOOOOuGudiVT1TudidVT2VT1VT3Rbca)a圖圖2-15 2-15 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路Ud/U2Ud/U2與與a a的關(guān)系的關(guān)系03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U2圖圖2-16 2-16 三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及a=60a=60時的波形時的波形udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT1abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3圖圖2-17 2-17 三相橋式全控

26、整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原理圖bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1圖圖2-18 2-18 三相橋式全控整流電路帶電阻負載三相橋式全控整流電路帶電阻負載a=0a=0時的波形時的波形u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt= 0iVT1uVT1bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1表表2-1 2-1 三相橋式全控整流電路電阻負載三相橋式全控整流電路電阻負載a=0a=0時晶閘管任務(wù)情況時晶閘管任務(wù)情況時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udUabUacUbcUbaUcaUcb圖圖2-19 2-19 三相橋式全控整流電路帶電阻負載三相橋式全控整流電路帶電阻負載a=