華北電力大學(xué)-電力電子技術(shù)原理03

1、電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日2二極管整流器與晶閘管換流器二極管整流器與晶閘管換流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器 二極管整流器電容器單元二極管整流器電容器單元 晶閘管相控整流器晶閘管相控整流器 晶閘管相控逆變器（有源逆變）晶閘管相控逆變器（有源逆變） 晶閘管無源逆變器（負(fù)載換相或強(qiáng)制換相）晶閘管無源逆變器（負(fù)載換相或強(qiáng)制換相） 晶閘管交交換流器（周波變換器）晶閘管交交換流器（周波變換器）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日3基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯?/p>

2、三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器純電阻負(fù)載：電路純電阻負(fù)載：電路電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日4第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器00.0050.010.0150.020.02510.50.51vst ( )i t ( )vdt ( )vDt ( )t基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯谌碌谌?工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器純電阻負(fù)載：波形純電阻負(fù)載：波形電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日5基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯谌碌谌?工頻

3、相控交直換流器工頻相控交直換流器阻感負(fù)載：電路阻感負(fù)載：電路電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日600.0050.010.01510.50.511.11.1vst ( )iLt ( )vRt ( )vLt ( )vdt ( ).020t基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯谌碌谌?工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器阻感負(fù)載：波形阻感負(fù)載：波形電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日7電感反電勢(shì)負(fù)載：電路電感反電勢(shì)負(fù)載：電路基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯谌碌谌?工頻相控交直換流器工頻

4、相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日8電感反電勢(shì)負(fù)載：波形電感反電勢(shì)負(fù)載：波形00.0050.010.01510.50.511.11.1vst ( )iLt ( )Edt ( )vLt ( ).020t基本原理：?jiǎn)蜗喟氩ú豢卣骰驹恚簡(jiǎn)蜗喟氩ú豢卣鞯谌碌谌?工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日9單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日10單相橋式

5、全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日11單相橋式全波不控整流器：電壓、電流波形單相橋式全波不控整流器：電壓、電流波形第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日12單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日13單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換

6、流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日14單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日15單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日16單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器11() cosssPV IssSV I1111() cos()PFcos

7、ssssssV IIPSV II1()PFDPFssIIDPF電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日17單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日18單相橋式全波不控整流器單相橋式全波不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日19三相橋式不控整流器：電路三相橋式不控整流器：電路第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子

8、技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日20三相橋式不控整流器：直流輸出波形三相橋式不控整流器：直流輸出波形第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日21三相橋式不控整流器三相橋式不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日22三相橋式不控整流器三相橋式不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電流間斷電流間斷電流連續(xù)電流連續(xù)電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日23三相橋式不控整流

9、器三相橋式不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日24三相橋式不控整流器三相橋式不控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日25單相半波可控整流器單相半波可控整流器第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器00.0050.010.0150.020.02510.50.51vst ( )i t ( )vdt ( )vDt ( )t電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日26單相半波可控整

10、流單相半波可控整流第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器00.0050.010.01510.50.51vst ( )iLt ( )vRt ( )vLt ( )vdt ( )t電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日27三相橋式可控整流三相橋式可控整流器：電路圖三相橋式可控整流器：電路圖第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日28第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相橋式換流器的優(yōu)點(diǎn)三相橋式換流器的優(yōu)點(diǎn) 晶閘管承受的電壓峰值較低晶閘管承受的電壓峰值較低 換流變

11、壓器容量較小換流變壓器容量較小 換流變壓器接線較簡(jiǎn)單換流變壓器接線較簡(jiǎn)單 晶閘管的伏安容量較小晶閘管的伏安容量較小 直流電壓紋波較小直流電壓紋波較小晶閘管的利用率高晶閘管的利用率高變壓器的利用率高變壓器的利用率高電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日29第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器晶閘管導(dǎo)通條件晶閘管導(dǎo)通條件 正向偏置正向偏置 合適的觸發(fā)信號(hào)合適的觸發(fā)信號(hào)電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日30第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器晶閘管關(guān)斷條件晶閘管關(guān)斷條件 通過的電流小于某一值通過的電流小于

12、某一值 偏置電壓為零或?yàn)樨?fù)值并保持一段時(shí)間偏置電壓為零或?yàn)樨?fù)值并保持一段時(shí)間電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日31第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相橋式換流器中重要的量三相橋式換流器中重要的量 交流側(cè)相電壓交流側(cè)相電壓： vA、 vB、 vC 晶閘管電壓晶閘管電壓： vT1 vT6 vd vP vN：直流側(cè)電壓：直流側(cè)電壓 Vd ：換流器直流輸出電壓：換流器直流輸出電壓 晶閘管電流：晶閘管電流： i1 i6 交流側(cè)電流：交流側(cè)電流： iA、 iB、 iC橋交流端對(duì)橋交流端對(duì) “n”點(diǎn)電位點(diǎn)電位“P”、“N”點(diǎn)之間的電位差點(diǎn)之間的電位差T1

13、 T6陽極陰極之間電壓陽極陰極之間電壓vd 的平均值的平均值電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日32第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器交流側(cè)電源線電壓過零點(diǎn)交流側(cè)電源線電壓過零點(diǎn)vAC 過零點(diǎn)過零點(diǎn)vBA 過零點(diǎn)過零點(diǎn)vCB 過零點(diǎn)過零點(diǎn)vBA 過零點(diǎn)過零點(diǎn)vCB 過零點(diǎn)過零點(diǎn)計(jì)時(shí)起點(diǎn)計(jì)時(shí)起點(diǎn)vAC 過零點(diǎn)過零點(diǎn)電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日33第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相橋式換流器中晶閘管的觸發(fā)三相橋式換流器中晶閘管的觸發(fā)觸發(fā)觸發(fā)T1前導(dǎo)通前導(dǎo)通1 TACvvv18010ACT

14、vvv電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日34第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器觸發(fā)滯后角觸發(fā)滯后角a a1aP13aP3電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日35第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器觸發(fā)滯后角與開通滯后角觸發(fā)滯后角與開通滯后角a a 理想情況下，理想情況下，a a1 a a6 相等，記為相等，記為a a 觸發(fā)滯后角：觸發(fā)脈沖時(shí)刻觸發(fā)滯后角：觸發(fā)脈沖時(shí)刻 P 與與 C 間的電角度間的電角度 開通滯后角：晶閘管開通時(shí)刻開通滯后角：晶閘管開通時(shí)刻 T 與與 C 間的電角度間的電角度正常運(yùn)

15、行情況下：正常運(yùn)行情況下： 開通滯后角開通滯后角 觸發(fā)滯后角觸發(fā)滯后角電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日36第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相可控整流器的直流電壓（三相可控整流器的直流電壓（a a 變化，變化，u 0 0）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日37第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相可控整流器的直流電壓（三相可控整流器的直流電壓（a a 0 0，u 0 0）6606600=2cos d2sin23 2 1.353LLLLLLdLLLLAVVVAVVV 電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用

16、電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日38第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相可控整流器的直流電壓（三相可控整流器的直流電壓（a a 0 0，u 0 0）660=2cos d2sincos2cos63 2 cos1.35coscos3LLLLLLdLLLLdAVVVAVVVVaaa aaaaa電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日39第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相可控整流器換相過程三相可控整流器換相過程換相前換相前換相中換相中換相后換相后電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日40

17、第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器三相可控整流器換相過程（局部電路）三相可控整流器換相過程（局部電路）換相前換相前換相中換相中換相后換相后電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日41換相中換相中第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器iAiC整流器換相過程（整流器換相過程（T5 T1 ）dddd; CAssACACAuCduiiLLvvvttiiiIidd()ddd22sindudussACusACLLiIiLLvttiLvVtt22coscos222: 0; cos2LLLLussLLAusVVitAtALXVtiiAXaa 22(co

18、scos)22AusLLssiiItVIXa電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日42第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器整流器換相過程（整流器換相過程（T5 T1 ）短路電流直流分量短路電流直流分量短路電流強(qiáng)制分量短路電流強(qiáng)制分量?jī)上喽搪冯妷簝上喽搪冯妷簱Q相開始換相開始換相結(jié)束換相結(jié)束電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日43第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器 iu ：換相電流（兩相短路電流）：換相電流（兩相短路電流） vAC ：換相電壓（兩相短路電壓）：換相電壓（兩相短路電壓） Xs ：換相電抗：

19、換相電抗 換相期間三晶閘管導(dǎo)通；非換相期間兩晶換相期間三晶閘管導(dǎo)通；非換相期間兩晶閘管導(dǎo)通閘管導(dǎo)通換相過程：六個(gè)電子開關(guān)輪流工作換相過程：六個(gè)電子開關(guān)輪流工作電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日44第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器換相重疊角換相重疊角u 換相過程所經(jīng)歷的電角度換相過程所經(jīng)歷的電角度 2 3工況下小于工況下小于 60 2arccos cos 2sdLLX IuVaa 電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日45第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器換相重疊角換相重疊角u其它參數(shù)不變的情況

20、下：其它參數(shù)不變的情況下： Id 、VLL 、 Xs 、 a a u 2arccos cos 2sdLLX IuVaa 電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日46第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器換相重疊角換相重疊角u（a a 變化時(shí)）變化時(shí)）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日47第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器換相角對(duì)直流輸出電壓的影響換相角對(duì)直流輸出電壓的影響Au電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日48第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器整流

21、器的換相壓降（整流器的換相壓降（a a 0 0，g g 0 0）12=2sin dcoscos()223 2 coscos()23coscos()sinsin222336uuLLLLuLLddsdsdsdudAVVuAVVuVuuuVLVIX IfL IR Iaaaa aaaaaaa等值換相電阻等值換相電阻電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日49第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器整流器的直流電壓（整流器的直流電壓（a a 0 0，u 0 0）0000 coscos()coscos2223coscosdddsdddu dVuuVuVXVIVR I

22、aaaaa等值換相電阻等值換相電阻電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日50第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器整流器的等值電路整流器的等值電路無相控理想空載電壓無相控理想空載電壓有相控理想空載電壓有相控理想空載電壓有相控帶載輸出電壓有相控帶載輸出電壓等值換相電阻等值換相電阻電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日51第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器整流器的直流電壓（整流器的直流電壓（a a 變化，變化，u 0 0）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日52第三章第三章

23、 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器間斷電流的影響間斷電流的影響電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日53第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器有源逆變工作方式有源逆變工作方式電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日54第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器有源逆變器電壓波形有源逆變器電壓波形 （a a 90）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日55第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器有源逆變器直流輸出電壓波形有源逆變器直流輸出電壓波形 （a a 90）電力電

24、子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日56第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器相控?fù)Q流器直流輸出電壓波形相控?fù)Q流器直流輸出電壓波形 （整流（整流逆變逆變）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日57第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器逆變器的觸發(fā)越前角逆變器的觸發(fā)越前角b b 與關(guān)斷越前角與關(guān)斷越前角g gb b ：晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻越前于相應(yīng)的線電壓過零：晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻越前于相應(yīng)的線電壓過零點(diǎn)的電角度，點(diǎn)的電角度， b b 180 a ag g ：晶閘管關(guān)斷時(shí)刻到相應(yīng)的線電壓過零點(diǎn)的電：晶閘管關(guān)斷時(shí)刻到相應(yīng)的

25、線電壓過零點(diǎn)的電角度，又稱為熄弧角角度，又稱為熄弧角電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日58第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器逆變器的直流輸出電壓（逆變器的直流輸出電壓（反電壓反電壓）00000 coscos()coscos2223coscoscosdddsddds dds dVuuVuVXVIVR IVR Igggggb電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日59第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器逆變器的直流電壓（逆變器的直流電壓（a a 90 90 ，u 0 0） 將逆變器電壓波形旋轉(zhuǎn)將逆變器電

26、壓波形旋轉(zhuǎn)180180 g g a a ，u u 得到得到Vd 的負(fù)值的負(fù)值電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日60第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器逆變器換相過程（逆變器換相過程（T5 T1 ）122222(coscos)cos()coscoscoscos()cos22ussssLLssiiItItItIutVIXabbgiA電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日61第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器晶閘管電壓波形（逆變器：晶閘管電壓波形（逆變器：T1）電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用2022年年5月月29日日62第三章第三章 工頻相控交直換流器工頻相控交直換流器逆變器的關(guān)斷越前角與換相失敗逆變器的關(guān)斷越前角與換相失敗 g