第3講可控整流電路2(三相半波)

1、1電力電子技術(shù) 可控整流電路南京工業(yè)大學自動化學院22.2 三相可控整流電路三相可控整流電路單相可控單相可控整流電路整流電路優(yōu)點優(yōu)點：元件少，電路簡單：元件少，電路簡單缺點缺點：Ud脈動較大，三相電網(wǎng)不平脈動較大，三相電網(wǎng)不平衡，僅適于小容量設(shè)備衡，僅適于小容量設(shè)備三相可控三相可控整流電路整流電路三相半波三相半波三相橋式三相橋式帶平衡電抗器雙反星形等帶平衡電抗器雙反星形等南京工業(yè)大學自動化學院3交流測由三相電源供電。交流測由三相電源供電。負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐?，三相橋式全控基本的是三相半波可控

2、整流電路，三相橋式全控整流電路應用最廣整流電路應用最廣 tUuUsin22)32sin(22tUuV)32sin(22tUuW三相交流電數(shù)學表達式為：三相交流電數(shù)學表達式為：uVuUuW南京工業(yè)大學自動化學院4南京工業(yè)大學自動化學院5交流測由三相電源供電。交流測由三相電源供電。負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐罚鄻蚴饺鼗镜氖侨喟氩煽卣麟娐?，三相橋式全控整流電路應用最廣整流電路應用最廣 tUuUsin22)32sin(22tUuV)32sin(22tUuW三相交流電數(shù)學表達式為：三相交流電數(shù)學

3、表達式為：uVuUuW南京工業(yè)大學自動化學院62.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路一一、 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避 免免3次諧波流入電網(wǎng)次諧波流入電網(wǎng) 三個晶閘管分別接入三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一三相電源，其陰極連接在一 起起共陰極接法共陰極接法南京工業(yè)大學自動化學院7 控制角控制角=0 (相當于三個整流管情況相當于三個整流管情況) 自然換相點自然換相點二二、工作原理工作原理1. 電阻性負載電阻性負載南京工業(yè)大學自動化學院8 Ta導通時刻導通時刻在三相相電壓

4、正半周三相相電壓正半周波形的交點波形的交點t1t1處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為a a相，所相，所以以a a相相SCRSCR導通導通南京工業(yè)大學自動化學院9 Tb導通時刻導通時刻在三相相電壓正半周三相相電壓正半周波形的交點波形的交點t2t2處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為b b相，所相，所以以b b相相SCRSCR導通導通a a相承受相承受Ua-UbUa-Ub南京工業(yè)大學自動化學院10 Tc導通時刻導通時刻在三相相電壓正半周三相相電壓正半周波形的交點波形的交點t3t3處觸發(fā)處觸發(fā)最高電壓為最高電壓為c c相，所相，所以以c c相相SCRSCR導通導通a a相承受相承受Ua-UcUa-Uc南京

5、工業(yè)大學自動化學院11 控制角控制角=30南京工業(yè)大學自動化學院12 Ta導通時刻導通時刻在換相角等于在換相角等于3030度時度時TaTa觸發(fā)導通觸發(fā)導通A A相電流為相電流為idid，其余為零其余為零當其電壓變?yōu)榱銜r，正當其電壓變?yōu)榱銜r，正好觸發(fā)好觸發(fā)B B相相南京工業(yè)大學自動化學院13 Tb導通時刻導通時刻TbTb在換相角等于在換相角等于3030度度時觸發(fā)導通，時觸發(fā)導通，a a相承受相承受Ua-UbUa-UbB B相電流為相電流為idid，其余為其余為零零南京工業(yè)大學自動化學院14 Tc導通時刻導通時刻TcTc在換相角等于在換相角等于3030度度時觸發(fā)導通，時觸發(fā)導通，a a相承相承受受

6、Ua-UcUa-UcC C相電流為相電流為idid，其余其余為零為零南京工業(yè)大學自動化學院15相晶閘管的電壓波形，由相晶閘管的電壓波形，由3 3段組成：段組成： 0 0，u uabab，u uac ac ，最大最大電壓為線電壓峰值電壓為線電壓峰值(1.414(1.414U UL L) )。增大增大值，輸出整流波形后移，值，輸出整流波形后移，每管依次導通每管依次導通120120度；度；=30=30 時，負載電流處于連續(xù)時，負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)3030 時工作小結(jié)時工作小結(jié)南京工業(yè)大學自動化學院16 控制角控制角 30150 以以60為例為例南京工業(yè)大學自動化學

7、院17 Ta導通時刻導通時刻TaTa導通在換相角等于導通在換相角等于6060度度時觸發(fā)導通時觸發(fā)導通當其電壓變?yōu)榱銜r，當其電壓變?yōu)榱銜r，TaTa自自然關(guān)閉然關(guān)閉A A相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學自動化學院18 Tb導通時刻導通時刻TbTb在換相角等于在換相角等于6060度時觸度時觸發(fā)導通，發(fā)導通，a a相承受相承受Ua-UbUa-Ub當當TbTb電壓變?yōu)榱銜r，電壓變?yōu)榱銜r， TbTb自然關(guān)閉自然關(guān)閉, ,此時此時a a相晶閘管相晶閘管承受電壓承受電壓uauaB B相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學自動化學院19 Tc導通時刻導通時刻TcTc在換相角

8、等于在換相角等于6060度時觸發(fā)導度時觸發(fā)導通，通，a a相承受相承受Ua-UcUa-Uc當當TcTc電壓變?yōu)榱銜r，電壓變?yōu)榱銜r， TcTc自然自然關(guān)閉關(guān)閉, ,此時此時a a相承受電壓為相承受電壓為uauac c相電流為相電流為idid，其余為零其余為零南京工業(yè)大學自動化學院20負載電流斷續(xù)負載電流斷續(xù)；晶閘管導通角小于晶閘管導通角小于120120 ；晶晶閘管的電壓波形由閘管的電壓波形由6 6段段組組成：成： 0 0，u ua a, ,u uabab，u ua a, ,u ua,a,u uacac, , 30 150時工作小結(jié)時工作小結(jié)南京工業(yè)大學自動化學院21 導通角與電流連續(xù)關(guān)系導通角與

9、電流連續(xù)關(guān)系30時，輸出電壓時，輸出電壓ud和和id波形出現(xiàn)斷續(xù)，各相晶閘管波形出現(xiàn)斷續(xù)，各相晶閘管導通小于導通小于120南京工業(yè)大學自動化學院22 SCR SCR承受的最大電承受的最大電 壓：壓： 線電壓峰值線電壓峰值移相范圍移相范圍： 150 150 工作波形小結(jié)工作波形小結(jié)南京工業(yè)大學自動化學院23 平均電壓計算平均電壓計算cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU當a=0時，Ud最大，為 2d0d17.1UUU 整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算a30時，負載電流連續(xù)，有：南京工業(yè)大學自動化學院24)6cos(1675. 0)6cos(1223)(s

10、in2321262dUttdUUa30時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導通角減小，此時有：當a=150時，Ud等于零，也說明最大導通角只能是150 南京工業(yè)大學自動化學院25電壓量關(guān)系圖南京工業(yè)大學自動化學院26 負載電流計算負載電流計算 負載電流平均值為 晶閘管輪流導通，所以平均值為負載的三分之一RUIdd3dIItav南京工業(yè)大學自動化學院27 晶閘管電壓額定值計算晶閘管電壓額定值計算 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即 晶閘管陽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222RM45.2632UUUU22UUFM南京工業(yè)大學自動化學院28晶閘管電流有效值即為變壓器次

11、繞組電流有效值當30時當3030時：南京工業(yè)大學自動化學院37TbTb在換相角等于在換相角等于6060度時度時觸發(fā)導通，觸發(fā)導通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUb當當TbTb電壓變?yōu)榱愫?，電壓變?yōu)榱愫螅琓bTb繼續(xù)導通，繼續(xù)導通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUbB B相電流為相電流為idid，其余為其余為零零南京工業(yè)大學自動化學院38TcTc在換相角等于在換相角等于6060度時度時觸發(fā)導通，觸發(fā)導通，a a相承受相承受Ua-Ua-UcUc當當TcTc電壓變?yōu)榱愫?，電壓變?yōu)榱愫?，TcTc繼續(xù)導通，繼續(xù)導通，a a相承受相承受Ua-Ua-UcUcc c相電流為相電流為idid，其余為其

12、余為零零南京工業(yè)大學自動化學院39 平均電壓計算cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU當a=0時，Ud最大，為 當a=90時，Ud為零所以移相范圍內(nèi)90217.1UUUd0d整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算在電流連續(xù)條件下，晶閘管導通120時，南京工業(yè)大學自動化學院40 晶閘管電流額值計算n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ddVTIIIIIdoo577. 03136012022dVTVT(AV)368. 057. 1III南京工業(yè)大學自動化學院41 晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值 三相半波的主要缺點在于其變壓

13、器二次電流中含有直流分量，為此其應用較少。2RMFM45. 2UUU南京工業(yè)大學自動化學院42電壓關(guān)系圖20017. 1)cos(UUUUddd Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖中的曲線所示三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負載 2電感負載 南京工業(yè)大學自動化學院43 三相半波共陽極可控整流電路 三個SCR的陽極相連 輸出電壓的負端 零線-輸出電壓的正端 相電壓最低的SCR觸發(fā)導通南京工業(yè)大學自動化學院44 Ta導通時刻在三相相電壓負半周三相相電壓負半周波形的交點后波形的交點后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為a a相，所相，所以以a a相相SCRSCR導通導通南京工業(yè)大學自動

14、化學院45 Tb導通時刻在三相相電壓負半周三相相電壓負半周波形的交點后波形的交點后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為b b相，所相，所以以b b相相SCRSCR導通導通南京工業(yè)大學自動化學院46 Tc導通時刻在三相相電壓負半周三相相電壓負半周波形的交點后波形的交點后角處角處觸發(fā)觸發(fā)最低電壓為最低電壓為c c相，所相，所以以c c相相SCRSCR導通導通南京工業(yè)大學自動化學院47 三相半波可控整流電路特點三相半波可控整流電路特點 電路簡單：電路簡單： SCRSCR元件少，接線簡單，只需三套觸發(fā)電路，元件少，接線簡單，只需三套觸發(fā)電路， 控制較容易?？刂戚^容易。 變壓器利用率低變壓器利用率低 變壓器每繞組只有三分之一周期流過電流，存在直流磁勢（直變壓器每繞組只有三分之一周期流過電流，存在直流磁勢（直流偏磁），須加大變壓器鐵心的截面積（為避免鐵心飽和），流偏磁），須加大變壓器鐵心的截面積（為避免鐵心飽和），故該電路一般用于中小容量的設(shè)備上。故該電路一般用于中小容量的設(shè)備上。南京工業(yè)大學自動化學院48 總結(jié)