第3章 整流電路3

1、第第3章章 整流電路整流電路 3.1 3.1 單單相可控整流電路相可控整流電路 3.2 3.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 3.3 3.3 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 3.4 3.4 電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路 3.5 3.5 整流電路的諧波與功率因數(shù)整流電路的諧波與功率因數(shù) 3.6 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路 3.7 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 3.8 3.8 整整流電路相位控制的實(shí)現(xiàn)流電路相位控制的實(shí)現(xiàn)3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) 隨著各種電力電子裝置在電力

2、系統(tǒng)、工業(yè)、隨著各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，帶來(lái)的交通等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，帶來(lái)的諧波諧波和和無(wú)功無(wú)功問(wèn)題問(wèn)題日益嚴(yán)重，也引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。日益嚴(yán)重，也引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。 無(wú)功功率對(duì)公網(wǎng)的影響：無(wú)功功率對(duì)公網(wǎng)的影響： 無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大，視在功率增加，無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大，視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加。導(dǎo)致設(shè)備容量增加。 無(wú)功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使線無(wú)功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使線路和設(shè)備的損耗增加。路和設(shè)備的損耗增加。 使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)使電使線路壓降增大，沖擊性無(wú)功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。壓劇烈波動(dòng)。 3.

3、5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) 諧波對(duì)公網(wǎng)的危害：諧波對(duì)公網(wǎng)的危害： 諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，較大的降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，較大的3次次諧波流過(guò)中性線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波流過(guò)中性線會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。 諧波會(huì)影響各種電氣設(shè)備的正常工作，如可諧波會(huì)影響各種電氣設(shè)備的正常工作，如可使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)熱，使變壓器局部過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、部過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短以至損壞。壽命

4、縮短以至損壞。3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) 諧波對(duì)公網(wǎng)的危害：諧波對(duì)公網(wǎng)的危害： 諧波會(huì)在電網(wǎng)中引起局部的諧波會(huì)在電網(wǎng)中引起局部的并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振和和串聯(lián)串聯(lián)諧振諧振，從而使諧波放大，導(dǎo)致上述兩種危害大大，從而使諧波放大，導(dǎo)致上述兩種危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。增加，甚至引起嚴(yán)重事故。 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置產(chǎn)生諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)作誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。 諧波會(huì)對(duì)鄰近的諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)產(chǎn)生產(chǎn)生干擾干擾，輕者產(chǎn)，輕者產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使生噪聲、降低通信質(zhì)量，重者

5、導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)諧波分析諧波分析 在供電系統(tǒng)中，通?？偸窍Ｍ涣麟妷汉徒涣髟诠╇娤到y(tǒng)中，通?？偸窍Ｍ涣麟妷汉徒涣麟娏鞒孰娏鞒收也ㄐ握也ㄐ?。正弦波電壓可表示為。正弦波電壓可表示為)sin(2)(u tUtu 當(dāng)正弦波電壓施加在當(dāng)正弦波電壓施加在線性無(wú)源元件線性無(wú)源元件電阻、電感電阻、電感和電容上時(shí)，其電流和電壓分別為比例、積分和微和電容上時(shí)，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。但當(dāng)正弦波電壓施分關(guān)系，仍為同頻率的正弦波。但當(dāng)正弦波電壓施加在加在非線性電路非線性電路上時(shí)

6、，電流就變?yōu)榉钦也?，非正上時(shí)，電流就變?yōu)榉钦也?，非正弦電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓波形也變弦電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會(huì)使電壓波形也變?yōu)榉钦也ā榉钦也ā?.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)諧波分析諧波分析 對(duì)于周期為對(duì)于周期為 的非正弦電壓的非正弦電壓 ，可分，可分解為如下形式的解為如下形式的付里葉級(jí)數(shù)付里葉級(jí)數(shù) 1nn0sincos)(ntnbtnaatu /T2 )( tu 200)d(21ttua 20n)d()cos(1ttntua 20n)d()sin(1ttntub,n321 其中其中3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)諧波分

7、析諧波分析 付里葉級(jí)數(shù)的另一種表達(dá)方式付里葉級(jí)數(shù)的另一種表達(dá)方式 1nn0sin)(ntncatu 200)d(21ttua nnnarctanba nnnnnncossin cb,ca 其中其中2n2nnbac 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)諧波定義諧波定義 上述的傅里葉級(jí)數(shù)中，頻率與工頻相同的分量上述的傅里葉級(jí)數(shù)中，頻率與工頻相同的分量稱為稱為基波基波（fundamental），頻率為基波頻率整數(shù)倍），頻率為基波頻率整數(shù)倍（大于（大于1）的分量稱為）的分量稱為諧波諧波，諧波次數(shù)諧波次數(shù)為諧波頻率和為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。基波頻率的整數(shù)比。 第第n次諧波電流含

8、有率次諧波電流含有率以（以（Harmonic Ratio for ）表示表示式中，式中，In為第為第n次諧波的電流有效值；次諧波的電流有效值； I1為基波的電為基波的電流有效值。流有效值。%IIHRI1001nn 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)諧波定義諧波定義 電流諧波總畸變率電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic Distortion）定義為）定義為%IITHD1001hi 式中，式中，Ih為總諧波電流有效值。為總諧波電流有效值。3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù) 正弦電路中，電路的正弦電路中，電路的有功功率有功

9、功率就是其就是其平均功率平均功率 cos)d(2120UItiuP 式中，式中，U、I 分別為電壓和電流的有效值；分別為電壓和電流的有效值； 是電流是電流滯后于電壓的相位差。滯后于電壓的相位差。 視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即UIS 無(wú)功功率定義為無(wú)功功率定義為 sinUIQ 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù) 功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率的比值功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率的比值SP 有功功率、無(wú)功功率和視在功率滿足如下關(guān)系有功功率、無(wú)功功率和視在功率滿足如下關(guān)系 在正弦電路中，功率因數(shù)是由電壓和電流的相在

10、正弦電路中，功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差決定的，其值為位差決定的，其值為 在在非正弦電路非正弦電路中，有功功率、視在功率、功率中，有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義與上述定義相同。因數(shù)的定義與上述定義相同。222QPS cos 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù) 在非正弦電路中，功率因數(shù)仍可定義為在非正弦電路中，功率因數(shù)仍可定義為SP 在在公用電網(wǎng)公用電網(wǎng)中，電壓波形的畸變往往很小，但中，電壓波形的畸變往往很小，但電流波形的畸變可能會(huì)很大。所以研究時(shí)通常不考電流波形的畸變可能會(huì)很大。所以研究時(shí)通常不考慮電壓的畸變，而只研究慮電壓的畸變，而只研究電壓波形為

11、正弦波電壓波形為正弦波、電流電流波形為非正弦波波形為非正弦波的情況。的情況。3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù) 設(shè)正弦波電壓有效值為設(shè)正弦波電壓有效值為U，畸變的電流有效值為，畸變的電流有效值為I，基波電流有效值及其與電壓的相位差分別為，基波電流有效值及其與電壓的相位差分別為I1和和 ，此時(shí)的有功功率為，此時(shí)的有功功率為11cos UIP 功率因數(shù)為功率因數(shù)為1 11111coscoscos IIUIUISP式中，式中， 為基波電流有效值和總電流有效值之比，稱為基波電流有效值和總電流有效值之比，稱為為基波因數(shù)基波因數(shù)； 稱為稱為位移因數(shù)位移因數(shù)或或基波功率

12、因數(shù)基波功率因數(shù)。 1cos 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析 忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，阻感負(fù)載單相橋式忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，阻感負(fù)載單相橋式整流電路如下（整流電路如下（P49頁(yè)圖頁(yè)圖3-6）：）：3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析 當(dāng)直流側(cè)電感當(dāng)直流側(cè)電感 L 足夠大時(shí)，變壓器二次電流波足夠大時(shí)，變壓器二次電流波形近似為理想方波，將電流波形按傅里葉級(jí)數(shù)分解，形近似為理想方波，將電流波形按傅里葉級(jí)數(shù)分解，

13、可得可得 ,nn,ntnItnnItttIi531531dd2sin2sin14 5sin513sin31sin4 其中基波和各次諧波的電流有效值為其中基波和各次諧波的電流有效值為dn22InI 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析單相橋式可控整流電路阻感負(fù)載電路分析 基波電流有效值為基波電流有效值為電流基波與電壓的相位差為控制角電流基波與電壓的相位差為控制角 ，所以位移因，所以位移因數(shù)為數(shù)為 coscos11 d122II 由前述的分析可知，變壓器二次側(cè)電流由前述的分析可知，變壓器二次側(cè)電流i2的有效值為的有效值為Id，可得基波因數(shù)為，

14、可得基波因數(shù)為90221.II 所以電路的功率因數(shù)為所以電路的功率因數(shù)為 cos90cos221.3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析 同樣忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，阻感負(fù)載三相同樣忽略換相過(guò)程和電流脈動(dòng)，阻感負(fù)載三相橋式全控整流電路如下（橋式全控整流電路如下（P56頁(yè)圖頁(yè)圖3-18）：）：3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析 設(shè)交流側(cè)電抗為零，直流側(cè)電感設(shè)交流側(cè)電抗為零，直流側(cè)電感L足夠大，現(xiàn)以足夠大，現(xiàn)以控制角

15、控制角 為例。交流側(cè)電流為正負(fù)半周各為例。交流側(cè)電流為正負(fù)半周各120的方波，三相電流波形相同，且依次相差的方波，三相電流波形相同，且依次相差120，其，其有效值與直流電流的關(guān)系為（有效值與直流電流的關(guān)系為（P58頁(yè)圖頁(yè)圖3-20）：）： 30 d32II 同樣將電流波形分解為傅里葉級(jí)數(shù)，以同樣將電流波形分解為傅里葉級(jí)數(shù)，以a相電流相電流為例，將為例，將電流負(fù)、正兩半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)電流負(fù)、正兩半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)（目的是讓電壓與電流相位差為（目的是讓電壓與電流相位差為 ），則有），則有3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析三相橋式全

16、控整流電路阻感負(fù)載電路分析 ,kknnk,kknktnItItnnItItttttIi32116132116dddasin2)1(sin2 sin1)1(32sin32 13sin13111sin1117sin715sin51sin32 于是可得：于是可得：d16II ,kknInI321 , 16 , 6dn 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載電路分析 由此可得，電流中僅含由此可得，電流中僅含 次諧波（次諧波（k為正整為正整數(shù)），各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基數(shù)），各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且

17、與基波有效值的比值為諧波次數(shù)波有效值的比值為諧波次數(shù)n的倒數(shù)。的倒數(shù)。16 k電流基波與電壓的相位差為控制角電流基波與電壓的相位差為控制角 ，所以位移因，所以位移因數(shù)為數(shù)為 coscos11 基波因數(shù)為基波因數(shù)為955032361.II 所以電路的功率因數(shù)為所以電路的功率因數(shù)為 55cos90cos31.3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 在電解電鍍等工業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)常需要在電解電鍍等工業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)常需要低電壓大低電壓大電流電流的可調(diào)直流電源。如果采用三相橋式電路，整的可調(diào)直流電源。如果采用三相橋式電路，整流器件數(shù)量很

18、多，還有兩個(gè)管壓降損耗，降低了效流器件數(shù)量很多，還有兩個(gè)管壓降損耗，降低了效率。為此可采用帶平衡電抗器的雙反星形可控整流率。為此可采用帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路，簡(jiǎn)稱雙反星形電路。電路，簡(jiǎn)稱雙反星形電路。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 雙反星形可控整流電路原理及波形圖：雙反星形可控整流電路原理及波形圖：3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 整流變壓器的二次側(cè)每相有兩個(gè)整流變壓器的二次側(cè)每相有兩個(gè)匝數(shù)相同匝數(shù)相同、極性極性相反相反的

19、繞組，分別接成兩組三相半波電路，即的繞組，分別接成兩組三相半波電路，即a、b、c 組和組和a、b、c 組。組。a和和a 繞在同一相鐵心上，圖中繞在同一相鐵心上，圖中的的“”表示表示同名端同名端。同樣。同樣b和和b 、c和和c 都繞在同一相都繞在同一相鐵心上，所以稱為鐵心上，所以稱為雙反星形電路雙反星形電路。變壓器二次側(cè)兩套。變壓器二次側(cè)兩套繞組相反的極性可以消除鐵心的直流磁化，平衡電抗繞組相反的極性可以消除鐵心的直流磁化，平衡電抗器器 Lp 可保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電，每可保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電，每組可承擔(dān)一半的負(fù)載。組可承擔(dān)一半的負(fù)載。 與三相橋式電路相比，在采用相同晶

20、閘管的條件與三相橋式電路相比，在采用相同晶閘管的條件下，雙反星形電路的輸出電流可增大一倍下，雙反星形電路的輸出電流可增大一倍。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，兩組整流電壓、電流波形如圖時(shí)，兩組整流電壓、電流波形如圖338所示。圖中，變壓器兩繞組的相電壓相差所示。圖中，變壓器兩繞組的相電壓相差180，所以電流亦相差所以電流亦相差180，且幅值相等，均為，且幅值相等，均為Id/2。 以以 a 相為例，相電流相為例，相電流 與與 出現(xiàn)的時(shí)刻雖然不出現(xiàn)的時(shí)刻雖然不同，但它們的平均值均為同，但它們的平均值均為Id

21、/6 。正因?yàn)槠骄娏飨嗟取Ｕ驗(yàn)槠骄娏飨嗟榷@組的極性相反，所以而繞組的極性相反，所以直流安匝直流安匝相互抵消?？梢?jiàn)相互抵消?？梢?jiàn)本電路本電路是利用繞組的極性相反來(lái)消除直流磁勢(shì)的是利用繞組的極性相反來(lái)消除直流磁勢(shì)的。aiia 03.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 并聯(lián)電路中，兩個(gè)星形的中間點(diǎn)接有帶中間抽并聯(lián)電路中，兩個(gè)星形的中間點(diǎn)接有帶中間抽頭的平衡電抗器，這是因?yàn)閮蓚€(gè)直流電源并聯(lián)運(yùn)行頭的平衡電抗器，這是因?yàn)閮蓚€(gè)直流電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，只有當(dāng)兩個(gè)電源的電壓平均值和瞬時(shí)值相等時(shí)，時(shí)，只有當(dāng)兩個(gè)電源的電壓平均值和瞬時(shí)值相

22、等時(shí)，才能使負(fù)載電流平均分配。在雙反星形電路中，雖才能使負(fù)載電流平均分配。在雙反星形電路中，雖然兩組整流電壓的平均值然兩組整流電壓的平均值Ud1和和Ud2是相等的，但它們是相等的，但它們的脈動(dòng)波相差的脈動(dòng)波相差60，它們的瞬時(shí)值不同。，它們的瞬時(shí)值不同。 現(xiàn)將六個(gè)晶閘管的陰極連在一起，則兩個(gè)星形現(xiàn)將六個(gè)晶閘管的陰極連在一起，則兩個(gè)星形的中點(diǎn)的中點(diǎn)n1和和n2間的電壓便等于間的電壓便等于ud1和和ud2之差，其波形之差，其波形是三倍頻的近似三角波，如下圖所示。是三倍頻的近似三角波，如下圖所示。 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可

23、控整流電路 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 兩繞組中點(diǎn)電壓之差加在平衡電抗器兩繞組中點(diǎn)電壓之差加在平衡電抗器Lp上，產(chǎn)上，產(chǎn)生電流生電流ip，它通過(guò)兩組星形電路自成回路，不流入負(fù)，它通過(guò)兩組星形電路自成回路，不流入負(fù)載，稱為載，稱為環(huán)流環(huán)流或或平衡電流平衡電流?？紤]了?？紤]了ip后，每組三相半后，每組三相半波承擔(dān)的電流分別為波承擔(dān)的電流分別為 。為了使兩組電流盡可。為了使兩組電流盡可能平均分配，通常令能平均分配，通常令Lp的值足夠大，以限制環(huán)流在的值足夠大，以限制環(huán)流在其負(fù)載額定電流的其負(fù)載額定電流的12以內(nèi)。以

24、內(nèi)。 電路工作原理及平衡電抗器的作用分析如下。電路工作原理及平衡電抗器的作用分析如下。 pd2i/I 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 平衡電抗器的作用平衡電抗器的作用 在上頁(yè)圖中任取一瞬間在上頁(yè)圖中任取一瞬間 ，此時(shí)電壓，此時(shí)電壓ud1和和ud2均為正，均為正， ud1ud2 ，如果兩組三相半波整流電路的，如果兩組三相半波整流電路的中點(diǎn)中點(diǎn)n1和和n2直接相連，則必然只有一相晶閘管導(dǎo)通。直接相連，則必然只有一相晶閘管導(dǎo)通。但接了平衡電抗器后，但接了平衡電抗器后， n1和和n2間的電位差加在了間的電位差加在了Lp的

25、兩端，它補(bǔ)償了的兩端，它補(bǔ)償了ud1和和ud2的電動(dòng)勢(shì)差，使得兩相晶的電動(dòng)勢(shì)差，使得兩相晶閘管能同時(shí)導(dǎo)通，如下圖所示。閘管能同時(shí)導(dǎo)通，如下圖所示。 1t 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 平衡電抗器的作用平衡電抗器的作用 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 平衡電抗器的作用平衡電抗器的作用 由于在由于在 時(shí)電壓時(shí)電壓ub 比比ua 高，高，VT6導(dǎo)通，此電流導(dǎo)通，此電流在流經(jīng)在流經(jīng)Lp時(shí)，在其上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，在其上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)up

26、，其方向是，其方向是阻止電流的增大，其極性如圖所示（左負(fù)右正）。阻止電流的增大，其極性如圖所示（左負(fù)右正）。平衡電抗器兩端電壓和整流輸出電壓之間的數(shù)學(xué)表平衡電抗器兩端電壓和整流輸出電壓之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下達(dá)式如下1t d1d2puuu d2d1pd1pd2d212121uuuuuuu 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 平衡電抗器的作用平衡電抗器的作用 雖然此時(shí)雖然此時(shí)ubua ，使得，使得ud1ud2 ，但由于，但由于Lp的的平衡作用使得晶閘管平衡作用使得晶閘管VT6和和VT1都承受正向電壓而同都承受正向電壓而同時(shí)

27、導(dǎo)通。隨著時(shí)間推移，至?xí)r導(dǎo)通。隨著時(shí)間推移，至ub與與ua的交點(diǎn)時(shí)，兩晶的交點(diǎn)時(shí)，兩晶閘管繼續(xù)導(dǎo)電，閘管繼續(xù)導(dǎo)電，up=0 。之后，則流經(jīng)。之后，則流經(jīng)b相的電流要相的電流要減小，但減小，但Lp有阻止此電流減小的作用，有阻止此電流減小的作用，up的極性與圖的極性與圖示的相反，由于示的相反，由于Lp的平衡作用使得晶閘管的平衡作用使得晶閘管VT6繼續(xù)導(dǎo)繼續(xù)導(dǎo)通，直到通，直到uc ub ，電流由，電流由VT6換至換至VT2，晶閘管，晶閘管VT1和和VT2導(dǎo)通。導(dǎo)通。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 平衡電抗器的作用平衡電

28、抗器的作用 這樣，電路每隔這樣，電路每隔60會(huì)有一個(gè)晶閘管換相，而會(huì)有一個(gè)晶閘管換相，而每一組中的晶閘管仍每一組中的晶閘管仍按三相半波按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律各輪流的導(dǎo)電規(guī)律各輪流導(dǎo)電導(dǎo)電120。以平衡電抗器中點(diǎn)作為整流輸出電壓的。以平衡電抗器中點(diǎn)作為整流輸出電壓的負(fù)端，其輸出的整流電壓瞬時(shí)值為兩組三相半波整負(fù)端，其輸出的整流電壓瞬時(shí)值為兩組三相半波整流電壓瞬時(shí)值的平均值。流電壓瞬時(shí)值的平均值。 d2d1d21uuu 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 將將 時(shí)的時(shí)的ud1和和ud2的波形用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，的波形用傅里葉

29、級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得可得 tttUu 9cos4016cos3523cos4112632d1 0 tttUu 9cos4016cos3523cos4112632d2于是可得：于是可得： ttUu 9cos2013cos212632p tUu 6cos35212632d3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 可見(jiàn)，負(fù)載電壓可見(jiàn)，負(fù)載電壓ud中的諧波分量比直流分量小得中的諧波分量比直流分量小得多，而且最低次諧波為六次諧波，其直流分量為該多，而且最低次諧波為六次諧波，其直流分量為該式中的常數(shù)項(xiàng)，即直流平均電壓式中的常數(shù)項(xiàng)，即直流平均

30、電壓 當(dāng)需要分析各種控制角的輸出波形時(shí)，可先作當(dāng)需要分析各種控制角的輸出波形時(shí)，可先作出兩組三相半波電路的出兩組三相半波電路的ud1和和ud2的波形，然后再求平的波形，然后再求平均值即可。均值即可。 22d0171263U.UU 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 從波形可以看出，雙反星形電路的輸出電壓波從波形可以看出，雙反星形電路的輸出電壓波形與三相半波比較，脈動(dòng)的程度減小了，但脈動(dòng)頻形與三相半波比較，

31、脈動(dòng)的程度減小了，但脈動(dòng)頻率加大一倍，為率加大一倍，為300Hz。在電感負(fù)載下，當(dāng)控制角為。在電感負(fù)載下，當(dāng)控制角為90時(shí)，輸出電壓波形的正負(fù)面積相等，時(shí)，輸出電壓波形的正負(fù)面積相等，Ud=0，所，所以控制角的移相范圍為以控制角的移相范圍為90。如果是電阻負(fù)載，則。如果是電阻負(fù)載，則ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分?？梢缘贸觯?dāng)控制角為波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分?？梢缘贸?，當(dāng)控制角為120時(shí)，時(shí)，Ud=0 ，所以電阻負(fù)載時(shí)控制角的移相范圍，所以電阻負(fù)載時(shí)控制角的移相范圍為為120。整流電壓平均值與三相半波相同，即。整流電壓平均值與三相半波相同，即 cos1712dU.U 3.6 大功率可控整流電路大功率可控

32、整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路 雙反星形電路與三相橋式電路比較：雙反星形電路與三相橋式電路比較： 三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需用反星形電路是兩組三相半波電路并聯(lián)，且后者需用平衡電抗器。平衡電抗器。 當(dāng)變壓器二次電壓有效值當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，雙反星形相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的是三相橋式電路的12，而整流電流平均值而整流電流平均值Id是三相橋式電路的是三相橋式電路的2倍。倍。 兩種電路中，晶閘管的

33、導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓和整流電流的波形形狀一關(guān)系是一樣的，整流電壓和整流電流的波形形狀一樣。樣。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路六相半波可控整流電路六相半波可控整流電路 在雙反星形電路中，若不接平衡電抗器在雙反星形電路中，若不接平衡電抗器Lp ，則電，則電路成為六相半波整流電路，在任一瞬間只有一個(gè)晶閘路成為六相半波整流電路，在任一瞬間只有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通，其余五個(gè)由于承受反壓而關(guān)斷。此時(shí)每個(gè)晶管導(dǎo)通，其余五個(gè)由于承受反壓而關(guān)斷。此時(shí)每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角為閘管的導(dǎo)通角為60，每個(gè)管子的平均電流為，每個(gè)管子的平均電流為Id/6 。

34、當(dāng)當(dāng) 時(shí)，六相半波整流電路的時(shí)，六相半波整流電路的Ud為為1.35U2，比三，比三相半波的相半波的1.17U2略大一些，其電壓波形為各相電壓的略大一些，其電壓波形為各相電壓的包絡(luò)線。包絡(luò)線。 由于六相半波整流電路中晶閘管的導(dǎo)電時(shí)間短，由于六相半波整流電路中晶閘管的導(dǎo)電時(shí)間短，變壓器利用率低，所以較少使用。變壓器利用率低，所以較少使用。 0 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路六相半波可控整流電路電壓波形六相半波可控整流電路電壓波形 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相多重聯(lián)結(jié)移相多重聯(lián)結(jié) 整流電路的多重聯(lián)接有整流電路的多重聯(lián)接有并聯(lián)多重聯(lián)接并聯(lián)

35、多重聯(lián)接和和串聯(lián)多串聯(lián)多重聯(lián)接重聯(lián)接之分。下圖給出了由之分。下圖給出了由2個(gè)三相全控橋整流電路個(gè)三相全控橋整流電路并聯(lián)聯(lián)接而成的并聯(lián)聯(lián)接而成的12脈波整流電路原理圖，該電路使脈波整流電路原理圖，該電路使用了平衡電抗器來(lái)平衡各組整流器的電流，其原理用了平衡電抗器來(lái)平衡各組整流器的電流，其原理與雙反星形電路中的平衡電抗器一樣。與雙反星形電路中的平衡電抗器一樣。 兩套整流裝置兩套整流裝置線電壓互錯(cuò)線電壓互錯(cuò)30，兩組整流裝置，兩組整流裝置同時(shí)工作，負(fù)載兩側(cè)的整流電壓為相應(yīng)的兩個(gè)線電同時(shí)工作，負(fù)載兩側(cè)的整流電壓為相應(yīng)的兩個(gè)線電壓的均值。壓的均值。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電

36、路多重化整流電路 移相多重聯(lián)結(jié)移相多重聯(lián)結(jié) 并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)的12脈波整流電脈波整流電路原理圖。路原理圖。3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 三相變壓器接法及鐘點(diǎn)數(shù)三相變壓器接法及鐘點(diǎn)數(shù)3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 電路利用變壓器二次繞組接法的不同，使兩組電路利用變壓器二次繞組接法的不同，使兩組三相交流電源間的相位錯(cuò)開(kāi)三相交流電源間的相位錯(cuò)開(kāi)30

37、，從而使輸出電壓，從而使輸出電壓在每個(gè)交流電源周期中脈動(dòng)在每個(gè)交流電源周期中脈動(dòng)12次，所以該電路也稱次，所以該電路也稱為為12脈波整流電路。整流變壓器二次側(cè)繞組分別采脈波整流電路。整流變壓器二次側(cè)繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30、大小相等、大小相等的兩組電壓，接到相互串聯(lián)的的兩組電壓，接到相互串聯(lián)的2組整流橋上。因?yàn)槔@組整流橋上。因?yàn)槔@組接法不同，變壓器一次繞組和兩組二次繞組的匝組接法不同，變壓器一次繞組和兩組二次繞組的匝數(shù)比為數(shù)比為 。 3:1:13.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián) 2重聯(lián)

38、結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 ab2a23 ii ab2a2b2a233iiii b2a2ab231iii 所以有所以有) (31b2a2ab2iii 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 波形圖（波形圖（c）的）的 是第二組橋電流是第二組橋電流 折算到折算到變壓器一次側(cè)變壓器一次側(cè)A相繞組的電流值，圖（相繞組的電流值，圖（d）中總的輸）中總的輸入電流入電流 等于等于 和和 之和。對(duì)之和。對(duì) 進(jìn)行傅里葉分進(jìn)行傅

39、里葉分析，可得基波幅值和次諧波幅值如下所示：析，可得基波幅值和次諧波幅值如下所示： iab2ab2iAiiab2a1iAid134IIm ,kknInImn321 , 112 , 34d 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相30串聯(lián)串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 該電路輸入電流諧波次數(shù)為該電路輸入電流諧波次數(shù)為 ，其幅值與，其幅值與諧波次數(shù)成反比。諧波次數(shù)成反比。 其他參數(shù)：其他參數(shù)：112 kcos684cos6622dU.UUcos98860cos1.coscos13.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重化整流電路多重化整流電路 移相移相2

40、0串聯(lián)串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 根據(jù)相同的原理，利用變壓器二次繞組接法的根據(jù)相同的原理，利用變壓器二次繞組接法的不同，互相錯(cuò)開(kāi)不同，互相錯(cuò)開(kāi)20，可將三組橋式電路構(gòu)成串聯(lián)，可將三組橋式電路構(gòu)成串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)。該電路的整流電壓重聯(lián)結(jié)。該電路的整流電壓ud在每個(gè)電源周期內(nèi)脈動(dòng)在每個(gè)電源周期內(nèi)脈動(dòng)18次，故此電路為次，故此電路為18脈波脈波整流電路。整流電路。 其交流側(cè)輸入電流中所含諧波更少，其次數(shù)其交流側(cè)輸入電流中所含諧波更少，其次數(shù)為為 ， ，整流電壓的脈動(dòng)也更少。，整流電壓的脈動(dòng)也更少。118 k cos99490. coscos1 ,k321 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重

41、化整流電路多重化整流電路 移相移相15串聯(lián)串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路重聯(lián)結(jié)電路 若將整流變壓器二次繞組移相若將整流變壓器二次繞組移相15，即可構(gòu)成，即可構(gòu)成串聯(lián)串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路。此電路為重聯(lián)結(jié)電路。此電路為24脈波脈波整流電路，其交整流電路，其交流側(cè)輸入電流中諧波次數(shù)為流側(cè)輸入電流中諧波次數(shù)為 ， ，位，位移因數(shù)和功率因數(shù)如下移因數(shù)和功率因數(shù)如下124 k cos99710. coscos1 ,k321 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制 電路的控制思路電路的控制思路 僅對(duì)僅對(duì)多重聯(lián)結(jié)的各整流橋中的多重聯(lián)結(jié)的各整流橋中的一個(gè)橋一個(gè)橋的的 角進(jìn)角進(jìn)行控

42、制，其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整行控制，其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整流電壓而定，流電壓而定，或者不工作或者不工作而使該橋輸出直流電壓為而使該橋輸出直流電壓為零，零，或者或者 而使該橋輸出電壓最大。根據(jù)所需而使該橋輸出電壓最大。根據(jù)所需總直流輸出電壓從低到高的變化，按順序依次對(duì)各總直流輸出電壓從低到高的變化，按順序依次對(duì)各橋進(jìn)行控制，因而稱為橋進(jìn)行控制，因而稱為順序控制順序控制。 0 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制 用于電氣機(jī)車的用于電氣機(jī)車的3 3重整流橋順序控制重整流橋順序控制3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電

43、路多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制 用于電氣機(jī)車的用于電氣機(jī)車的3 3重整流橋順序控制重整流橋順序控制 當(dāng)需要輸出的直流電壓低于當(dāng)需要輸出的直流電壓低于1/31/3最高電壓最高電壓時(shí)，只時(shí)，只對(duì)第對(duì)第組橋的組橋的 角進(jìn)行控制，令角進(jìn)行控制，令VTVT2323、VTVT2424、VTVT3333、VTVT3434持續(xù)導(dǎo)通，這樣第持續(xù)導(dǎo)通，這樣第組、第組、第組橋的直流輸出電組橋的直流輸出電壓為零；當(dāng)需要輸出電壓為壓為零；當(dāng)需要輸出電壓為1/31/32/32/3最高電壓最高電壓時(shí)，時(shí)，令第令第組橋組橋 ，令，令VTVT3333、VTVT3434持續(xù)導(dǎo)通，僅對(duì)第持續(xù)導(dǎo)通，僅對(duì)第組橋的組橋的

44、 角進(jìn)行控制；當(dāng)需要輸出的直流電壓角進(jìn)行控制；當(dāng)需要輸出的直流電壓高于高于2/32/3最高電壓最高電壓時(shí)，將第時(shí)，將第組橋、第組橋、第組橋的組橋的 角設(shè)置角設(shè)置為為0 0，僅對(duì)第，僅對(duì)第組橋的組橋的 角進(jìn)行控制。角進(jìn)行控制。 0 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制 使輸出電壓波形不含負(fù)的部分的方法：使輸出電壓波形不含負(fù)的部分的方法： 以第以第組橋?yàn)槔?，?dāng)電壓相位為組橋?yàn)槔?，?dāng)電壓相位為 時(shí)，觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)VTVT1111、VTVT1414使其導(dǎo)通并流過(guò)直流電流，在電壓相位為使其導(dǎo)通并流過(guò)直流電流，在電壓相位為 時(shí)，時(shí)，觸發(fā)觸發(fā)VTVT1313

45、使使VTVT1111關(guān)斷，電流經(jīng)關(guān)斷，電流經(jīng)VTVT1313、VTVT1414續(xù)流續(xù)流，整流橋，整流橋的輸出電壓為零。在電壓相位為的輸出電壓為零。在電壓相位為 時(shí)，觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)VTVT1212使使VTVT1414關(guān)斷，晶閘管關(guān)斷，晶閘管VTVT1212、VTVT1313導(dǎo)通而使電路輸出導(dǎo)通而使電路輸出整流整流電壓。同樣，在電壓相位為電壓。同樣，在電壓相位為 時(shí)，觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)VTVT1111使使VTVT1313關(guān)斷，電流經(jīng)關(guān)斷，電流經(jīng)VTVT1111、VTVT1212續(xù)流續(xù)流，橋的輸出電壓為零，橋的輸出電壓為零，直至電壓相位為直至電壓相位為 時(shí)下一周期開(kāi)始，重復(fù)上述過(guò)時(shí)下一周期開(kāi)始，重復(fù)上述過(guò)程

46、。程。 2 23.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制 用于電氣機(jī)車的用于電氣機(jī)車的3 3重整流橋順序控制重整流橋順序控制 波形圖中（波形圖中（b b）、（）、（c c）波形是直流輸出電壓大于）波形是直流輸出電壓大于2/32/3最高電壓時(shí)的最高電壓時(shí)的總的直流輸出電壓總的直流輸出電壓ud和和總的交流輸總的交流輸入電流入電流 i 的波形。這時(shí)第的波形。這時(shí)第組橋、第組橋、第組橋的組橋的 角固角固定為定為0 0 ，第，第組橋的控制角為組橋的控制角為 。 對(duì)電流波形進(jìn)行分析可以得出：雖然波形并未得對(duì)電流波形進(jìn)行分析可以得出：雖然波形并未得到改善，仍與單

47、相全控橋時(shí)一樣含有奇次諧波，但是到改善，仍與單相全控橋時(shí)一樣含有奇次諧波，但是其基波分量比電壓的滯后有所減少，因而位移因數(shù)高，其基波分量比電壓的滯后有所減少，因而位移因數(shù)高，從而提高了總的功率因數(shù)。從而提高了總的功率因數(shù)。 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變的概念逆變的概念 在生產(chǎn)實(shí)踐中，存在著在生產(chǎn)實(shí)踐中，存在著與整流過(guò)程相反與整流過(guò)程相反的要求，的要求，即要求把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡@種對(duì)應(yīng)于整流的逆即要求把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程稱為向過(guò)程稱為逆變逆變（Invertion），將直流電逆變成交流），將直流電逆變成交流電的電路稱為電的電路稱為逆

48、變電路逆變電路。當(dāng)交流側(cè)。當(dāng)交流側(cè)與電網(wǎng)相連與電網(wǎng)相連時(shí)，這時(shí)，這種逆變電路稱為種逆變電路稱為有源逆變電路有源逆變電路。對(duì)于可控整流電路而。對(duì)于可控整流電路而言，只要滿足一定的條件，就可以工作于有源逆變狀言，只要滿足一定的條件，就可以工作于有源逆變狀態(tài)。所以可將有源逆變作為整流電路的一種工作狀態(tài)態(tài)。所以可將有源逆變作為整流電路的一種工作狀態(tài)來(lái)分析。來(lái)分析。 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變的概念逆變的概念 為敘述方便，將既工作于為敘述方便，將既工作于整流狀態(tài)整流狀態(tài)、又工作于、又工作于逆逆變狀態(tài)變狀態(tài)的整流電路稱為的整流電路稱為變流電路變流電路。如果變流電路的交

49、。如果變流電路的交流側(cè)流側(cè)不與電網(wǎng)相連不與電網(wǎng)相連，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或者頻率可調(diào)的交流電供給負(fù)載，則稱變?yōu)槟骋活l率或者頻率可調(diào)的交流電供給負(fù)載，則稱這種電路為這種電路為無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路。 無(wú)源逆變的內(nèi)容將在第四章中介紹。無(wú)源逆變的內(nèi)容將在第四章中介紹。3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài) 下圖為直流發(fā)電機(jī)下圖為直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，M為電動(dòng)機(jī)，為電動(dòng)機(jī)，G為發(fā)電機(jī)。控制發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的大小和極性，可實(shí)為發(fā)電機(jī)?？刂瓢l(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的大小和極性，

50、可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行四象限運(yùn)行。3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài) 圖圖(a)中，中，M作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行， ，電流，電流Id從從G流向流向M， Id的值為的值為MGEE REEIMGd式中式中 為主回路電阻。由于為主回路電阻。由于Id和和EG同方向，與同方向，與EM反反方向，故方向，故G輸出電功率輸出電功率EG Id，M吸收電功率吸收電功率EM Id，電能由電能由G流向流向M，轉(zhuǎn)變?yōu)?，轉(zhuǎn)變?yōu)镸軸上輸出的機(jī)械能，軸上輸出的機(jī)械能， 上上是熱耗。是熱耗。 R R3.7 整流電路的有源逆變工

51、作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài) 圖圖(b)是回饋制動(dòng)狀態(tài)，是回饋制動(dòng)狀態(tài)，M作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，此作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)時(shí) ，電流，電流Id從從M流向流向G，其值為，其值為GMEE REEIGMd此時(shí)此時(shí)Id和和EM同方向，與同方向，與EG反方向，故反方向，故M輸出電功率，輸出電功率，G吸收電功率，吸收電功率，M軸上輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此洼S上輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒o給G。 上是熱耗。上是熱耗。 R3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài)電動(dòng)機(jī)機(jī)組的工作狀態(tài) 圖圖(c)中兩個(gè)電

52、動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，向電阻中兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，向電阻 供電，供電，G和和M均輸出功率。由于實(shí)際中均輸出功率。由于實(shí)際中 很小，實(shí)際上相很小，實(shí)際上相當(dāng)于形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生。當(dāng)于形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生。 可見(jiàn)：兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)可見(jiàn)：兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接同極性相接時(shí)，電流總是從時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向電動(dòng)勢(shì)低的，由于電路的電阻很小，電動(dòng)勢(shì)高的流向電動(dòng)勢(shì)低的，由于電路的電阻很小，即使即使很小的電動(dòng)勢(shì)差值很小的電動(dòng)勢(shì)差值也會(huì)產(chǎn)生很大的電流，使得也會(huì)產(chǎn)生很大的電流，使得兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)之間能交換很大的功率，這對(duì)分析有源兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)之間能交換很大的功率，這對(duì)分析有源逆變電路是非常有用

53、的。逆變電路是非常有用的。 R R3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 以單相全波電路代替發(fā)電機(jī)給電動(dòng)機(jī)供電。設(shè)以單相全波電路代替發(fā)電機(jī)給電動(dòng)機(jī)供電。設(shè)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)M作作電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行，全波電路工作在，全波電路工作在整流整流狀態(tài)，狀態(tài)， 的移相范圍為的移相范圍為0/2，直流側(cè)輸出直流側(cè)輸出Ud為正，為正， 且有且有 Ud EM，輸出電流為，輸出電流為Id ，電路及波形如下：，電路及波形如下： 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 若電動(dòng)機(jī)若電動(dòng)機(jī)M作發(fā)電回饋制動(dòng)狀態(tài)，由于晶閘管的作發(fā)電回饋

54、制動(dòng)狀態(tài)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，電路中電流單向?qū)щ娦?，電路中電流Id的方向不能改變，所以欲的方向不能改變，所以欲改變電能的輸送方向，只能改變改變電能的輸送方向，只能改變EM的極性。電路及的極性。電路及波形如下：波形如下：3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 同時(shí)，為防止兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，同時(shí)，為防止兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，Ud的極性也的極性也必須反過(guò)來(lái)，即必須反過(guò)來(lái)，即Ud應(yīng)為負(fù)值，且應(yīng)為負(fù)值，且 ，這樣才，這樣才能把電能從直流側(cè)送至交流側(cè)，以實(shí)現(xiàn)逆變。此時(shí)能把電能從直流側(cè)送至交流側(cè)，以實(shí)現(xiàn)逆變。此時(shí)的電流為的電流為dMUE RUEIdMd此時(shí)電

55、動(dòng)機(jī)輸出電功率，電網(wǎng)吸收電功率。電動(dòng)機(jī)此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出電功率，電網(wǎng)吸收電功率。電動(dòng)機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率越大，則逆變的功率也越大。軸上輸入的機(jī)械功率越大，則逆變的功率也越大。3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 為防止過(guò)電流，同樣應(yīng)滿足為防止過(guò)電流，同樣應(yīng)滿足 的條件，的條件，EM的大小取決于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，而的大小取決于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，而Ud則可通過(guò)則可通過(guò)改變改變 來(lái)調(diào)節(jié)。由于逆變狀態(tài)時(shí)來(lái)調(diào)節(jié)。由于逆變狀態(tài)時(shí)Ud為負(fù)值，所以為負(fù)值，所以 角在逆變時(shí)的范圍為角在逆變時(shí)的范圍為 之間。之間。dMUE 在逆變工作狀態(tài)下，雖然晶閘管的陽(yáng)極電位大在

56、逆變工作狀態(tài)下，雖然晶閘管的陽(yáng)極電位大部分時(shí)間處于交流電壓為負(fù)的半個(gè)周期內(nèi)，但由于部分時(shí)間處于交流電壓為負(fù)的半個(gè)周期內(nèi)，但由于外接直流電動(dòng)勢(shì)外接直流電動(dòng)勢(shì)EM的存在，使得晶閘管仍能承受正的存在，使得晶閘管仍能承受正向電壓而導(dǎo)通。向電壓而導(dǎo)通。 2/ 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件 要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓。向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流側(cè)的平均電壓。 晶閘管的控制角晶閘管的控制角 ，使，使Ud為負(fù)值。為負(fù)值。 兩者必須同時(shí)具備時(shí)才能實(shí)現(xiàn)有源

57、逆變。兩者必須同時(shí)具備時(shí)才能實(shí)現(xiàn)有源逆變。 必須指出必須指出：半控橋或者有續(xù)流二極管的電路，：半控橋或者有續(xù)流二極管的電路，因?yàn)檎麟妷阂驗(yàn)檎麟妷?ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電路，所以不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。現(xiàn)負(fù)極性的電路，所以不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。有源逆變，只能采用全控電路。2/ 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)、阻感負(fù)載時(shí)，整流輸出電整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)、阻感負(fù)載時(shí)，整流輸出電壓與控制角之間存在余弦關(guān)系

58、，即壓與控制角之間存在余弦關(guān)系，即 逆變與整流的區(qū)別僅在于控制角逆變與整流的區(qū)別僅在于控制角 的不同。當(dāng)?shù)牟煌．?dāng) 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)；當(dāng) 時(shí)，時(shí)，電路工作于逆變狀態(tài)。電路工作于逆變狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)逆變?yōu)閷?shí)現(xiàn)逆變，還需一反向的，還需一反向的EM，因?yàn)?，因?yàn)閁d在在 大于大于 時(shí)自動(dòng)為負(fù)值，完全滿足時(shí)自動(dòng)為負(fù)值，完全滿足逆變條件。所以可沿用整流的辦法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)逆變條件。所以可沿用整流的辦法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)的計(jì)算問(wèn)題。波形與參數(shù)的計(jì)算問(wèn)題。 cosd0dUU 20/ 2/ 2/ 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋式整流電路有

59、源逆變工作狀態(tài)三相橋式整流電路有源逆變工作狀態(tài) 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋式整流電路有源逆變工作狀態(tài)波形三相橋式整流電路有源逆變工作狀態(tài)波形 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計(jì)算三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計(jì)算 整流電路有源逆變輸出電壓整流電路有源逆變輸出電壓 直流輸出電流的平均值為直流輸出電流的平均值為在逆變狀態(tài)時(shí)，在逆變狀態(tài)時(shí)， Ud和和EM的極性都與整流狀態(tài)相反，的極性都與整流狀態(tài)相反，均為負(fù)值。均為負(fù)值。 每個(gè)晶閘管導(dǎo)通每個(gè)晶閘管導(dǎo)通 ，故晶閘管有效電流為：，故晶閘管有效電流為：

60、 cos351cos34222dlU.U.U 32 / REUIMddddVT57703I.II 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計(jì)算三相橋整流電路有源逆變工作狀態(tài)參數(shù)計(jì)算 從交流電源送至直流側(cè)負(fù)載的有功功率為從交流電源送至直流側(cè)負(fù)載的有功功率為dM2ddIEIRP 34 / ddVT28160322I.III 當(dāng)逆變工作時(shí)，由于當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。表示功率由直流電源輸送到交流電源。 在三相橋式電路中，每個(gè)周期內(nèi)流經(jīng)電源的線在三相橋式電路中，每個(gè)周期