可控整流器與有源逆變器培訓(xùn)課程課件

第2章可控整流器與有源逆變器第2章可控整流器與有源逆變器1本章主要內(nèi)容整流器的結(jié)構(gòu)形式、工作原理，分析整流器的工作波形，整流器各參數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系和設(shè)計(jì)方法;整流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)的工作原理、工作波形。變壓器漏抗對(duì)整流器的影響、整流器帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的機(jī)械特性、觸發(fā)電路等內(nèi)容。

本章主要內(nèi)容22.1簡(jiǎn)介可控整流器的交流側(cè)接有工頻交流電源，輸出的直流電壓平均值Ud可以從正的最大值到負(fù)的最大值連續(xù)可控，但可控整流器的直流電流id的方向不能改變。其中，第一象限上Ud與Id均為正值，處于整流運(yùn)行狀態(tài)，能量從交流側(cè)輸向直流側(cè)，此時(shí)電路稱作整流器。在第四象限內(nèi)Id仍為正，Ud變負(fù)，處于逆變運(yùn)行狀態(tài)，能量是從直流側(cè)輸向交流側(cè)，此時(shí)電路稱作逆變器。2.1簡(jiǎn)介可控整流器的交流側(cè)接有工頻交流電源，輸3工頻可控整流器工頻可控整流器42.2單相半波可控整流器2.2單相半波可控整流器52.2.1電阻性負(fù)載1.工作原理在實(shí)際應(yīng)用中，某些負(fù)載基本上是電阻性的，如電阻加熱爐、電解和電鍍等。電阻性負(fù)載的特點(diǎn)是電壓與電流成正比，波形相同并且同相位，電流可以突變。首先假設(shè)以下幾點(diǎn)：(1)開關(guān)元件是理想的，即開關(guān)元件(晶閘管)導(dǎo)通時(shí)，通態(tài)壓降為零，關(guān)斷時(shí)電阻為無(wú)窮大；(2)變壓器是理想的，即變壓器漏抗為零，繞組的電阻為零、勵(lì)磁電流為零。2.2.1電阻性負(fù)載1.工作原理6單相半波可控整流器圖和工作波形(電阻性負(fù)載)單相半波可控整流器圖和工作波形(電阻性負(fù)載)7變壓器T起變換電壓和隔離的作用，在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在ωt=α處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓u2。在ωt=π時(shí)刻，電源電壓過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。在電源電壓負(fù)半波，uAK＜0，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒有輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期，直流輸出電壓ud和負(fù)載電流id的波形相位相同。變壓器T起變換電壓和隔離的作用，在電源電壓正半波，晶閘管承受8通過改變觸發(fā)角α的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然α=180o時(shí)，Ud=0。由于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，故稱“半波”整流。通過改變觸發(fā)角α的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載9(1)觸發(fā)角α與導(dǎo)通角θ觸發(fā)角α也稱觸發(fā)延遲角或控制角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到導(dǎo)通時(shí)止之間的電角度。導(dǎo)通角θ，是指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載情況下(1)觸發(fā)角α與導(dǎo)通角θ10(2)移相與移相范圍移相是指改變觸發(fā)脈沖ug出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角α的大小。移相范圍是指觸發(fā)脈沖ug的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。(2)移相與移相范圍11式中Ih—總諧波電流有效值輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。逆變時(shí)由于，但是變壓器漏感會(huì)引起電網(wǎng)波形畸變，出現(xiàn)電壓缺口，使du/dt加大，影響其他負(fù)載；實(shí)際應(yīng)用中，串平波電抗器使電動(dòng)機(jī)在工作范圍內(nèi)保持在電流連續(xù)狀態(tài)，提高直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬度。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反向陽(yáng)極電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)顯然功率因數(shù)與α相關(guān)，α=0o時(shí)，cosφ=1。當(dāng)α≤30o時(shí)的工作情況與電阻性負(fù)載相同，輸出電壓ud波形、uT波形也相同。晶閘管VT1的陽(yáng)極與uu相接，VT1所接主電路電壓為+uu，觸發(fā)脈沖從0°至180°對(duì)應(yīng)的范圍為ωt1～ωt2。2換相期間的整流電壓(電感性負(fù)載加續(xù)流二極管)換相過程中，兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，在uvu電壓作用下產(chǎn)生短路電流ik，當(dāng)iu=0，iv=Id時(shí)，u相和v相之間完成了換相。2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路舉例來(lái)說，這個(gè)穩(wěn)定的能源可以是一個(gè)光電或風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)所轉(zhuǎn)換出來(lái)的電能，經(jīng)過逆變電路變換成三相交流電再連接到統(tǒng)一的電網(wǎng)中去。當(dāng)不為0時(shí)，諧波電壓與角相關(guān)由圖可見，當(dāng)從0~90變化時(shí)，ud的諧波幅值隨增大而增大，=90時(shí)諧波幅值最大；而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，但沒有觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通；(2)變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響，重點(diǎn)建立換相壓降、換相重疊角等概念，并掌握相關(guān)的計(jì)算，熟悉漏抗對(duì)整流電路工作情況的影響。2.基本數(shù)量關(guān)系(1)直流輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id直流輸出電壓平均值Ud:輸出電流平均值Id:式中Ih—總諧波電流有效值2.基本數(shù)量關(guān)系12(2)輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I輸出電壓有效值U:輸出電流有效值I:(2)輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I13(3)晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電流有效值單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過相同的電流，故其有效值相等，即：(3)晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電流有效值14(4)功率因數(shù)cosφ整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值式中P—變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2R

S—變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2(5)晶閘管承受的最大正反向電壓Um由圖2-2(f)可以看出晶閘管承受的最大正反向電壓Um是相電壓峰值。(4)功率因數(shù)cosφ15〖例2-1〗如圖所示單相半波可控整流器，電阻性負(fù)載，電源電壓U2為220V，要求的直流輸出電壓為50V，直流輸出平均電流為20A試計(jì)算：(1)晶閘管的控制角。(2)輸出電流有效值。(3)電路功率因數(shù)。(4)晶閘管的額定電壓和額定電流?！祭?-1〗如圖所示單相半波可控整流器，電阻性負(fù)載，電源電16可控整流器與有源逆變器培訓(xùn)課程課件17解(1)則α=90o(2)Ω當(dāng)α=90o時(shí)，輸出電流有效值(3)解(1)18(4)晶閘管電流有效值IT與輸出電流有效值相等，即：則

取2倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：（5）晶閘管承受的最高電壓：考慮(2~3)倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以選取滿足要求的晶閘管。

(4)晶閘管電流有效值IT與輸出電流有效值相等，即：192.2.2電感性負(fù)載1.工作原理電感性負(fù)載通常是電機(jī)的勵(lì)磁線圈和負(fù)載串聯(lián)電抗器等。當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)對(duì)負(fù)載電流的變化有阻止作用，使得負(fù)載電流不能突變。當(dāng)電流增大時(shí)，電感吸收能量?jī)?chǔ)能，電感的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流增大；當(dāng)電流減小時(shí)，電感釋放出能量，感應(yīng)電勢(shì)阻止電流的減小，輸出電壓、電流有相位差。2.2.2電感性負(fù)載1.工作原理20單相半波可控整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載)

單相半波可控整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載)21在ωt=0到α期間，晶閘管陽(yáng)極和陰極之間的電壓uAK大于零，但晶閘管門極沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。在ωt=α?xí)r，門極有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓ud=u2。當(dāng)ωt=π時(shí)，交流電壓u2過零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓uAK仍大于零，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周。在ωt=0到α期間，晶閘管陽(yáng)極和陰極之間的電壓uAK大于零，22晶閘管承受最大反向電壓Um是相電壓峰值，晶閘管承受最大正向電壓是。由三相橋構(gòu)成的有源逆變電路5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。變壓器二次側(cè)流過單方向的電流，存在直流磁化、利用率低的問題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。(2)反電勢(shì)電感性負(fù)載的情況(1)觸發(fā)電路工作不可靠。同步電壓的選取結(jié)果見表。在ωt2時(shí)刻發(fā)生的一相晶閘管導(dǎo)通變換為另一相晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換相。將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間：電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性S—變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電流流過，從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相半波得到了改善。5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，但沒有觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通；在VT3導(dǎo)通期間VT1兩端電壓uT1=uu-uw=uuw。直到V5基極電位ub5>-E1，V5又重新導(dǎo)通。在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：(1)晶閘管的控制角。(1)觸發(fā)電路工作不可靠。2.數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值Ud為從Ud的波形可以看出，由于電感負(fù)載的存在，電源電壓由正到負(fù)過零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減??；當(dāng)大電感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，則id也很小。所以，實(shí)際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。晶閘管承受最大反向電壓Um是相電壓峰值，晶閘管承受最大正向電232.2.3電感性負(fù)載加續(xù)流二極管1.工作原理電源電壓正半波u2＞0，晶閘管電壓uAK＞0。在ωt=α處觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，負(fù)載上有輸出電壓和電流，續(xù)流二極管VDR承受反向電壓而處于斷態(tài)。電源電壓負(fù)半波u2＜0，通過續(xù)流二極管VDR使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷。電感的感應(yīng)電壓使VDR承受正向電壓導(dǎo)通續(xù)流，負(fù)載兩端的電壓僅為續(xù)流二極管的管壓降。如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)。2.2.3電感性負(fù)載加續(xù)流二極管1.工作原理24由以上分析可以看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可以起到提高輸出電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載相同為0～180o，且有α+θ=180o。由以上分析可以看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與25單相半波可控整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載加續(xù)流二極管)單相半波可控整流器圖和工作波形262.基本數(shù)量關(guān)系(1)輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id輸出電壓平均值Ud輸出電流平均值Id2.基本數(shù)量關(guān)系27(2)晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管的電流有效值IT晶閘管的電流平均值IdT

晶閘管的電流有效值IT(2)晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管的電流有效值IT28(3)續(xù)流二極管的電流平均值IdDR與續(xù)流二極管的電流有效值IDR(4)晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓均為電源電壓的峰值。

(3)續(xù)流二極管的電流平均值IdDR與續(xù)流二極管的電流有效29單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)一次。變壓器二次側(cè)流過單方向的電流，存在直流磁化、利用率低的問題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。

單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整302.3單相橋式全控整流器

2.3單相橋式全控整流器312.3.1電阻性負(fù)載

單相全控橋式整流器圖和工作波形(電阻性負(fù)載)

2.3.1電阻性負(fù)載單相全控橋式整流器圖和工作波形(電321.工作原理在電源電壓u2正半波，晶閘管VT1、VT4承受正向電壓。假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則在0～α區(qū)間由于四個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通，uAK1，4=1/2u2。在ωt=α處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4導(dǎo)通，電流沿a→VT1→R→VT4→b流通，此時(shí)負(fù)載上輸出電壓ud=u2。電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，處于關(guān)斷狀態(tài)，到ωt=π時(shí)，因電源電壓過零，晶閘管VT1、VT4陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。

1.工作原理33在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，在π～π+α區(qū)間，uAK2，3=1/2u2，在ωt=π+α處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)通，電流沿b→VT3→R→VT2→a流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓ud=-u2。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT1、VT4上，使其處于關(guān)斷狀態(tài)。到ωt=2π，電源電壓再次過零，VT2、VT3陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。

在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，在π～π34單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。α=0o時(shí)，輸出電壓最高；α=180o時(shí)，輸出電壓最小。晶閘管承受最大反向電壓Um是相電壓峰值，晶閘管承受最大正向電壓是。負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電流流過，從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相半波得到了改善。變壓器二次繞組在正、負(fù)半周內(nèi)均有大小相等、方向相反的電流流過，從而改善了變壓器的工作狀態(tài)并提高了變壓器的有效利用率。

單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。α=0o352.基本數(shù)量關(guān)系(1)輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id輸出電壓平均值Ud為

輸出電流平均值Id為2.基本數(shù)量關(guān)系36顯然功率因數(shù)與α相關(guān)，α=0o時(shí)，cosφ=1。取2倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：2換相期間的整流電壓式中P—變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2Rα=0o時(shí)，Ud=1.三相半波共陰極可控整流電路自然換相點(diǎn)是三相電源相電壓正半周波形的交叉點(diǎn)，在各相相電壓的π/6處，即ωt1、ωt2、ωt3點(diǎn)，自然換相點(diǎn)之間互差2π/3，三相脈沖也互差120o。3單相橋式全控整流器而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性呈現(xiàn)出非線性，變軟。從上述波形圖可以看出晶閘管承受最大正向電壓是變壓器二次相電壓的峰值，UFM=U2，晶閘管承受最大反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值，URM=×U2=U2。根據(jù)疊加原理，先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)的電壓，其值為直到下一個(gè)周期的正半周。如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)。(3)晶閘管電流平均值第2章可控整流器與有源逆變器此值隨電路形式、工作電流大小、觸發(fā)角的不同而不同。在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，但沒有觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通；在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)電感性負(fù)載時(shí)舉例來(lái)說，這個(gè)穩(wěn)定的能源可以是一個(gè)光電或風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)所轉(zhuǎn)換出來(lái)的電能，經(jīng)過逆變電路變換成三相交流電再連接到統(tǒng)一的電網(wǎng)中去。到ωt=2π，電源電壓再次過零，VT2、VT3陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。(2)輸出電壓有效值U(3)輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2相同為

顯然功率因數(shù)與α相關(guān)，α=0o時(shí)，cosφ=1。(2)輸出37(4)晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管電流有效值IT

(5)功率因數(shù)cosφ顯然功率因數(shù)與α相關(guān)，α=0o時(shí)，cosφ=1。

(4)晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管電流有效值IT382.3.2電感性負(fù)載

1.工作原理電源電壓正半波，在ωt=α處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4，晶閘管VT1、VT4承受正向電壓，元件導(dǎo)通，電流沿a→VT1→L→R→VT4→b流通，此時(shí)負(fù)載上電壓ud=u2。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反向陽(yáng)極電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)ωt=π時(shí)，電源電壓自然過零，電感感應(yīng)電勢(shì)使晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。

2.3.2電感性負(fù)載1.工作原理39在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，但沒有觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通；在ωt=π+α處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)通，電流沿b→VT3→L→R→VT2→a流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓ud=-u2。此時(shí)VT1、VT4承受反向電壓由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3—直要導(dǎo)通到下一周期ωt=2π+α處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。

在電源電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正向電壓，但沒有觸40單相全控橋式整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載)

單相全控橋式整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載)41從波形可以看出α＞90o輸出電壓波形正負(fù)面積相同，平均值為零，所以移相范圍是0～90o?？刂平铅猎?～90o之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角θ≡π，導(dǎo)通角θ與控制角α無(wú)關(guān)。晶閘管承受的最大正、反向電壓Um=

從波形可以看出α＞90o輸出電壓波形正負(fù)面積相同，平均值為零422.基本數(shù)量關(guān)系(1)輸出電壓平均值Ud(2)輸出電流平均值Id和變壓器副邊電流I2

2.基本數(shù)量關(guān)系43(3)晶閘管的電流平均值IdT由于晶閘管輪流導(dǎo)電，所以流過每個(gè)晶閘管的平均電流只有負(fù)載上平均電流的一半。

(4)晶閘管的電流有效值IT

與通態(tài)平均電流

IT(AV)

(3)晶閘管的電流平均值IdT443.反電勢(shì)負(fù)載(1)反電勢(shì)電阻負(fù)載的情況在負(fù)載回路無(wú)電感時(shí)，反電勢(shì)電阻負(fù)載的特點(diǎn)是：當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值ud小于反電勢(shì)E時(shí)，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=u2，

晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載相比晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，δ稱作停止導(dǎo)電角。

3.反電勢(shì)負(fù)載45若α<δ時(shí)，觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即α=δ。單相全控橋電路圖和工作波形(反電勢(shì)無(wú)負(fù)載)

若α<δ時(shí)，觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。46當(dāng)α=120o時(shí)，Ud=0(1)m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk(k=1，2，3.在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過R1給電容C1充電，其上升速度比uTS波形慢，故VD1截止，uQ為電容反向充電波形。換相期間變壓器漏感LB兩端的電壓(1)輸出電壓平均值控制電壓uco單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為：(電感性負(fù)載加續(xù)流二極管)單相半波可控整流器電阻性負(fù)載情況下VT1通過的電流iT1與變壓器二次側(cè)u相電流波形相同，大小相等。(3)電路功率因數(shù)。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻，脈沖被移相。三相半波共陰極可控整流電路自然換相點(diǎn)是三相電源相電壓正半周波形的交叉點(diǎn)，在各相相電壓的π/6處，即ωt1、ωt2、ωt3點(diǎn)，自然換相點(diǎn)之間互差2π/3，三相脈沖也互差120o。3V時(shí)，VD15導(dǎo)通，B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14.單相雙半波電路m=2，三相半波m=3，三相橋式電路m=6(3)m增加時(shí)，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。為了可靠防止β進(jìn)入βmin區(qū)內(nèi)，在要求較高的場(chǎng)合，可在觸發(fā)電路中加一套保護(hù)線路，使β在減小時(shí)移不到βmin區(qū)內(nèi)，或在βmin處設(shè)置產(chǎn)生附加安全脈沖的裝置，萬(wàn)一當(dāng)工作脈沖移入βmin區(qū)內(nèi)時(shí)，則安全脈沖保證在βmin處觸發(fā)晶閘管，防止逆變失敗。大的可達(dá)200～300ms，折算到電角度約4～5；圖中第1、第4象限中的特性和第3、第2象限中的特性是分別屬于兩組整流電路的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。(2)反電勢(shì)電感性負(fù)載的情況若負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，此時(shí)負(fù)載性質(zhì)為反電動(dòng)勢(shì)電感性負(fù)載，電感不足夠大，輸出電流波形仍然斷續(xù)。在負(fù)載回路串接平波電抗器可以減小電流脈動(dòng)，如果電感足夠大，電流就能連續(xù)，在這種條件下其工作情況與電感性負(fù)載相同。單相全控橋式整流器主要適用于4kW左右的應(yīng)用場(chǎng)合，與單相半波可控整流器相比，整流電壓脈動(dòng)減小，每周期脈動(dòng)兩次。變壓器二次側(cè)流過正反兩個(gè)方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。

當(dāng)α=120o時(shí)，Ud=0(2)反電勢(shì)電感性負(fù)載的情況472.4三相半波可控整流電路

2.4三相半波可控整流電路482.4.1電阻性負(fù)載

1工作原理為了得到零線，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。

2.4.1電阻性負(fù)載

1工作原理49三相半波可控整流電路α=0o時(shí)的波形

可控整流器與有源逆變器培訓(xùn)課程課件50穩(wěn)定工作時(shí)，三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖互差120o，規(guī)定ωt=π/6為控制角α的起點(diǎn)，稱為自然換相點(diǎn)。三相半波共陰極可控整流電路自然換相點(diǎn)是三相電源相電壓正半周波形的交叉點(diǎn)，在各相相電壓的π/6處，即ωt1、ωt2、ωt3點(diǎn)，

自然換相點(diǎn)之間互差2π/3，三相脈沖也互差120o。在ωt1時(shí)刻觸發(fā)VT1，在ωt1～ωt2區(qū)間有uu＞uv、uu＞uw，u相電壓最高，VT1承受正向電壓而導(dǎo)通，輸出電壓ud＝uu。其他晶閘管承受反向電壓而不能導(dǎo)通。VT1通過的電流iT1與變壓器二次側(cè)u相電流波形相同，大小相等。

穩(wěn)定工作時(shí)，三個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖互差120o，規(guī)定ωt=π/51在ωt2時(shí)刻觸發(fā)VT2，在ωt2～ωt3區(qū)間

v相電壓最高，由于uu＜uv，VT2承受正向電壓而導(dǎo)通，ud＝uv。VT1兩端電壓uT1=uu-uv=uuv<0，晶閘管VT1承受反向電壓關(guān)斷。在VT2導(dǎo)通期間，VT1兩端電壓uT1=uu-uv=uuv。在ωt2時(shí)刻發(fā)生的一相晶閘管導(dǎo)通變換為另一相晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換相。在ωt3時(shí)刻觸發(fā)VT3，在ωt3～ωt4區(qū)間w相電壓最高，由于uv＜uw，VT3承受正向電壓而導(dǎo)通，ud＝uw。VT2兩端電壓

uT2=uv-uw=uvw<0，晶閘管VT2承受反向電壓關(guān)斷。在VT3導(dǎo)通期間VT1兩端電壓uT1=uu-uw=uuw。這樣在一周期內(nèi)，VT1只導(dǎo)通2π/3，在其余4π/3時(shí)間承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。

在ωt2時(shí)刻觸發(fā)VT2，在ωt2～ωt3區(qū)間v相電壓最高，52只有承受高電壓的晶閘管元件才能被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓ud波形是相電壓的一部分，每周期脈動(dòng)三次，是三相電源相電壓正半波完整包絡(luò)線，輸出電流id與輸出電壓ud波形相同(id=ud/R)。電阻性負(fù)載α=0o

時(shí)，VT1在VT2、VT3導(dǎo)通時(shí)僅承受反壓，隨著α的增加，晶閘管承受正向電壓增加；其他兩個(gè)晶閘管承受的電壓波形相同，僅相位依次相差120o。

只有承受高電壓的晶閘管元件才能被觸發(fā)導(dǎo)通，輸出電壓ud波形是53三相半波可控整流電路電阻負(fù)載α=30時(shí)的波形

三相半波可控整流電路電阻負(fù)載α=30時(shí)的波形54三相半波可控整流電路電阻負(fù)載α=60時(shí)的波形

三相半波可控整流電路電阻負(fù)載α=60時(shí)的波形55增大α，則整流電壓相應(yīng)減小。α=30o是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。當(dāng)α＜30o時(shí)，后一相的晶閘管導(dǎo)通使前一相的晶閘管關(guān)斷。當(dāng)α＞30o時(shí)，導(dǎo)通的晶閘管由于交流電壓過零變負(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)晶閘管都不導(dǎo)通，直到后一相的晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。從上述波形圖可以看出晶閘管承受最大正向電壓是變壓器二次相電壓的峰值，UFM=U2，晶閘管承受最大反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值，URM=×U2=U2。α=150o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0o～150o。

增大α，則整流電壓相應(yīng)減小。56換相期間變壓器漏感LB兩端的電壓根據(jù)逆變工作時(shí)，α=π-β，由于β越小，γ越大，考慮惡劣情況，設(shè)β=γ：當(dāng)ωt=π時(shí)，交流電壓u2過零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓uAK仍大于零，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截止。2換相期間的整流電壓(4)功率因數(shù)cosφ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，變壓器一次繞組接成三角形。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0～180o。顯然，α=90o時(shí)輸出電壓為零，所以移相范圍是0o～90o。α=120o時(shí)，輸出電壓為零Ud=0，因此三相全控橋式整流電路電阻性負(fù)載移相范圍為0o～120o。9晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性此時(shí)VT1、VT4承受反向電壓由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。以三相半波可控整流電路為例來(lái)討論換相過程，假設(shè)三相漏抗相等，忽略交流側(cè)的電阻，負(fù)載電感足夠大，則負(fù)載電流連續(xù)且平直。(1)反電勢(shì)電阻負(fù)載的情況在ωt2時(shí)刻發(fā)生的一相晶閘管導(dǎo)通變換為另一相晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換相。當(dāng)ωt=π時(shí)，交流電壓u2過零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓uAK仍大于零，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截止。由三相橋構(gòu)成的有源逆變電路將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間：2換相期間的整流電壓所以，仍為一條與up平行的直線，但絕對(duì)值比up小；α=120o時(shí)，輸出電壓為零Ud=0，因此三相全控橋式整流電路電阻性負(fù)載移相范圍為0o～120o。式中P—變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2R2數(shù)量關(guān)系(1)輸出電壓平均值Ud

α=30o是ud波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。因此，計(jì)算輸出電壓平均值Ud時(shí)應(yīng)分兩種情況進(jìn)行。1)α≤30o時(shí)

當(dāng)α=0o時(shí)，Ud=Ud0=1.17U22)α＞30o時(shí)當(dāng)α=150o時(shí)，Ud=0

換相期間變壓器漏感LB兩端的電壓2數(shù)量關(guān)系57(2)輸出電流平均值Id(3)晶閘管電流平均值IdT(4)晶閘管電流有效值IT1)α≤30o時(shí)

2)α＞30o時(shí)

(2)輸出電流平均值Id582.4.2電感性負(fù)載

1工作原理

當(dāng)α≤30o

時(shí)的工作情況與電阻性負(fù)載相同，輸出電壓ud波形、uT波形也相同。由于負(fù)載電感的儲(chǔ)能作用，輸出電流id是近似平直的直流波形，晶閘管中分別流過幅度Id、寬度2π/3的矩形波電流，導(dǎo)通角θ=120o。當(dāng)α＞30o

時(shí)，假設(shè)α=60o，VT1已經(jīng)導(dǎo)通，在u相交流電壓過零變負(fù)后，VT1在負(fù)載電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)作用下維持導(dǎo)通，輸出電壓ud＜0，直到VT2

被觸發(fā)導(dǎo)通，VT1承受反向電壓關(guān)斷，輸出電壓ud＝uv。顯然，α=90o時(shí)輸出電壓為零，所以移相范圍是0o～90o。

顯然，晶閘管承受的最大正反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值。

2.4.2電感性負(fù)載1工作原理59三相半波可控整流電路，電感性負(fù)載時(shí)的電路及α=60時(shí)的波形

三相半波可控整流電路，電感性負(fù)載時(shí)的電路及α=60時(shí)的波602數(shù)量關(guān)系(1)輸出電壓平均值

由于ud波形是連續(xù)的，所以計(jì)算輸出電壓Ud時(shí)只需一個(gè)計(jì)算公式α=0o時(shí)，Ud=1.17U2(2)輸出電流平均值

2數(shù)量關(guān)系61(3)晶閘管電流平均值

(4)晶閘管電流有效值

(5)晶閘管通態(tài)平均電流

(3)晶閘管電流平均值622.4.3三相半波共陽(yáng)極接法的可控整流電路把三只晶閘管的陽(yáng)極接成公共端連在一起就構(gòu)成了共陽(yáng)極接法的三相半波可控整流電路，由于陰極不同電位，要求三相的觸發(fā)電路必須彼此絕緣。由于晶閘管只有在陽(yáng)極電位高于陰極電位時(shí)才能導(dǎo)通，因此晶閘管只在相電壓負(fù)半周被觸發(fā)導(dǎo)通，換相總是換到陰極更負(fù)的那一相。下圖給出了共陽(yáng)極接法的三相半波可控整流和α=30o時(shí)的工作波形。

2.4.3三相半波共陽(yáng)極接法的可控整流電路63三相半波可控整流電路共陽(yáng)極接法及波形

三相半波可控整流電路共陽(yáng)極接法及波形642.5三相全控橋式整流電路

三相半波可控整流的變壓器存在直流磁化的問題，造成變壓器發(fā)熱和利用率下降。三相全控橋式整流電路是由三相半波可控整流電路演變而來(lái)，它可看作是三相半波共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共陽(yáng)極接法(VT4，VT6，VT2)的串聯(lián)組合，

2.5三相全控橋式整流電路三相半波可控整流的變壓器652.5.1電阻性負(fù)載

1工作原理三相全控整流電路中共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和共陽(yáng)極接法(VT4，VT6，VT2)的控制角α分別與三相半波可控整流電路共陰極接法和共陽(yáng)極接法相同。在一個(gè)周期內(nèi)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6。

三相橋式全控整流電路

2.5.1電阻性負(fù)載1工作原理三相橋式全控整流66將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間：

時(shí)段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ輸出電壓uuvuuWuvwuvvuwuuvv導(dǎo)通晶閘管VT6VT1VT1VT2VT2VT3VT3VT4VT4VT5VT5VT6將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間：時(shí)段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ輸出電壓u67三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載α=0時(shí)的波形

三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載α=0時(shí)的波形68三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載α=60時(shí)的波形

三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載α=60時(shí)的波形693三相半波共陽(yáng)極接法的可控整流電路(3)輸出電壓ud由六段線電壓組成，每周期脈動(dòng)六次，每周期脈動(dòng)頻率為300HZ。大的可達(dá)200～300ms，折算到電角度約4～5；6變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響整流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)的工作原理、工作波形。6．為滿足反并聯(lián)可逆電路的要求，觸發(fā)電路應(yīng)有αmin、βmin限制。2)α＞30o時(shí)由于電感電流不能突變，因此換相過程不能瞬時(shí)完成。大的可達(dá)200～300ms，折算到電角度約4～5；S—變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2(4)晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管電流有效值IT5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。(2)對(duì)于三相橋式電路，m=6，三相橋式電路等效為相電壓為的六相半波整流電路，1)α≤30o時(shí)單相半波可控整流器圖和工作波形(電感性負(fù)載)(5)諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。控制電壓uco加在V4基極上，觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次輸出，經(jīng)整流提供。在ωt2時(shí)刻觸發(fā)VT2，在ωt2～ωt3區(qū)間v相電壓最高，由于uu＜uv，VT2承受正向電壓而導(dǎo)通，ud＝uv。將α=90o確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有90o的移相范圍。當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)對(duì)負(fù)載電流的變化有阻止作用，使得負(fù)載電流不能突變。三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載α=90時(shí)的波形

3三相半波共陽(yáng)極接法的可控整流電路三相橋式全控整流電路帶70從上述分析可以總結(jié)出三相全控橋式整流電路的工作特點(diǎn)：(1)任何時(shí)候共陰、共陽(yáng)極組各有一只元件同時(shí)導(dǎo)通才能形成電流通路。(2)共陰極組晶閘管VT1、VT3、VT5，按相序依次觸發(fā)導(dǎo)通，相位相差120o，共陽(yáng)極組晶閘管VT2、VT4、VT6，相位相差120o，同一相的晶閘管相位相差180o。每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角120o；(3)輸出電壓ud由六段線電壓組成，每周期脈動(dòng)六次，每周期脈動(dòng)頻率為300HZ。(4)晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，它只與晶閘管導(dǎo)通情況有關(guān)，其波形由3段組成：一段為零(忽略導(dǎo)通時(shí)的壓降)，兩段為線電壓。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。(5)變壓器二次繞組流過正負(fù)兩個(gè)方向的電流，消除了變壓器的直流磁化，提高了變壓器的利用率。

從上述分析可以總結(jié)出三相全控橋式整流電路的工作特點(diǎn)：71(6)對(duì)觸發(fā)脈沖寬度的要求：整流橋開始工作時(shí)以及電流中斷后，要使電路正常工作，需保證應(yīng)同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖，常用的方法有兩種：一種是寬脈沖觸發(fā)，它要求觸發(fā)脈沖的寬度大于60o(一般為80o～100o)，另一種是雙窄脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)一個(gè)晶閘管時(shí)，向下一個(gè)序號(hào)的晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大，易使脈沖變壓器飽和，所以多采用雙窄脈沖觸發(fā)。

電阻性負(fù)載α≤60o時(shí)的ud波形連續(xù)，α＞60o時(shí)ud波形斷續(xù)。α=120o時(shí)，輸出電壓為零Ud=0，因此三相全控橋式整流電路電阻性負(fù)載移相范圍為0o～120o?？梢钥闯?，晶閘管元件兩端承受的最大正反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值

(6)對(duì)觸發(fā)脈沖寬度的要求：整流橋開始工作時(shí)以及電流中斷后722參數(shù)計(jì)算由于α=60o是輸出電壓Ud波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)，輸出電壓平均值應(yīng)分兩種情況計(jì)算：(1)α≤60o當(dāng)α=0o時(shí)，Ud=Ud

0=2.34U2(2)α＞60o當(dāng)α=120o時(shí)，Ud=0

2參數(shù)計(jì)算732.5.2電感性負(fù)載

1工作原理當(dāng)α≤60o時(shí)電感性負(fù)載的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣；區(qū)別在于由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。

α＞60o時(shí)電感性負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，由于負(fù)載電感感應(yīng)電勢(shì)的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。圖2-18為帶電感性負(fù)載α=90o時(shí)的波形，可以看出，α=90o時(shí)，ud波形上下對(duì)稱，平均值為零，因此帶電感性負(fù)載三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為90。

2.5.2電感性負(fù)載1工作原理74三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載α=0時(shí)的波形

三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載α=0時(shí)的波形75三相橋式整流電路帶電感性負(fù)載，

α=90時(shí)的波形

三相橋式整流電路帶電感性負(fù)載，α=90時(shí)的波形762參數(shù)計(jì)算(1)輸出電壓平均值由于ud波形是連續(xù)的，

α=0o時(shí)，Ud0=2.34U2。(2)輸出電流平均值

2參數(shù)計(jì)算77(3)晶閘管電流平均值

(4)晶閘管電流有效值

(5)晶閘管額定電流

(6)變壓器二次電流有效值

(3)晶閘管電流平均值78在反電勢(shì)電感性負(fù)載時(shí)

在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)電感性負(fù)載時(shí)

在反電勢(shì)電感性負(fù)載時(shí)792.5.3其他形式的大功率可控整流電路

雙反星形可控整流電路在電解電鍍等工業(yè)中，常常使用低電壓大電流(例如幾十伏，幾千至幾萬(wàn)安)可調(diào)直流電源。由于三相橋式整流電路有2倍的晶閘管壓降，因此常常使用雙反星形可控整流電路

2.5.3其他形式的大功率可控整流電路雙反星形可控整流80多重化整流電路整流裝置功率很大時(shí)，所產(chǎn)生的諧波、無(wú)功功率等對(duì)電網(wǎng)的干擾也隨之加大，為減輕干擾，可采用多重化整流電路。

并聯(lián)多重連接的12脈波整流電路

多重化整流電路并聯(lián)多重連接的12脈波整流電路812.6變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響

前面我們介紹的各種整流電路都是在理想工作狀態(tài)下的工作情況，即假設(shè)：(1)變壓器的漏抗、繞組電阻和勵(lì)磁電流都可忽略；(2)晶閘管元件是理想的。但實(shí)際的交流供電電源總存在電源阻抗，如電源變壓器的漏電抗、導(dǎo)線電阻以及為了限制短路電流而加上的交流進(jìn)線電抗器等。由于電感電流不能突變，因此換相過程不能瞬時(shí)完成。

2.6變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響821換相過程與換相重疊角

以三相半波可控整流電路為例來(lái)討論換相過程，假設(shè)三相漏抗相等，忽略交流側(cè)的電阻，負(fù)載電感足夠大，則負(fù)載電流連續(xù)且平直。以晶閘管從u相換到v相為例，VT1已導(dǎo)通。當(dāng)α=30°時(shí)觸發(fā)VT2，由于變壓器漏抗的作用，VT1不立即關(guān)斷，u相電流iu=Id-ik逐漸減小到零；VT2導(dǎo)通，iv=0逐漸增加到Id。換相過程中，兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，在

uvu電壓作用下產(chǎn)生短路電流ik，當(dāng)

iu=0，iv=Id時(shí)，u相和v相之間完成了換相。

1換相過程與換相重疊角83變壓器漏感對(duì)整流電路的影響

變壓器漏感對(duì)整流電路的影響842換相期間的整流電壓換相回路電壓平衡方程換相期間變壓器漏感LB兩端的電壓

換相期間輸出電壓2換相期間的整流電壓853換相壓降由波形可以看出：與不考慮變壓器漏抗的情況比較，整流電壓波形少了一塊陰影部分，缺少部分為：式中

XB—漏感為L(zhǎng)B的變壓器每相折算到二次側(cè)的漏電抗，

單相雙半波電路m=2，三相半波m=3，三相橋式電路m=6

3換相壓降86這里需要特別說明的是對(duì)于單相全控橋，換相壓降的計(jì)算上述通式不成立，因?yàn)閱蜗嗳貥螂m然每周期換相2次(m=2)，但換相過程中ik是從-Id增加到Id，所以對(duì)式(2-50)中的Id應(yīng)該帶入2Id，故對(duì)于單相全控橋有：

這里需要特別說明的是對(duì)于單相全控橋，換相壓降的計(jì)算上述通式不874換相重疊角γ由式(2-48)可得對(duì)上式兩邊積分，可得顯然，當(dāng)α一定時(shí)，XB、Id增大，則γ增大，換流時(shí)間增大；XB

、Id一定時(shí)，γ隨α角的增大而減小。

4換相重疊角γ88(1)對(duì)于單相全控橋，與前面對(duì)換相壓降的討論一樣，所以對(duì)于單相全控橋有m=2，Id應(yīng)該帶入2Id，故有

(2)對(duì)于三相橋式電路，m=6，三相橋式電路等效為相電壓為的六相半波整流電路，

變壓器漏感LB的存在可以限制短路電流，限制電流變化率di/dt

。但是變壓器漏感會(huì)引起電網(wǎng)波形畸變，出現(xiàn)電壓缺口，使du/dt加大，影響其他負(fù)載；而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。

可控整流器與有源逆變器培訓(xùn)課程課件89整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值(1)輸出電壓平均值9晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性由于晶閘管只有在陽(yáng)極電位高于陰極電位時(shí)才能導(dǎo)通，因此晶閘管只在相電壓負(fù)半周被觸發(fā)導(dǎo)通，換相總是換到陰極更負(fù)的那一相。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。到ωt=2π，電源電壓再次過零，VT2、VT3陽(yáng)極電流也下降為零而關(guān)斷。當(dāng)α=120o時(shí)，Ud=0可控整流電路在逆變運(yùn)行時(shí)，外接的直流電源就會(huì)通過晶閘管電路形成短路，或者使可控整流電路的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，由于逆變電路的內(nèi)阻很小，將出現(xiàn)極大的短路電流流過晶閘管和負(fù)載，這種情況稱為逆變失敗，或稱為逆變顛覆。+E1電源通過R11提供給V5一個(gè)足夠大的基極電流，使V5飽和導(dǎo)通。根據(jù)逆變工作時(shí)，α=π-β，由于β越小，γ越大，考慮惡劣情況，設(shè)β=γ：在ωt1時(shí)刻觸發(fā)VT1，在ωt1～ωt2區(qū)間有uu＞uv、uu＞uw，u相電壓最高，VT1承受正向電壓而導(dǎo)通，輸出電壓ud＝uu。單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過相同的電流，故其有效值相等，即：在ωt3時(shí)刻觸發(fā)VT3，在ωt3～ωt4區(qū)間w相電壓最高，由于uv＜uw，VT3承受正向電壓而導(dǎo)通，ud＝uw。VT1兩端電壓uT1=uu-uv=uuv<0，晶閘管VT1承受反向電壓關(guān)斷。當(dāng)uco為0，α=90，則輸出電壓為0；同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電，使V5基極電位逐漸上升。Idmin是最小連續(xù)電流值，一般取Idmin==(5％～10％)Id同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖2.7有源逆變電路

整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值2.7902.7.1逆變的概念

前面我們介紹的各種可控整流電路都工作在整流狀態(tài)，是將交流電能變換成直流電提供給負(fù)載。逆變是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，是整流的逆過程，是將直流電能變換成交流電回饋電網(wǎng)。上述的電路也可以工作在逆變狀態(tài)。以三相全控橋式電路為例，這時(shí)電流Id仍保持與整流運(yùn)行狀態(tài)相同的流動(dòng)方向，但Ud改變了極性，功率由直流側(cè)流向可控整流電路的交流側(cè)電網(wǎng)。三相可控整流電路的這種逆變模式的工作狀態(tài)，只有如圖所示在直流側(cè)存在一個(gè)穩(wěn)定的能源時(shí)才是有可能的。注意，兩個(gè)電源的不能形成順向串聯(lián)。

2.7.1逆變的概念前面我們介紹的各種可控整流電路都工91由三相橋構(gòu)成的有源逆變電路

由三相橋構(gòu)成的有源逆變電路92舉例來(lái)說，這個(gè)穩(wěn)定的能源可以是一個(gè)光電或風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)所轉(zhuǎn)換出來(lái)的電能，經(jīng)過逆變電路變換成三相交流電再連接到統(tǒng)一的電網(wǎng)中去。逆變可以節(jié)能、提高系統(tǒng)性能的作用。如：有軌電車的制動(dòng)、吊車的下放貨物、電氣可逆調(diào)速系統(tǒng)等。逆變按照負(fù)載是否為交流電源分為有源逆變和無(wú)源逆變。如果把變換器的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去，稱作有源逆變。如果變換器的交流側(cè)不與電網(wǎng)連接，而直接接到普通負(fù)載，稱作無(wú)源逆變。

舉例來(lái)說，這個(gè)穩(wěn)定的能源可以是一個(gè)光電或風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)所轉(zhuǎn)換出932.7.2三相橋式有源逆變電路

假設(shè)電感足夠大，直流電流近似為一個(gè)恒定值，為直流反電勢(shì)電感負(fù)載。為實(shí)現(xiàn)有源逆變必須使控制角α＞90°，Ud為負(fù)，電源E極性與圖中一致，并且有。無(wú)論在整流狀態(tài)或逆變狀態(tài)，晶閘管總是受正向電壓時(shí)才能被觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管的導(dǎo)電順序不變；處于關(guān)斷狀態(tài)的晶閘管承受正向電壓的時(shí)間比在整流運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。

2.7.2三相橋式有源逆變電路94三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形

三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形95逆變狀態(tài)的控制角為逆變角β：輸出直流電壓的平均值如果考慮變壓器的漏抗，則有：輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即逆變狀態(tài)的控制角為逆變角β：96每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2π/3，故流過晶閘管的電流有效值為從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為:當(dāng)逆變工作時(shí)，故Pd為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：

每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2π/3，故流過晶閘管的電流有效值為972.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制

1逆變失敗可控整流電路在逆變運(yùn)行時(shí)，外接的直流電源就會(huì)通過晶閘管電路形成短路，或者使可控整流電路的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，由于逆變電路的內(nèi)阻很小，將出現(xiàn)極大的短路電流流過晶閘管和負(fù)載，這種情況稱為逆變失敗，或稱為逆變顛覆。

2.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制98造成逆變失敗的原因：(1)觸發(fā)電路工作不可靠。不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配觸發(fā)脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等。(2)晶閘管發(fā)生故障。器件失去阻斷能力，或器件不能導(dǎo)通。(3)交流電源異常。在逆變工作時(shí)，電源發(fā)生缺相或突然消失而造成逆變失敗。(4)換相裕量角不足，引起換相失敗。應(yīng)考慮變壓器漏抗引起的換相重疊角、晶閘管關(guān)斷時(shí)間等因素的影響。

造成逆變失敗的原因：99交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響

交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響1002最小逆變角β確定的方法最小逆變角β的大小要考慮以下因素：(1)換相重疊角γ。此值隨電路形式、工作電流大小、觸發(fā)角的不同而不同。即根據(jù)逆變工作時(shí)，α=π-β，由于β越小，γ越大，考慮惡劣情況，設(shè)β=γ：(2)晶閘管關(guān)斷時(shí)間tq所對(duì)應(yīng)的電角度δ。大的可達(dá)200～300ms，折算到電角度約4～5；

2最小逆變角β確定的方法101(3)安全裕量角θ′考慮到脈沖調(diào)整時(shí)不對(duì)稱、電網(wǎng)波動(dòng)、畸變與溫度等影響，還必須留一個(gè)安全裕量角，一般取θ′為10左右。綜上所述，最小逆變角為：為了可靠防止β進(jìn)入βmin區(qū)內(nèi)，在要求較高的場(chǎng)合，可在觸發(fā)電路中加一套保護(hù)線路，使β在減小時(shí)移不到βmin區(qū)內(nèi)，或在βmin處設(shè)置產(chǎn)生附加安全脈沖的裝置，萬(wàn)一當(dāng)工作脈沖移入βmin區(qū)內(nèi)時(shí)，則安全脈沖保證在βmin處觸發(fā)晶閘管，防止逆變失敗。

(3)安全裕量角θ′1022.8晶閘管觸發(fā)電路

2.8晶閘管觸發(fā)電路1032.8.1晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求

1.觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。2.觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足要求的移相范圍。3．觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步。4．觸發(fā)脈沖的應(yīng)有足夠的寬度，脈沖前沿陡度應(yīng)大于1A/us。5．為滿足三相全控橋的要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。6．為滿足反并聯(lián)可逆電路的要求，觸發(fā)電路應(yīng)有αmin、βmin

限制。

2.8.1晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的要求1042.8.2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路

2.8.2同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路1051脈沖形成與放大環(huán)節(jié)脈沖形成環(huán)節(jié)由V4、V5構(gòu)成；放大環(huán)節(jié)由V7、V8組成?？刂齐妷簎co加在V4基極上，觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次輸出，經(jīng)整流提供。

1脈沖形成與放大環(huán)節(jié)106當(dāng)V4的基極電壓uco=0時(shí)，V4截止。+E1電源通過R11提供給V5一個(gè)足夠大的基極電流，使V5飽和導(dǎo)通。所以V5集電極電壓接近于-E1，V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài)，無(wú)脈沖輸出。電源+E1經(jīng)R9、V5的發(fā)射極到-E1對(duì)電容C3充電，充滿后電容兩端電壓接近2E1，極性如圖所示。當(dāng)uco≥0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通。A點(diǎn)電位從+E1突降到1V，由于電容C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位也突降到-2E1，V5基射極反偏置，V5立即截止。它的集電極電壓由-E1迅速上升到鉗位電壓2.1V時(shí)，使得V7、V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。同時(shí)電容C3由+E1經(jīng)R11、VD4、V4放電并反向充電，使V5基極電位逐漸上升。直到V5基極電位ub5>-E1，V5又重新導(dǎo)通。這時(shí)V5集電極電壓又立即降到-E1，使V7、V8截止，輸出脈沖終止。可見，脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度由反向充電時(shí)間常數(shù)R11C3決定。

當(dāng)V4的基極電壓uco=0時(shí)，V4截止。+E1電源通過R111072鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成電路由V1、V2、V3和C2等元件組成，其中V1、VS、RP2和R3為一恒流源電路。

2鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)108當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1C對(duì)電容C2充電，所以C2兩端的電壓uC為uC按線性增長(zhǎng),即ub3按線性增長(zhǎng)。調(diào)節(jié)電位器RP2，可以改變C2的恒定充電電流I1C。

當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，因R4很小所以C2迅速放電，使得ub3電位迅速降到零伏附近。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，ub3便形成一鋸齒波。射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響。V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者疊加所定,它們分別通過電阻R6、R7、R8

與V4基極連接。

當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1C對(duì)電容C2充電，所以C2兩端的109根據(jù)疊加原理，先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)的電壓，其值為

所以u(píng)h仍為鋸齒波，但斜率比ue3低。同理，直流偏移電壓up單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為

控制電壓uco單獨(dú)作用在V4基極時(shí)的電壓為：

所以，仍為一條與up平行的直線，但絕對(duì)值比up??；仍為一條與uco平行的直線，但絕對(duì)值比uco小。

根據(jù)疊加原理，先設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在基極時(shí)的電110當(dāng)V4不導(dǎo)通時(shí)，V4的基極b4的波形由確定。當(dāng)b4點(diǎn)電壓等于0.7V后，V4導(dǎo)通。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。改變uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻，脈沖被移相。加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位。以三相全控橋?yàn)槔?，?dāng)接反電勢(shì)電感負(fù)載時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在α=90；當(dāng)uco=0時(shí)，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)對(duì)應(yīng)α=90的位置。當(dāng)uco為0，α=90，則輸出電壓為0；如uco為正值，M點(diǎn)就向前移，控制角α<90，處于整流工作狀態(tài)；如uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角α>90，處于逆變狀態(tài)。

當(dāng)V4不導(dǎo)通時(shí)，V4的基極b4的波形由確111同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形1123同步環(huán)節(jié)同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS、VD1、VD2、C1、R1和晶體管V2組成。同步變壓器和整流變壓器接在同一電源上，用同步變壓器的二次電壓來(lái)控制V2的通斷作用，這就保證了觸發(fā)脈沖與主電路電源同步。

3同步環(huán)節(jié)113與主電路同步是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。鋸齒波是由開關(guān)管V2控制的，也就是由V2的基極電位決定的。同步電壓uTS經(jīng)二極管VD1加在V2的基極上。當(dāng)電壓波形在負(fù)半周的下降段時(shí)，因Q點(diǎn)為零電位，R點(diǎn)為負(fù)電位，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電。Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)相近，故在這一階段V2基極為反向偏置，V2截止。在負(fù)半周的上升段，+E1電源通過R1給電容C1充電，其上升速度比uTS波形慢，故VD1截止，uQ為電容反向充電波形。當(dāng)Q點(diǎn)電位達(dá)1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，Q點(diǎn)電位被鉗位在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來(lái)，VD1重新導(dǎo)通，C1放電后又被充電，V2截止。如此循環(huán)往復(fù)，在一個(gè)正弦波周期內(nèi)，包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步，達(dá)到同步的目的?？梢钥闯鲣忼X波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定的。

可控整流器與有源逆變器培訓(xùn)課程課件1144雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔60的脈沖，稱內(nèi)雙脈沖電路。而在觸發(fā)器外部通過脈沖變壓器的連接得到雙脈沖稱為外雙脈沖。本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路。當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，就會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。因此本電路可以產(chǎn)生符合要求的雙脈沖。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角α使V4由截止變導(dǎo)通造成V5瞬時(shí)截止，使得V8輸出脈沖。隔60的第二個(gè)脈沖是由后一相觸發(fā)單元通過連接到引腳Y使本單元V6截止，使本觸發(fā)電路第二次輸出觸發(fā)脈沖。其中VD4和R17的作用主要是防止雙脈沖信號(hào)相互干擾。

4雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)115在三相橋式全控整流電路中，雙脈沖環(huán)節(jié)的可按下圖接線。六個(gè)觸發(fā)器的連接順序是：1Y-2X、2Y-3X、3Y-4X、4Y-5X、5Y-6X、6Y-1X。

在三相橋式全控整流電路中，雙脈沖環(huán)節(jié)的可按下圖接線。六個(gè)觸發(fā)1165強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)36V交流電壓經(jīng)整流、濾波后得到50V直流電壓，經(jīng)R15對(duì)C6充電，B點(diǎn)電位為50V。當(dāng)V8導(dǎo)通時(shí)，C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè)R16、V8迅速放電，形成脈沖尖峰，由于有R15的電阻，且電容C6的存儲(chǔ)能量有限，B點(diǎn)電位迅速下降。當(dāng)B點(diǎn)電位下降到14.3V時(shí)，VD15導(dǎo)通，B點(diǎn)電位被15V電源鉗位在14.3V，形成脈沖平臺(tái)。C5組成加速電路，用來(lái)提高觸發(fā)脈沖前沿陡度。

5強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)1176脈沖封鎖二極管VD5陰極接零電位或負(fù)電位，使V7、V8截止，可以實(shí)現(xiàn)脈沖封鎖。VD5用來(lái)防止接地端與負(fù)電源之間形成大電流通路。

6脈沖封鎖1182.8.4觸發(fā)電路的定相初始脈沖是指Ud＝0時(shí)，控制電壓uco與偏移電壓up為固定值條件下的觸發(fā)脈沖。因此，必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽(yáng)極電壓的相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖。這種選擇同步電壓相位以及得到要求的觸發(fā)時(shí)刻的方法，稱為觸發(fā)電路的定相。

2.8.4觸發(fā)電路的定相119現(xiàn)以三相全控橋?yàn)槔f明定相的方法。晶閘管VT1的陽(yáng)極與uu相接，VT1所接主電路電壓為+uu，觸發(fā)脈沖從0°至180°對(duì)應(yīng)的范圍為ωt1～ωt2。采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí)，同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn)，通常使鋸齒波的上升段為240，上升段起始的30和終了段30線性度不好，舍去不用，使用中間的180。所以取同步波-uu。

現(xiàn)以三相全控橋?yàn)槔f明定相的方法。120三相橋整流電路大量用于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，使Ud=0時(shí)的觸發(fā)角α為90o。當(dāng)α

<90o時(shí)為整流工作，α>90o時(shí)為逆變工作。將α=90o確定為鋸齒波的中點(diǎn)，鋸齒波向前向后各有90o的移相范圍。α=0o對(duì)應(yīng)于uu的30o的位置，說明VT1的同步電壓應(yīng)滯后于uu180o。對(duì)于其他5個(gè)晶閘管，也存在同樣的關(guān)系，即同步電壓滯后于主電路電壓180o。

因此一旦確定了整流變壓器和同步變壓器的接法，即可選定每一個(gè)晶閘管的同步電壓信號(hào)。三相橋整流電路大量用于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生121同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖

同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖122同步電壓的選取結(jié)果見表。

晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+Uu-Uw+Uv-Uu+Uw-Uv同步電壓-Usu+Usw-Usv+Usu-Usw+Usv同步電壓的選取結(jié)果見表。晶閘管VT1VT2VT3VT4VT123為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同步電壓進(jìn)行R-C濾波，當(dāng)R-C濾波器滯后角為60o時(shí)，同步電壓選取結(jié)果見表

晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+Uu-Uw+Uv-Uu+Uw-Uv同步電壓+Usv-Usu+Usw-Usv+Usu-Usw為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾，可對(duì)同步電壓進(jìn)行R1242.9晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性

晶閘管可控整流裝置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)習(xí)慣稱為晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種，也是可控整流裝置的主要用途之一。其一是在帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)整流電路的工作情況，其二是由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。本節(jié)主要分析由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。

2.9晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性晶閘管可控整流裝置1252.9.1工作于整流狀態(tài)時(shí)

1電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電機(jī)傳動(dòng)時(shí)負(fù)載就是反電勢(shì)電感負(fù)載，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，雖然ud波形脈動(dòng)較大，但由于電動(dòng)機(jī)有較大的機(jī)械慣量，故其轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢(shì)都基本無(wú)脈動(dòng)。此時(shí)整流電壓的平均值由電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)及電路中負(fù)載平均電流Id所引起的各種電壓降所平衡，整流電壓的交流分量則全部降落在電抗器上。

2.9.1工作于整流狀態(tài)時(shí)1電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械126整流電路直流電壓的平衡方程為式中

在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，機(jī)械特性方程為：整流電路直流電壓的平衡方程為127三相橋式全控整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性

三相橋式全控整流電路電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性1282.電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

當(dāng)電機(jī)工作在電感較小或負(fù)載較輕的情況下，電流要出現(xiàn)斷續(xù)的現(xiàn)象。電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性呈現(xiàn)出非線性，變軟。實(shí)際的空載反電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)大于理想的空載反電動(dòng)勢(shì)，這使得理想空載轉(zhuǎn)速升高。實(shí)際應(yīng)用中，串平波電抗器使電動(dòng)機(jī)在工作范圍內(nèi)保持在電流連續(xù)狀態(tài)，提高直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬度。

2.電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性129串聯(lián)電抗器的電感量決定著主回路最小連續(xù)電流值三相半波主回路電感量

三相全控橋主回路電感量Idmin

是最小連續(xù)電流值，一般取Idmin==(5％～10％)Id串接的平波電抗器的電感量為

串聯(lián)電抗器的電感量決定著主回路最小連續(xù)電流值130考慮電流斷續(xù)時(shí)不同α?xí)r反電動(dòng)勢(shì)的機(jī)械特性曲線

考慮電流斷續(xù)時(shí)不同α?xí)r反電動(dòng)勢(shì)的機(jī)械特性曲線1312.9.2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)

1電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性主回路電流連續(xù)時(shí)的機(jī)械特性由電壓平衡方程式

決定。逆變時(shí)由于，因?yàn)?，電?dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式2.9.2工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)1電流連續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的1322電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多，機(jī)械特性變軟，且呈現(xiàn)非線性。當(dāng)控制角α由小變大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性則逐漸的由第1象限往下移，進(jìn)而到達(dá)第4象限。圖中第1、第4象限中的特性和第3、第2象限中的特性是分別屬于兩組整流電路的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器。

2電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性133電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性

電動(dòng)機(jī)在四象限中的機(jī)械特性1342.10