電力電子技術(shù)模塊3

1、模塊模塊3 可控整流電路可控整流電路n3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路n3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路n3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路n3.4 三相橋式可控整流電路三相橋式可控整流電路n3.5 有源逆變電路有源逆變電路n3.6 變壓器漏感抗對(duì)整流電路的影響變壓器漏感抗對(duì)整流電路的影響n3.7 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施可控整流電路測(cè)試可控整流電路測(cè)試n3.8 知識(shí)拓展知識(shí)拓展整流電路諧波分析整流電路諧波分析n小結(jié)小結(jié)3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路一、電阻性負(fù)載電爐、電焊機(jī)及白熾燈等均屬于電阻性負(fù)載變壓器T起變換電壓和電氣隔離的

2、作用。電阻負(fù)載的特點(diǎn)電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形相同。工作原理分析工作原理分析圖3-1 單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）及波形wwwwtTVTR0 )u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVT q0b)c)d)e)001.工作原理分析n在電源電壓正半周，晶閘管承受正向電壓，在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓u2。在t=時(shí)刻，電源電壓過(guò)零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。n在電源電壓負(fù)半周，u K0，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(méi)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

3、流id的波形相位相同。n通過(guò)改變觸發(fā)角的大小，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=180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。3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 首先，引入兩個(gè)重要的基本概念：觸發(fā)角 ：從晶閘管開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加發(fā)脈沖止的電角度,用表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角 ：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角，用表示 。 在單相半波可控整流電阻性負(fù)載電路中,移相角的控制范圍為:0，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角的可變范圍是0，兩者關(guān)系為 =。3.1

4、3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路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Id2cos145. 02cos12dsin221222dwwpUUttUU2cos10.45 2ddRURUI3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路n 輸出電流平均值Id :n 直流輸出電壓平均值Ud :(2) 輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I22sin41d2sin22122pwwUttUU22sin412RURUI3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路n 輸出電流有效值I :n 直流輸出電壓有效值U :(3) 晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)

5、電流有效值n 單相半波可控整流電路中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過(guò)相同的電流，故其有效值相等，即：22sin4122TRUIII3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(4) 功率因數(shù)cosn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UTM晶閘管承受的最大正反向電壓Um是相電壓峰值。22sin41cos222IUUISPUUTM223.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路例3-1 如圖所示單相半波可控整流器，電阻性負(fù)載，電源電壓U2

6、為220V，要求的直流輸出電壓為50 V，直流輸出平均電流為20 。 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。3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路解解 : (1) 0122045. 0502145. 02cosddUUA 44.4 22sin412RURUI當(dāng)當(dāng)=90 時(shí)，輸出電流有效值時(shí)，輸出電流有效值5 . 022020504 .44cos2222UUIUUISP(3) 5 . 22050 ddIUR(2)則=90(4) 晶閘管電流有效值晶閘管電流有效值IT 與輸出電流有效值相等，即：與輸出電流有

7、效值相等，即：IIT57. 1) 25 . 1 (TT(AV)II100A)(A 6 .56T(AV)取系列值IV311220222mUUV 933622311)32()32(mTNUU（5）晶閘管承受的最高電壓：）晶閘管承受的最高電壓：考慮考慮(23)倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為選取晶閘管型號(hào)為選取晶閘管型號(hào)為 KP100-7FKP100-7F晶閘管。晶閘管。取取2倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：則3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路二、電感性負(fù)載二、電感性負(fù)載電感性負(fù)載通常是電機(jī)的勵(lì)電感性負(fù)載通常是電機(jī)的勵(lì)

8、磁線圈、繼電器線圈及其他磁線圈、繼電器線圈及其他含有電抗器的負(fù)載含有電抗器的負(fù)載。電感性負(fù)載的特點(diǎn)：電感性負(fù)載的特點(diǎn)：感生電感生電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電感中流過(guò)的動(dòng)勢(shì)總是阻礙電感中流過(guò)的電流使得流過(guò)電感的電流不電流使得流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。發(fā)生突變。 圖圖3-2 帶阻感負(fù)載的帶阻感負(fù)載的 單相半波電路及其波形單相半波電路及其波形a)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qb)c)d)e)f)+ + +1. 無(wú)無(wú)續(xù)流二極管時(shí)續(xù)流二極管時(shí)v工作原理工作原理0：u K大于零，但門(mén)極沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電大于零，但門(mén)極沒(méi)

9、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。流都等于零。在在t=時(shí)，門(mén)極有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓時(shí)，門(mén)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)當(dāng)t=時(shí)，交流電壓時(shí)，交流電壓u2過(guò)零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓過(guò)零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓u K仍大于零，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。直反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周。到下一個(gè)周期的正半周。3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路有負(fù)面積有負(fù)面積圖圖3-3

10、電感負(fù)載電感負(fù)載,不接續(xù)不接續(xù)流管時(shí)的電壓電流波形圖流管時(shí)的電壓電流波形圖v數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值直流輸出電壓平均值U Ud d為為 從從U Ud d的波形可以看出，由于電感負(fù)載的存在，電源電壓由的波形可以看出，由于電感負(fù)載的存在，電源電壓由正到負(fù)過(guò)零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出正到負(fù)過(guò)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?。划?dāng)大電感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)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，則面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，則I Id d也很小。所也很小。所以，以，實(shí)際的大電感電路中，常常在負(fù)

11、載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流實(shí)際的大電感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管二極管。qwwp)(sin2212ttdUUd3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2.2.接續(xù)流二極管時(shí)接續(xù)流二極管時(shí)v工作原理工作原理nu u2 20 0：u u K K0 0。在在t=t=處觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，處觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通， u ud d= = u u2 2續(xù)流二極管續(xù)流二極管V VDRDR承受反向承受反向電壓而處于斷態(tài)。電壓而處于斷態(tài)。nu u2 20 0：電感的感應(yīng)電壓使電感的感應(yīng)電壓使V VDRDR承受正向電壓導(dǎo)通續(xù)流，承受正向電壓導(dǎo)通續(xù)流，晶閘管承受反壓關(guān)斷晶閘管承受反壓關(guān)斷, ,u ud d

12、=0=0。如果電感足夠大，續(xù)流二如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使晶閘管導(dǎo)通，使i id d連續(xù)。連續(xù)。3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3-4 帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載(接續(xù)流管接續(xù)流管)的的 單相半波電路及其波形單相半波電路及其波形n由以上分析可以看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，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)載電電流波形連續(xù)且近似

13、一條直線，流過(guò)晶閘管的電流波形流波形連續(xù)且近似一條直線，流過(guò)晶閘管的電流波形和流過(guò)續(xù)流二極管的電流波形是矩形波和流過(guò)續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。n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移相范圍與單相半波可控整流電路電阻性負(fù)載相同為與單相半波可控整流電路電阻性負(fù)載相同為0 0180180，且有，且有 + +=180180。3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路v基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系(1) (1) 輸出電壓平均值輸出電壓平均值U Ud d與輸出電流平均值與輸出電流平均值I Id d輸出電壓平均值輸出電壓平均值U

14、Ud d輸出電流平均值輸出電流平均值I Id d2cos145. 02cos122dsin22212dwwpUUttUU2cos10.45 dddRURUI3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(2) (2) 晶閘管的電流平均值晶閘管的電流平均值I IdTdT與晶閘管的電流有效值與晶閘管的電流有效值I IT T晶閘管的電流平均值晶閘管的電流平均值I IdTdT ：晶閘管的電流有效值晶閘管的電流有效值I IT T：d2-dTIId2)(2d21TItdIIpppwp3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(3) (3) 續(xù)流二極管的電流平均值續(xù)流二極管的電流平均

15、值I IdDdD與續(xù)流二極與續(xù)流二極管的電流有效值管的電流有效值I IDDddD2IId02dD2)(21ItdIIppwpp3.1 3.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路一、單相橋式可控整流電路一、單相橋式可控整流電路1.1.帶電阻負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況工作原理及波形分析工作原理及波形分析u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)dd uVT1,4圖圖3-5 單相全控橋式單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 VT1和和VT4組成一對(duì)橋臂，在組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓正

16、半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。過(guò)零時(shí)關(guān)斷。 VT2和和VT3組成另一對(duì)橋臂，在組成另一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓正半周承受電壓-u2，得到觸得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。過(guò)零時(shí)關(guān)斷。 )數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系1)1)輸出直流電壓平均值輸出直流電壓平均值U Ud d及有效值及有效值U U（ 角的移相范圍為0180。）ppwwp2cos19 . 02cos122)(dsin21222dUUttUU2cos19 . 02cos12222ddpRURURUI2cos145.0212RUIIddT3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相

17、橋式可控整流電路ppppppaaUaaUU2sin2122sin412222) 輸出直流電流平均值輸出直流電流平均值Id 3) 晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值IdT和有效值和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)dd uVT1,43.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路pppwwpp2sin212)( d)sin2(21222RUttRUITpppwwpp2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIppp2sin21cos2IUUISP5) 5) 功率因數(shù)功率因數(shù)4)4)變壓器二次測(cè)電流有效值變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流與輸出直流電流I

18、有效值相等：有效值相等：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量 S=U2I2。2.2.電感性負(fù)載（不接續(xù)流二極管）電感性負(fù)載（不接續(xù)流二極管） 假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流i id d連續(xù)且波形近似為一水平線。連續(xù)且波形近似為一水平線。TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OwtOwtOwtudidi2b )OwtOwtuV T1 ,4OwtOwtIdIdIdIdIdiV T2 ,3iV T1 ,4圖圖3-6 單相全控橋帶單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路u u2 2

19、過(guò)零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用過(guò)零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管晶閘管VTVT1 1和和VTVT4 4中仍流過(guò)電流中仍流過(guò)電流i id d，并不關(guān)斷。并不關(guān)斷。至至tt= = + + 時(shí)刻，給時(shí)刻，給VTVT2 2和和VTVT3 3加加觸發(fā)脈沖，因觸發(fā)脈沖，因VTVT2 2和和VTVT3 3本已承受本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通。正電壓，故兩管導(dǎo)通。VTVT2 2和和VTVT3 3導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，u u2 2通過(guò)通過(guò)VTVT2 2和和VTVT3 3分別向分別向VTVT1 1和和VTVT4 4施加反壓使施加反壓使VTVT1 1和和VTVT4 4關(guān)斷，流過(guò)關(guān)斷，流過(guò)VTVT1 1和和VTVT4 4的的電流迅

20、速轉(zhuǎn)移到電流迅速轉(zhuǎn)移到VTVT2 2和和VTVT3 3上，此上，此過(guò)程稱過(guò)程稱換相換相或或換流換流。ppwwpcos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUUddT21IIddT707. 021III3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 晶閘管移相范圍為90。 晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22U 晶閘管導(dǎo)通角與 無(wú)關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值： 變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由 角決定，有

21、效值I2=Id。3.電感性負(fù)載（接續(xù)流二極管）見(jiàn)圖電感性負(fù)載（接續(xù)流二極管）見(jiàn)圖3-7為了擴(kuò)大移相范圍，使為了擴(kuò)大移相范圍，使波形不出現(xiàn)負(fù)值且輸出電流波形不出現(xiàn)負(fù)值且輸出電流更加平穩(wěn)，可在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，如圖更加平穩(wěn)，可在負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，如圖4-4-7 7 電路所示。電路所示。接續(xù)流管后，接續(xù)流管后，的移相范圍可擴(kuò)大到的移相范圍可擴(kuò)大到0 0。在這區(qū)在這區(qū)間內(nèi)變化，只要電感量足夠大，輸出電流間內(nèi)變化，只要電感量足夠大，輸出電流i id d就可保持連就可保持連續(xù)且平穩(wěn)。續(xù)且平穩(wěn)。在電源電壓在電源電壓u u2 2過(guò)零變負(fù)時(shí)，續(xù)流管承受正向電壓而導(dǎo)通，過(guò)零變負(fù)時(shí)，續(xù)流管承受正向電壓而

22、導(dǎo)通，晶閘管承受反向電壓被關(guān)斷。這樣晶閘管承受反向電壓被關(guān)斷。這樣u ud d波形與電阻性負(fù)載波形與電阻性負(fù)載相同相同，如圖，如圖4-4-7b7b所示。負(fù)載電流所示。負(fù)載電流i id d是由晶閘管是由晶閘管VTVT1 1和和VTVT 3 3、VTVT2 2和和VTVT、續(xù)流管續(xù)流管VDVD相繼輪流導(dǎo)通而形成的。相繼輪流導(dǎo)通而形成的。u uT T波形與波形與電阻負(fù)載時(shí)相同電阻負(fù)載時(shí)相同。REUIdd圖圖3-8 單相橋式全控整流電路接反單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 電流斷續(xù)電流斷續(xù)與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電， 稱為停止導(dǎo)電角，2

23、12sinUE在 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。b)idOEudwtIdOwt q為了使電流連續(xù)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波為了使電流連續(xù)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器，用來(lái)減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。電抗器，用來(lái)減少電流的脈動(dòng)和延長(zhǎng)晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間。電電感量足夠大時(shí)，電流波形近似一直線。感量足夠大時(shí)，電流波形近似一直線。3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路電流連續(xù)電流連續(xù)有負(fù)面積有負(fù)面積 由于電感存在由于電感存在Ud波形出現(xiàn)負(fù)面積，使波形出現(xiàn)負(fù)面積，使Ud下降。下降。 可調(diào)范圍：可調(diào)范圍： 0 90 圖圖3-9 單相橋式全控整流電

24、路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtp q = p3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路接入接入VD：擴(kuò)大移相范圍，不讓擴(kuò)大移相范圍，不讓ud出現(xiàn)負(fù)面積。出現(xiàn)負(fù)面積。移相范圍：移相范圍：0 180 ud波形與電阻性負(fù)載相同波形與電阻性負(fù)載相同Id由由VT1和和VT4，V2和和VT3，以以及及VD輪流導(dǎo)通形成。輪流導(dǎo)通形成。 圖圖3-10 單相橋式全控整流電路，單相橋式全控整流電路，有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器、接續(xù)流二極有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器、接續(xù)流二極管管3.2 3.2 單

25、相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖圖3-11 單相橋式半控整流電路，單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形的電路及波形 圖圖3-11 單相橋式半控整流電路，單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形的電路及波形3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD

26、3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR3.2 3.2 單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路圖3-12 單相半控橋電感性負(fù)載不接續(xù)流二極管的情況分析單相半控橋電感性負(fù)載不接續(xù)流二極管的情況分析 3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路一、 電阻性負(fù)載udidN三角形三角形星形星形1.1.電路的特點(diǎn)：電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形，變壓器二次側(cè)接成星形，而一次側(cè)接成三角形。而一次側(cè)接成三角形。三個(gè)晶閘管分別接入三個(gè)晶閘管分別接入 、b b、c c三相電源，其陰極三相電源，其陰極

27、連接在一起連接在一起共陰極共陰極接法接法 。3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路udidN0tuu ubucwtwt1 1wtwt2 2wtwt3 3wtwt4 4VDVD1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u u VDVD2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u ub bVDVD3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u uc c二極管換相時(shí)刻為二極管換相時(shí)刻為自然自然換相點(diǎn)換相點(diǎn)，是各相晶閘管，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角觸發(fā)角 的起點(diǎn)，即的起點(diǎn)，即 =0=0 。 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)（ =0=0 ）圖

28、圖3-13 三相半波可控整流電路共三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及 =0 時(shí)的波形時(shí)的波形 3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路2. 2. 工作原理：工作原理：（1 1） 0 0 每管導(dǎo)通每管導(dǎo)通120120, , 三相電源三相電源輪流向負(fù)載供電，輪流向負(fù)載供電，負(fù)載電壓負(fù)載電壓u ud d為三相電源電壓正半周包為三相電源電壓正半周包絡(luò)線。絡(luò)線。 變壓器二次繞組的電流變壓器二次繞組的電流: :變變壓器二次側(cè)壓器二次側(cè) 相繞組和晶閘管相繞組和晶閘管VT1VT1的電流波形相同，的電流波形相同，變壓器變壓器二次繞組電流有直流分量。二次繞組

29、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段段組成。組成。 )Rb)c)d)e)f)u2Ridu ubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOu bu cOiVT1uVT1wtwtwtwtwt（2 2） =30=30 時(shí)，波形如下圖所示時(shí)，波形如下圖所示 =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac 30 時(shí)的波形：負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角等于時(shí)的波形：負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角等于120 。（ 30 時(shí)負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)）時(shí)負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)）（3 3） =60=60 時(shí)，波形如下圖所

30、示時(shí)，波形如下圖所示wtwtwtwt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1 30 的情況：負(fù)的情況：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于導(dǎo)通角小于120 。 移相范圍移相范圍： 0 150 3. 3. 各電量計(jì)算各電量計(jì)算 （1 1）0 0 3030 時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有： 當(dāng)當(dāng) =0 =0 時(shí)，時(shí)，U Ud d最大，為最大，為 。 （2 2） 3030 150 150 時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：導(dǎo)通角減小，此時(shí)有： pwwpppcos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU2d0d

31、17.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dpppwwpppUttdUU3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 負(fù)載電流平均值為 流過(guò)晶閘管的電流平均值為 晶閘管承受的最大電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即RUIdd26UUTM3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路ddTII31二、 阻感負(fù)載1.工作原理及波形分析abcTRLu2udeLidV T1V T2V T3udiauaubucibiciduacuabuacOwtOwtOwtOwtOwtOwtuV T1圖圖3-14 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)三相半波可控整流電

32、路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及載時(shí)的電路及 =60 時(shí)的波形時(shí)的波形3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路阻感負(fù)載，當(dāng)阻感負(fù)載，當(dāng)L L值很大時(shí)，值很大時(shí)，i id d波形基本平直波形基本平直0 0 3030 時(shí)：整流電壓時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。3030 9090時(shí)：（如時(shí)：（如 =60=60 時(shí)的波形右圖所示）。時(shí)的波形右圖所示）。特點(diǎn)：晶閘管特點(diǎn)：晶閘管導(dǎo)通角均為導(dǎo)通角均為120120，與控制角，與控制角 無(wú)關(guān)；無(wú)關(guān)；移移相范圍為相范圍為9090 ；晶閘管電流；晶閘管電流波形近似為方波。波形近似為方波。2.各電量計(jì)算各電量計(jì)算(1) 輸出電壓平均值

33、輸出電壓平均值 ud(2）負(fù)載負(fù)載電流平均值電流平均值 (3）流過(guò)晶閘管的電流平均值流過(guò)晶閘管的電流平均值IdT、有效值有效值IT 以及承受以及承受的最高電壓的最高電壓UTM分別為分別為 wwpppcos217. 1)(sin223/21656dUttdUURUIdd3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路ddTII31dTII3126UUTM圖圖3-15 三相半波可控整流電路，阻三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載感負(fù)載(不接續(xù)流管不接續(xù)流管)時(shí)的波形時(shí)的波形3. 大電感負(fù)載接續(xù)流二極管大電感負(fù)載接續(xù)流二極管為了擴(kuò)大移相范圍并使負(fù)載電流為了擴(kuò)大移相范圍并使負(fù)載電流id 平平穩(wěn)，可在

34、電感負(fù)載兩端并接續(xù)流二極穩(wěn)，可在電感負(fù)載兩端并接續(xù)流二極管，由于續(xù)流管的作用，管，由于續(xù)流管的作用，ud波形已不波形已不出現(xiàn)負(fù)值，與電阻性負(fù)載出現(xiàn)負(fù)值，與電阻性負(fù)載ud波形相同。波形相同。 3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路接入接入VD圖圖3-16 三相半波可控整流電路，阻三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載感負(fù)載(接續(xù)流管接續(xù)流管)時(shí)的波形時(shí)的波形3. 大電感負(fù)載接續(xù)流二極管大電感負(fù)載接續(xù)流二極管在在030區(qū)間，電源電區(qū)間，電源電壓均為正值，壓均為正值，ud波形連續(xù)，續(xù)波形連續(xù)，續(xù)流管不起作用；流管不起作用；當(dāng)當(dāng)30150區(qū)間，電區(qū)間，電源電壓出現(xiàn)過(guò)零變負(fù)時(shí)，續(xù)流源電壓出現(xiàn)過(guò)

35、零變負(fù)時(shí)，續(xù)流管及時(shí)導(dǎo)通為負(fù)載電流提供續(xù)管及時(shí)導(dǎo)通為負(fù)載電流提供續(xù)流回路，晶閘管承受反向電源流回路，晶閘管承受反向電源相電壓而關(guān)斷。這樣相電壓而關(guān)斷。這樣ud波形斷波形斷續(xù)但不出現(xiàn)負(fù)值。續(xù)流管續(xù)但不出現(xiàn)負(fù)值。續(xù)流管VD起起作用時(shí)，晶閘管與續(xù)流管的導(dǎo)作用時(shí)，晶閘管與續(xù)流管的導(dǎo)通角分別為：通角分別為： 3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路q150T)30(3qD三、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載三、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載與單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載情況相與單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載情況相似，在電樞回路中串入電感量足似，在電樞回路中串入電感量足夠大的夠大的Ld。這就為含有反電勢(shì)的這就為含有反電勢(shì)的大電感負(fù)載，其波形分析

36、、各電大電感負(fù)載，其波形分析、各電量計(jì)算式與大電感負(fù)載時(shí)相同量計(jì)算式與大電感負(fù)載時(shí)相同 ，僅電流計(jì)算公式不同僅電流計(jì)算公式不同dddREUI同樣，為了擴(kuò)大移相范圍，并同樣，為了擴(kuò)大移相范圍，并使使id波形更加平穩(wěn)，也可在負(fù)載波形更加平穩(wěn)，也可在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流管兩端并聯(lián)續(xù)流管VD。其波形分其波形分析和計(jì)算方法，與接續(xù)流管的析和計(jì)算方法，與接續(xù)流管的三相半波大電感負(fù)載相同三相半波大電感負(fù)載相同。 圖圖3-17 三相半波可控整流電路，反電動(dòng)三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的波形勢(shì)負(fù)載的波形v各電量計(jì)算各電量計(jì)算 (1) (1) 負(fù)載電壓平均值負(fù)載電壓平均值U Ud d和電流平均值和電流平均值I

37、Id d 1) 0 1) 03030時(shí)時(shí) 2) 30 2) 30150150時(shí)時(shí) 3) 3)負(fù)載電流負(fù)載電流 Id=Ud/Rd3.3 3.3 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路coscos17. 102ddUUU)6cos(1 675. 021)6cos(1 45. 0322ppUUUd（2 2）晶閘管電流平均值）晶閘管電流平均值I IdTdT、有效值有效值I IT T 及晶閘管承受的最及晶閘管承受的最高電壓值高電壓值U UTMTM 1 1）0 03030時(shí)時(shí) 2) 2)3030150150時(shí)時(shí) （3 3）續(xù)流管平均電流）續(xù)流管平均電流IdD、有效值有效值ID及承受的最高電壓及承受的最高

38、電壓UDM (30150) ddTII31dTII3126UUTM ddTII360150dTII36015026UUTM ddDII12030dDII1203026UUDM3.4 3.4 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路共陰極組共陰極組陰陰極連接在一起的極連接在一起的3個(gè)晶閘管（個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組陽(yáng)極陽(yáng)極連接在一起的連接在一起的3個(gè)個(gè)晶閘管（晶閘管（VT4，VT6，VT2）三相橋式全控整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序：導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6陽(yáng)極電

39、壓最大的導(dǎo)通陽(yáng)極電壓最大的導(dǎo)通陰極電壓最低的導(dǎo)通陰極電壓最低的導(dǎo)通阻感負(fù)載時(shí)的工作情況阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 60 時(shí)（時(shí)（ =0 圖圖318； =30 圖圖419）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。 區(qū)別在于：區(qū)別在于：id的波形可近似為一條水平線。的波形可近似為一條水平線。 60 時(shí)（時(shí)（ =90 圖圖420）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同不同。 電阻負(fù)載時(shí)，電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積 阻感負(fù)載時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流

40、電路的帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的 角移相范圍角移相范圍為為: 0 90 。主要包括3.4 3.4 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路圖圖3-18 3-18 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載 =0=0 時(shí)的波形時(shí)的波形ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOua = 0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1圖圖3-19 3-19 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載 =30=30 時(shí)的波形時(shí)的波形ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacwtOwtOw

41、tOwtOidiawt1uaubuc圖圖3-20 3-20 三相橋式整流電路三相橋式整流電路帶阻感負(fù)載，帶阻感負(fù)載， =90=90 時(shí)的波形時(shí)的波形 = 9 0 ud 1ud 2ua cub cub auc auc bua bua cua budua cua bua cwtOwtOwtOubucuawt1uV T1定量分析定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載電阻負(fù)載 60 時(shí)）的平均值為：時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且?guī)щ娮柝?fù)載且 60 時(shí)，整流電壓平均值為：時(shí)，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

42、/Rwwpppcos34.2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134.2)(sin63232dpwwpppUttdUU3.4 3.4 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路晶閘管及輸出整流電壓的情況如下表所示晶閘管及輸出整流電壓的情況如下表所示時(shí)時(shí) 段段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓整流輸出電壓udu -ub=u bu -uc=u cub-uc=ubcub-u =ub uc-u =uc uc-ub=ucb3.4

43、3.4 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(diǎn)三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各組各1，且不能為同，且不能為同1相器件。相器件。（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：）對(duì)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(yáng)極組，共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT

44、6，VT5與與VT2，脈沖相差脈沖相差180 。3.4三相橋式全控整流電路 （3）ud一周期脈動(dòng)一周期脈動(dòng)6次次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，每次脈動(dòng)的波形都一樣， 故該電路為故該電路為6脈波整流電路。脈波整流電路。 （4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：?jiǎn)螌捗}沖觸發(fā)、雙窄脈沖觸發(fā)可采用兩種方法：?jiǎn)螌捗}沖觸發(fā)、雙窄脈沖觸發(fā) （5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同， 晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。3.4 3.4 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路一、一

45、、 逆變的概念逆變的概念 逆變逆變：把直流電變成交流電的過(guò)程。：把直流電變成交流電的過(guò)程。 逆變UPS3.5 有源逆變電路有源逆變電路 逆變分類DC AC有源逆變有源逆變無(wú)源逆變無(wú)源逆變AC DC A C直流電直流電 交流電交流電 電網(wǎng)電網(wǎng)直流電直流電 交流電交流電 負(fù)載負(fù)載逆變類型逆變類型對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路變流電路。二、有源逆變工作原理二、有源逆變工作原

46、理1. 能量關(guān)系UdM可用兩個(gè)電源相連來(lái)反映問(wèn)題可用兩個(gè)電源相連來(lái)反映問(wèn)題二、有源逆變工作原理二、有源逆變工作原理1. 能量關(guān)系Ud: 施能施能 E: 受能受能 R：耗能耗能整流整流短路短路有源逆變有源逆變反極性相連，反極性相連，相當(dāng)于兩個(gè)電相當(dāng)于兩個(gè)電源串聯(lián)短路，源串聯(lián)短路，應(yīng)避免應(yīng)避免Ud :受能受能 E : 施能施能 R：耗能耗能REUIdREUIdRUEIdUd ER+_+_IUd ER+_+_IUd ER+_+_I2. 有源逆變產(chǎn)生的條件有源逆變產(chǎn)生的條件nQ擲向擲向1： 90，整流工整流工作。作。 U Udd上正下負(fù)，電動(dòng)機(jī)作電上正下負(fù)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，反電勢(shì)動(dòng)運(yùn)行，反電勢(shì)E E

47、上正下負(fù)。上正下負(fù)。nQ快速快速擲向擲向2 2：若若 90，U Ud d下正上負(fù)，反電勢(shì)下正上負(fù)，反電勢(shì)E E上正下負(fù)，上正下負(fù)，兩電源順極性相連，相當(dāng)于短路兩電源順極性相連，相當(dāng)于短路事故事故 。nQ擲向擲向2 2：應(yīng)使應(yīng)使 90， U Ud d 極性為上正下負(fù)，且使極性為上正下負(fù)，且使UdE 。此時(shí)此時(shí)電動(dòng)機(jī)供給能電動(dòng)機(jī)供給能量，運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，晶閘管裝量，運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，晶閘管裝置吸收能量送回電網(wǎng)。置吸收能量送回電網(wǎng)。n 逆變角逆變角 =180 圖圖3-25 單相橋式電路的單相橋式電路的整流和逆變?cè)碚骱湍孀冊(cè)?實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件可歸納如下：實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件可歸納如下： 1) 變流

48、裝置的直流側(cè)必須外接有電壓極性變流裝置的直流側(cè)必須外接有電壓極性與晶閘管導(dǎo)與晶閘管導(dǎo)通方向一致的直流電源通方向一致的直流電源E，且且E的數(shù)值要大于的數(shù)值要大于Ud 2) 變流器必須工作在變流器必須工作在 90（ 90)區(qū)間，使區(qū)間，使 Ud 0，才能將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng)才能將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β史邓碗娋W(wǎng) 3)為了保證變流裝置回路中的為了保證變流裝置回路中的電流連續(xù)電流連續(xù)，逆變電路中，逆變電路中一定要一定要串接大電抗串接大電抗2、有源逆變產(chǎn)生的條件、有源逆變產(chǎn)生的條件注意：注意：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)半控橋或有續(xù)流二極管的電路，不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)

49、有源逆變，只能采用全控電路?，F(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。 三、有源逆變應(yīng)用電路三、有源逆變應(yīng)用電路1. 單相有源逆變電路（以單相全控橋接電動(dòng)機(jī)負(fù)載為例）單相有源逆變電路（以單相全控橋接電動(dòng)機(jī)負(fù)載為例）整整流流逆逆變變2. 三相有源逆變電路（三相半波接電動(dòng)機(jī)負(fù)載）三相有源逆變電路（三相半波接電動(dòng)機(jī)負(fù)載） Ud = -1.17U2cos RUEId圖圖3-26 三相半波有源逆變電路原理三相半波有源逆變電路原理圖圖3-27 3-27 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)不同逆變角的電壓波形不同逆變角的電壓波形 3.5 晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)晶閘管的有源逆變工作

50、狀態(tài)四、逆變失敗與最小逆變角限制四、逆變失敗與最小逆變角限制 1. 1.逆變失敗逆變失敗n變流器工作在有源逆變狀態(tài)時(shí)，若出現(xiàn)輸出電變流器工作在有源逆變狀態(tài)時(shí)，若出現(xiàn)輸出電壓平均值與直流電源壓平均值與直流電源E E順極性串聯(lián)，必然形成很順極性串聯(lián)，必然形成很大的短路電流流過(guò)晶閘管和負(fù)載，造成事故。大的短路電流流過(guò)晶閘管和負(fù)載，造成事故。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為逆變失敗，或稱為逆變顛覆逆變失敗，或稱為逆變顛覆。 3.5 3.5 晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)2.2.造成逆變失敗的原因：造成逆變失敗的原因：(1) (1) 觸發(fā)電路工作不可靠。不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘觸發(fā)電路工作不可

51、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。管分配觸發(fā)脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等。(2) (2) 晶閘管發(fā)生故障。器件失去阻斷能力，或器件不能晶閘管發(fā)生故障。器件失去阻斷能力，或器件不能導(dǎo)通。導(dǎo)通。(3) (3) 交流電源異常。在逆變工作時(shí)，電源發(fā)生缺相或突交流電源異常。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。然消失而造成逆變失敗。(4) (4) 換相裕量角不足，引起換相失敗。應(yīng)考慮變壓器漏換相裕量角不足，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。抗引起的換相重疊角、晶閘管關(guān)斷時(shí)間等因素的影響。 為防止逆變失敗，應(yīng)限制最小

52、逆變角為防止逆變失敗，應(yīng)限制最小逆變角3.5 晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)3.最小逆變角最小逆變角確定的方法確定的方法最小逆變角最小逆變角的大小要考慮以下因素：的大小要考慮以下因素：(1) 換相重疊角換相重疊角（ 15152525）(2) 晶閘管關(guān)斷時(shí)間晶閘管關(guān)斷時(shí)間 tq 所對(duì)應(yīng)的電角度所對(duì)應(yīng)的電角度：約約 4 6(3) 安全裕量角安全裕量角：一般取一般取為為1010左右左右綜上所述，最小逆變角為：綜上所述，最小逆變角為：00min35303.5 晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)晶閘管的有源逆變工作狀態(tài)換相重疊角的影響：換相重疊角的影響：圖3-28 交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過(guò)程的影響

53、 當(dāng) g 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。 如果 g 時(shí)（從圖3-28右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT2）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT1)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 udOOidwtwtu ubucu ubpg giVT1iVTiVT3iVTiVT322ik=ib是逐漸增大的， 而i =Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，i =0，VT1關(guān)斷,換流過(guò)程結(jié)束。3.6 變壓器漏感抗對(duì)整流電路的影響變壓器漏感抗對(duì)整流電路的影響考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感可用一個(gè)集中的電感可用一個(gè)集中的電感LB

54、表示。表示?，F(xiàn)以三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣?，F(xiàn)以三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣。VT1換相至VT2的過(guò)程：因 、b兩相均有漏感，故i 、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將 、b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik。圖3-29 考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形udidwtOwtOgici ibici Idu ubuc 3.6 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響換相重疊角換相重疊角換相過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，用電角度換相過(guò)程持續(xù)的時(shí)間，用電角度g表示。表示。換相過(guò)程中，整流電壓換相過(guò)程中，整流電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì)為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所

55、對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。 換相壓降與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低的多少。2ddddbakBbkBaduutiLutiLuudB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIpwpwpwpwppgppgppgpdkkk換相重疊角換相重疊角g的計(jì)算的計(jì)算B2Bab2)65sin(62)(ddLtULuutipwk由上式得：)65sin(26ddB2pwwtXUtik進(jìn)而得出：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2pwwpwwptXUttXUitk3

56、.6 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得：由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2pwwpwwptXUttXUitk 當(dāng) 時(shí)， ，于是65pgwtdkIig g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 當(dāng) 90 時(shí)， 越小g g 越大。)cos(cos26B2dgXUI2dB62)cos(cosUIXg3.6 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 變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響 dUdBIXpdB2IXp

57、dB23IXpdB3IXpdB2ImXp)cos(cosg2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIpsin22Bd電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算23U23U注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分?，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按 代入。23U23U3.6 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3.6 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論

58、:出現(xiàn)換相重疊角g g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多。晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開(kāi)通。 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。3.7 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施可控整流電路測(cè)試可控整流電路測(cè)試1.單相半波可控整流電路測(cè)試單相半波可控整流電路測(cè)試2.單相橋式半控整流電路測(cè)試單相橋式半控整流電路測(cè)試3.單相橋式全控整流電路測(cè)試及有源逆變電路測(cè)試單相橋式全控整流電路測(cè)試及有源逆變電路測(cè)試4.三相半波可控整流電路測(cè)試三相半波可控整流電路測(cè)

59、試5.三相半波有源逆變電路測(cè)試三相半波有源逆變電路測(cè)試6.三相橋式半控整流電路測(cè)試三相橋式半控整流電路測(cè)試1. 1. 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 采用采用THPDDTHPDD實(shí)訓(xùn)臺(tái)、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、數(shù)字表等進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)臺(tái)、雙蹤示波器、萬(wàn)用表、數(shù)字表等進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。 單相交流電源采用單相交流電源采用220V220V，觸發(fā)電路采用單結(jié)晶體管觸發(fā)。，觸發(fā)電路采用單結(jié)晶體管觸發(fā)。 繪制單相半波可控整流電路原理圖。繪制單相半波可控整流電路原理圖。 連接實(shí)際接線圖。連接實(shí)際接線圖。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)電壓波形的觀察并記錄。單結(jié)晶體管

60、觸發(fā)電路各點(diǎn)電壓波形的觀察并記錄。 用示波器觀察可控半波整流電路負(fù)載兩端電壓的波形隨觸發(fā)角變化的情況。用示波器觀察可控半波整流電路負(fù)載兩端電壓的波形隨觸發(fā)角變化的情況。 單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)Ud/U2= f()Ud/U2= f()特性的測(cè)定。特性的測(cè)定。 單相半波整流電路帶電阻電感性負(fù)載時(shí)續(xù)流二極管作用的觀察。單相半波整流電路帶電阻電感性負(fù)載時(shí)續(xù)流二極管作用的觀察。 總結(jié)測(cè)試結(jié)論?？偨Y(jié)測(cè)試結(jié)論。3.7 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施可控整流電路測(cè)試可控整流電路測(cè)試思考題 (1)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的振蕩頻率與電路中電容C1 的數(shù)值有什么關(guān)系?(2)單相半波可控整流電路接