電力電子技術(shù)06第2章 相控整流電路

1、12.1 單相可控整流電路單相可控整流電路2.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 2.3 變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響2.4 有源逆變電路有源逆變電路2.5 電容濾波的不控整流電路電容濾波的不控整流電路2.6 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)2.7 其他可控整流電路簡(jiǎn)介其他可控整流電路簡(jiǎn)介第第2章相控整流電路章相控整流電路22.1單相可控整流電路單相可控整流電路2.1.1 引引 言言2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路32.1.1 引引 言言（1）整流電路的作用）整流電路的作用其作用是

2、將交流電變?yōu)橹绷麟?，為?yīng)用最早的電力電子電路。（2）整流電路的分類）整流電路的分類l按使用的功率器件不同可分為不控型、半控型和全控型三種形式。l按交流側(cè)輸入相數(shù)的不同可分為單相整流電路、三相整流電路和多相整流電路。l按電路形式不同可分為半波整流電路和全波整流電路。（3）整流電路的逆運(yùn)行狀態(tài)）整流電路的逆運(yùn)行狀態(tài)改變整流電路的外部條件和內(nèi)部控制，可使能量流向改變，即從直流側(cè)流向交流側(cè)，此時(shí)稱為有源逆變。42.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 器件阻斷時(shí)，正、反向漏電流均為零。 器件導(dǎo)通后，管壓降為零。 器件的du/dt、di/dt為無窮大，即滿足一定的基本條件時(shí)可瞬時(shí)開通或關(guān)斷（

3、不計(jì)開通或關(guān)斷的動(dòng)態(tài)過程）。（1）分析假設(shè)）分析假設(shè)0DiDu0AKuAi正向?qū)ǚ聪蜃钄嗾驅(qū)ǚ聪蜃钄嗾蜃钄嚯娏ΧO管的理想伏安特性晶閘管的理想伏安特性5電阻負(fù)載的特點(diǎn)電阻負(fù)載的特點(diǎn)負(fù)載中的電流與負(fù)載上的電壓成正比，兩者波形相似。四個(gè)重要名詞四個(gè)重要名詞l觸發(fā)延遲角從晶閘管開始承受正向電壓起，到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時(shí)的電角度，用a 表示，稱為觸發(fā)延遲角，簡(jiǎn)稱觸發(fā)角或控制角。2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（2）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況tttt0001t22uguduVTua06四個(gè)重要名詞四個(gè)重要名詞l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，用 表

4、示。 l移相范圍能使輸出電壓從最大到最小變化的觸發(fā)延遲角的變化范圍。2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（2）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況tttt0001t22uguduVTua07四個(gè)重要名詞四個(gè)重要名詞l相控方式通過改變觸發(fā)脈沖的相位，來控制直流輸出電壓大小的方式，稱為相位控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式。相控方式要求移相觸發(fā)脈沖應(yīng)與電源電壓嚴(yán)格保持同步。2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（2）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況tttt0001t22uguduVTua08數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓平均值2.1.2 單相半波可控整流電

5、路單相半波可控整流電路（2）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況212sin() ()2dUUt dta顯而易見：n當(dāng)a =0，Ud =Ud0= 0.45U2 ；n當(dāng)a 增大，Ud 減小；n當(dāng)a = 時(shí)， Ud = 0；n所以a 的移相范圍為0180；n直流輸出電流平均值與直流輸出電壓平均值成正比。222(1cos)21cos0.452UUaaddUIR9數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓有效值2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（2）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況2221sin2 2sin()()224UUtdtUaaal變壓器二次電流（即流過晶閘管電流

6、）的有效值22sin224VTUUIIIRRaal變壓器二次側(cè)功率因數(shù)2222sin224PI RUSU IUaa顯而易見：na 越大， 功率因數(shù)越低；n 當(dāng)a =0時(shí)，功率因數(shù)為0.7071。10阻感負(fù)載的特點(diǎn)阻感負(fù)載的特點(diǎn)因電感對(duì)電流變化的阻礙作用，使得回路電流在器件通斷時(shí)不能發(fā)生突變。分析中著重注意分析中著重注意負(fù)載阻抗角j 、觸發(fā)角a 、晶閘管導(dǎo)通角 間的關(guān)系。2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況單相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載11波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1

7、.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRdduuuudiLi Rdt20, 000dRdddLdiui RdiuuuLdtdidta. 當(dāng) ：ta此時(shí)負(fù)載電流準(zhǔn)備上升ttttt00001t22ugududiVTua01uR12波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRdduuuudiLi Rdtb. 當(dāng) ：1taattttt00001t22ugududiVTua01uRdddddididiii RLdtdt增加，自感電動(dòng)勢(shì)上正下負(fù)此時(shí)交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼械拇艌?chǎng)儲(chǔ)能以及電阻耗能。

8、13波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRdduuuudiLi Rdtc. 當(dāng) ：1tattttt00001t22ugududiVTua01uR20 0 0RddLuuudiuLdt，此時(shí)負(fù)載電流及電阻壓降最大。14波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRdduuuudiLi Rdtd. 當(dāng) ：1taattttt00001t22ugududiVTua01uR此時(shí)電感的磁場(chǎng)儲(chǔ)能提供

9、電阻耗能，并回饋電網(wǎng)。0dddddididiii RLdtdt 減小，自感電動(dòng)勢(shì)反相，上負(fù)下正反向增大15波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRdduuuudiLi Rdte. 其中特別是當(dāng) ：tttttt00001t22ugududiVTua01uR此時(shí)晶閘管正偏繼續(xù)導(dǎo)通。22LLuuuu雖然過零，但電感釋能未完，上負(fù)下正，并且16波形分析波形分析晶閘管導(dǎo)通后的回路方程:（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2dLRddu

10、uuudiLi Rdtf.當(dāng) ：tattttt00001t22ugududiVTua01uR200dLRddiuLuuidt此時(shí)電感的磁場(chǎng)儲(chǔ)能釋放完畢，流過晶閘管的電流小于維持電流而關(guān)斷。17ttttt00001t22ugududiVTua01uR112212LtWu d tLa a aa 當(dāng)：磁場(chǎng)釋能關(guān)于磁場(chǎng)儲(chǔ)能的進(jìn)一步說明關(guān)于磁場(chǎng)儲(chǔ)能的進(jìn)一步說明（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路1122201122mIdLtWLdiu d tLa aaa當(dāng)：磁場(chǎng)儲(chǔ)能11()()()dRdRLdRuud tuud tuuua a aa 得：=

11、即：=波形正負(fù)面積相等。dLLddiuuLdidtdtL其中：因，故LdRWWuuu由：,18輸出電壓平均值輸出電壓平均值（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路ttttt00001t22ugududiVTua01uR2212sin() ()2coscos()0.452dUUt dtUa aaa因輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)的面積，故其平均值比純電阻負(fù)載時(shí)有所降低。19三點(diǎn)結(jié)論三點(diǎn)結(jié)論（3）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路l電感的存在延遲了晶閘管的關(guān)斷時(shí)刻。l導(dǎo)通角的大小與觸發(fā)角及負(fù)

12、載阻抗角的大小有關(guān)，其一般規(guī)律是：l導(dǎo)通角越大，輸出電壓平均值越小，此處與純電阻負(fù)導(dǎo)通角越大，輸出電壓平均值越小，此處與純電阻負(fù)載時(shí)載時(shí)恰恰相反恰恰相反。n 當(dāng)j 角一定時(shí)，a 角越小 角越大。n 當(dāng)a 角一定時(shí)，j 角越大 角越大。n 其物理概念為：儲(chǔ)能時(shí)間越長(zhǎng)或電感量越大，電感線圈儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量越多，則釋放能量的時(shí)間越長(zhǎng)。20原理分析原理分析（4）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路tttt0001t22uguduVTua0t0diVTiVDiaal當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，VD導(dǎo)通使ud為零，VT承受反壓而關(guān)斷。l當(dāng)電感足夠大時(shí)，電感中儲(chǔ)

13、存的能量保證了電流id在LRVD回路中繼續(xù)流通，此過程稱為續(xù)流。l提供續(xù)流通路的二極管稱為續(xù)流二極管。21數(shù)值分析數(shù)值分析（4）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路tttt0001t22uguduVTua0t0diVTiVDiaal假設(shè)電感足夠大，id 近似平直，其值恒為Id 。l流過晶閘管的電流平均值為：dVTdd1()22II dtIaal流過續(xù)流二極管的電流平均值為：2dVDdd1()22II dtIaadI22數(shù)值分析數(shù)值分析（4）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路tt

14、tt0001t22uguduVTua0t0diVTiVDiaal流過晶閘管的電流有效值為：l流過續(xù)流二極管的電流有效值為：2VTdd1()22II dtIaa22VDdd1d()22IItIaa23顯而易見顯而易見：阻感負(fù)載加續(xù)流二極管后，直流輸出電壓平均值與純電阻負(fù)載時(shí)完全相同。數(shù)值分析數(shù)值分析（4）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管）阻感負(fù)載加續(xù)流二極管2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路tttt0001t22uguduVTua0t0diVTiVDiaal輸出直流電壓平均值為：2212sin() ()21cos0.452UUt dtUaad24（5）單相半波可控整流電路的特點(diǎn)）單相半波可

15、控整流電路的特點(diǎn)2.1.2 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路l移相范圍：n 純電阻負(fù)載時(shí)為0180。n 阻感負(fù)載加續(xù)流二極管時(shí)也為0180。l電路簡(jiǎn)單，功率器件少，但整流輸出電壓脈動(dòng)大。l變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，造成變壓器鐵芯的直流磁化，磁路過飽和后磁導(dǎo)減小，激磁電流增大。l目前此種電路實(shí)際應(yīng)用較少。l分析該電路的主要目的：n 建立起整流電路的基本概念（基本術(shù)語）。n 初步掌握電力電子技術(shù)波形分析的基本方法。 252.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況工作原理及波形分析工作原理及波形分析lVT1與VT4組成一對(duì)橋

16、臂，在u2正半周時(shí)承受正向電壓，觸發(fā)后即可導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)自然關(guān)斷。lVT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2負(fù)半周時(shí)承受正向電壓，觸發(fā)后即可導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)自然關(guān)斷。t022uaaudidt1,4VTu0t02i262.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓平均值222212sin()()1cos21.co0s229dUUt dtUUaaa顯而易見：a 角的移相范圍為（0180）。t022uaaudidt1,4VTu0t02i272.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的

17、工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電流平均值21co9s20.ddUUIRRal流過晶閘管電流平均值2121cos0.452dVTdIIURat022uaaudidt1,4VTu0t02i282.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況數(shù)值分析數(shù)值分析l流過晶閘管電流有效值l變壓器二次電流有效值22221(sin) d()21sin 222VTUIttRURaaa222221(sin)()1sin 22UItdtRUIRaaa直流輸出電流有效值t022uaaudidt1,4VTu0t02i292.1.3 單相橋

18、式全控整流電路單相橋式全控整流電路（1）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況數(shù)值分析數(shù)值分析l流過晶閘管電流有效值l變壓器二次電流有效值22221(sin) d()21sin 222VTUIttRURaaa222221(sin)()1sin 22UItdtRUIRaaa直流輸出電流有效值請(qǐng)比較l 流過晶閘管電流平均值與輸出電流平均值：l 流過晶閘管電流有效值與輸出電流有效值：12d V TdII12V TII302.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（2）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 工作原理及波形分析工作原理及波形分析l假設(shè)電路已工作處于穩(wěn)定狀態(tài)。l

19、負(fù)載電感足夠大，不僅使負(fù)載電流連續(xù)，而且使其波形近似為一水平線。lVT1和VT4導(dǎo)通后，在u2過零變負(fù)時(shí)，因電感的作用二者并不能關(guān)斷，結(jié)果使輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)值。t02duaat0didI312.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（2）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 工作原理及波形分析工作原理及波形分析l當(dāng)ta 時(shí)，VT2和VT3正偏，觸發(fā)后二者導(dǎo)通。lVT2和VT3導(dǎo)通后，使得VT1和VT4承受反壓而關(guān)斷。l原來流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3中。l電流轉(zhuǎn)移的過程稱為換相，亦稱換流。t02duaat0didIt02,3VTit01,4VTit02

20、i322.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（2）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 t02duaat0didIt02,3VTit01,4VTit02i數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓平均值22212sin() ()2 2cos0.9cosdUUt dtUU aaaa顯而易見：a 角的移相范圍為（090）。l晶閘管承受最大正、反向電壓為：uVT1,422U332.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（2）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況）帶阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 t02duaat0didIt02,3VTit01,4VTit02i數(shù)值分析數(shù)值分析l晶閘管的導(dǎo)通角與觸發(fā)角無

21、關(guān)，恒為180。l晶閘管電流平均值及有效值12dVTdII12VTdIIl變壓器二次電流為正負(fù)各180的方波，其相位由a 角決定。且有效值2dII342.1.3 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路（3）帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況）帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 工作原理及波形分析工作原理及波形分析l僅在|u2|E 時(shí)，才使晶閘管承受正向電壓，為導(dǎo)通提供條件。l導(dǎo)通之后，ud=u2，直至|u2|=E，即id降至0，使得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 。l與純電阻負(fù)載相比，晶閘管提前了 電角度停止導(dǎo)電，故稱 稱為停止導(dǎo)電角。212sinUEt0duaEt0didI352.1.3 單相橋式全控整流電路單

22、相橋式全控整流電路幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明l當(dāng)變壓器副邊電壓一定時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)越高，則停止導(dǎo)電角越大，導(dǎo)通角越小，輸出電流波形越瘦高，電流斷續(xù)越為嚴(yán)重。（3）帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況）帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 t0duaEt0didIl當(dāng)觸發(fā)角小于停止導(dǎo)電角時(shí)，觸發(fā)被推遲，故觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度。l加入平波電抗器可使導(dǎo)通角增大，從而改善導(dǎo)電情況。l若電感足夠大可使電流連續(xù)，則整流電壓和負(fù)載電流波形與阻感負(fù)載時(shí)相同，計(jì)算公式也完全相同。36&自學(xué)與自測(cè)自學(xué)與自測(cè)（1）單相橋式半控整流電路）單相橋式半控整流電路見見教材第教材第44頁頁（2）單相全波可控整流電路）單相全波可控整流電路見教材第見教

23、材第45頁頁37&自學(xué)與自測(cè)自學(xué)與自測(cè)（3）自學(xué)中需注意的問題）自學(xué)中需注意的問題 晶閘管與二極管的承壓?jiǎn)栴}晶閘管與二極管的承壓?jiǎn)栴}l 晶閘管反偏承受反壓，正偏未導(dǎo)通時(shí)承受正壓，導(dǎo)通后管壓降很小。l 二極管反偏承受反壓，正偏即導(dǎo)通，管壓降很小，比晶閘管少一種狀態(tài)。 橋式電路晶閘管與二極管的換流問題橋式電路晶閘管與二極管的換流問題l 晶閘管是在正偏且有觸發(fā)時(shí)換流，在阻感負(fù)載橫向換流情況下，是靠后導(dǎo)通的管子來關(guān)斷先導(dǎo)通的管子。l 二極管是在電源電壓過零正偏時(shí)自動(dòng)換流。 橋式半控電路阻感負(fù)載無續(xù)流二極管的橋式半控電路阻感負(fù)載無續(xù)流二極管的“失控失控”現(xiàn)象現(xiàn)象當(dāng)脈沖丟失而出現(xiàn)一只晶閘管與兩只二

24、極管輪流導(dǎo)通的情況，解決辦法加裝續(xù)流二極管，在續(xù)流二極管導(dǎo)通時(shí)晶閘管被關(guān)斷。382.2 三相可控整流電路三相可控整流電路2.2.1 引引 言言2.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路2.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路392.2.1 引引 言言（1）三相整流電路的交流側(cè)由三相交流電源供電。（2）適于負(fù)載容量較大的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，其主要優(yōu)點(diǎn)是輸出直流電壓值相對(duì)于單相整流電路較高，且脈動(dòng)較小，濾波相對(duì)容易。（3）分析中三相半波可控整流電路是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，而三相橋式全控整流電路在實(shí)際應(yīng)用最為廣泛。（4）為了達(dá)到工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的某種需求，三相整流電路又可派生出不同的接線方式。例如大

25、功率整流電路中的多重化技術(shù)（本章最后介紹）。402.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路電路的特點(diǎn)電路的特點(diǎn)l變壓器二次側(cè)接成星形以便得到中線，而一次側(cè)接成三角形以避免3次諧波流入電網(wǎng)。（1）純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載l三只晶閘管的陽極分別與變壓器二次a、b、c三相出線相連，而陰極連接在一起后經(jīng)負(fù)載電阻與中線相連，構(gòu)成所謂共陰極接線 。l分析中首先將晶閘管想象成二極管。l顯然二極管應(yīng)該是陽極電壓最高的一相導(dǎo)通，并且另外兩只二極管必然截止。412.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路自然換相點(diǎn)的概念自然換相點(diǎn)的概念l二極管換相的時(shí)刻稱為自然換相點(diǎn)。l顯然：三相共陰極電路自然換相

26、點(diǎn)是在相電壓正半波的交點(diǎn)處且依次互差120。l復(fù)習(xí)提問：?jiǎn)蜗嗾麟娐返淖匀粨Q相點(diǎn)在哪？l聯(lián)想：三相半波整流共陰接線與共陽極接線相比，自然換相點(diǎn)有何不同？（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載t02uaubucutdu0t01VDit01VDuabuacu1t2t3t422.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路自然換相點(diǎn)的概念自然換相點(diǎn)的概念l將二極管換成晶閘管。l自然換相點(diǎn)則是各相晶閘管能夠被觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻。l故將各相自然換相點(diǎn)作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角的起點(diǎn)。l即：此時(shí)此刻a 0。（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載t02uaubucutdu0t01VTit01VTuabuacutGu0432.2

27、.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a a 00 時(shí)的波形分析時(shí)的波形分析l每只晶閘管各導(dǎo)通120，直流輸出電壓在一個(gè)交流電源周期內(nèi)脈動(dòng)三次。l流過變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形相同。l變壓器二次電流為單向脈動(dòng)電流，存在直流分量。l晶閘管承受的最大電壓為線電壓的峰值。（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載t02uaubucutdu0t01VTit01VTuabuacutGu0442.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a a 3030 時(shí)的波形分析時(shí)的波形分析l三相觸發(fā)脈沖從各相自然換相點(diǎn)算起依次移相30。l純電阻負(fù)載輸出電流波形與輸出電壓波形相似。l此時(shí)導(dǎo)通角為12

28、0 。l晶閘管的最大承受電壓為線電壓的峰值。l特點(diǎn)：a =30是負(fù)載電流連續(xù)或斷續(xù)的分界點(diǎn)。（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載t02uaubucutGu030atdu0t01VTit01VTuabuacu452.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a a 6060 時(shí)的波形分析時(shí)的波形分析l三相觸發(fā)脈沖從各相自然換相點(diǎn)算起依次移相60。l導(dǎo)通相電壓過零晶閘管關(guān)斷，后續(xù)晶閘管雖為正偏但未觸發(fā)，故輸出電壓為零。l負(fù)載電流間斷，稱為“斷續(xù)”。（“連續(xù)” 的反義）l晶閘管導(dǎo)通角小于120。（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載t02uaubucutGu060atdu0t01VTil晶閘管的最大承壓仍為線電

29、壓的峰值。l注意：當(dāng)a 150時(shí)，Ud 0，即移相范圍為0150。462.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓平均值（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載n0 a 30 ，負(fù)載電流連續(xù)時(shí)：56262232sin() ()23 6cos()1.17cos2dUUt dtUUaaaat02uaubucutGu030atdu0n顯然：當(dāng) a 0時(shí)，Ud最大。max021.17ddUUU472.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路數(shù)值分析數(shù)值分析l直流輸出電壓平均值（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載n30 a 150 ，負(fù)載電流斷續(xù)時(shí)：262232sin() ()

30、23 21cos()0.681cos()266dUUt dtUUaaat02uaubucutGu060atdu0l直流輸出電流平均值RUIdd482.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路數(shù)值分析數(shù)值分析l流過晶閘管的電流有效值（即變壓器二次電流有效值）（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載l晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次線電壓的峰值。即：n請(qǐng)同學(xué)根據(jù)電流波形自己課后完成。n需要注意：一個(gè)電源周期內(nèi)每只晶閘管僅導(dǎo)通一次。2222362.4495RMUUUUl晶閘管承受的最大正向電壓為變壓器二次相電壓的峰值。即：2221.4142FMUUU以a 60作圖說明492.2.2 三相半波可控整流

31、電路三相半波可控整流電路（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載數(shù)值分析數(shù)值分析1VTudul關(guān)于晶閘管承受最大正、反向電壓的波形分析（以a 60 為例）5030a當(dāng)a 90，ud的波形正負(fù)面積相等。故阻感負(fù)載的移相范圍為090。2.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路（2）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載分析中假設(shè)：L值足夠大，使整流輸出電流波形基本平直。當(dāng)a30，電感沒有釋放能量續(xù)流的機(jī)會(huì)，整流電壓波形與純電阻負(fù)載時(shí)相同。當(dāng)a 30（例如a 60 ），u2過零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來時(shí)才換流，ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。導(dǎo)通角恒等于120。t0duaubucu60a90a512.2.2 三相半

32、波可控整流電路三相半波可控整流電路（2）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載數(shù)值分析數(shù)值分析l因負(fù)載電流連續(xù)，Ud與電阻負(fù)載電流連續(xù)時(shí)相同，即：d21.17cosUUal變壓器二次電流，即流過晶閘管電流的有效值：2232VTddd011d()0.57723IIItIIl晶閘管的額定電流（未考慮裕度）：dVTVT(AV)368. 057. 1IIIl晶閘管最大正反向電壓均為變壓器二次線電壓峰值：22232.45FMRMUUUU522.2.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路（3）其它相關(guān)問題）其它相關(guān)問題l阻感負(fù)載時(shí)加續(xù)流二極管仍可提高整流輸出電壓。l優(yōu)點(diǎn)：線路簡(jiǎn)單，功率器件少，驅(qū)動(dòng)電路相應(yīng)較簡(jiǎn)單。l缺點(diǎn)

33、：n變壓器每相繞組僅120有電流通過，其利用率低，且存在直流磁化問題。n整流輸出的負(fù)載電流須與三相星形中線構(gòu)成回路，負(fù)載較重時(shí)需相應(yīng)加大中線導(dǎo)線的截面。l三相半波可控整流電路也可采用共陽極接線方式，在分析時(shí)僅需注意：n只有陰極電壓最低一相晶閘管才能被觸發(fā)導(dǎo)通。n自然換相點(diǎn)在各相電壓負(fù)半波的交點(diǎn)處。n整流輸出電壓的波形在橫坐標(biāo)下方。n相關(guān)數(shù)值計(jì)算與共陰極接線方式相同。532.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路共陰極組共陽極組晶閘管觸發(fā)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的順序?qū)ǖ捻樞?123456VTVTVTVTVTVT1du2du12ddduuu顯然：542.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控

34、整流電路l當(dāng)a60時(shí)，ud波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形相似，也為連續(xù)。 波形圖：a 0，a 30，a 60 。l當(dāng)a 60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，但ud波形中不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。 波形圖：a 90。l純電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路的移相范圍為0120。（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載550a 02utbuaucul當(dāng)a60時(shí)，ud波形連續(xù)。l對(duì)于電阻負(fù)載，id 波形與ud 波形相似，也為連續(xù)。2.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu1du2dudu1VTi0t

35、02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu1VTu1du2du12ddduuu5630a02utbuaucu2.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載1du2du02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuai0t1dudu1VTu2du12ddduuul當(dāng)a60時(shí)，ud波形連續(xù)。l對(duì)于電阻負(fù)載，id 波形與ud 波形相似，也為連續(xù)。5760a02utbuaucu2.2.3 三相橋式全控整流電路三相

36、橋式全控整流電路（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載1du2du02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuai0t1du2dudu1VTu12ddduuul當(dāng)a60時(shí)，ud波形連續(xù)。l對(duì)于電阻負(fù)載，id 波形與ud 波形相似，也為連續(xù)。582.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（1）純電阻負(fù)載）純電阻負(fù)載1du2du90aai0t02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu1VTi0t02utbuaucu1du2dudul當(dāng)a 6

37、0時(shí)，ud波形每60中有一段為零。l但ud波形中不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。l顯然當(dāng)a =120時(shí)，ud=0。12ddduuu592.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（2）三相橋式全控整流電路特點(diǎn)）三相橋式全控整流電路特點(diǎn) 為使電流能在電源與負(fù)載之間形成回路，必須使共陰極組和共陽極組中各有一只晶閘管導(dǎo)通。1du2du 根據(jù)晶閘管的導(dǎo)通條件，其導(dǎo)通規(guī)律是：共陰極組陽極電位最高者與共陽極組陰極電位最低者導(dǎo)通。 在一個(gè)交流電源周期內(nèi)，整流輸出電壓脈動(dòng)六次，每次脈動(dòng)的波形都相同，故該電路稱為六脈波整流電路。 晶閘管承受的電壓波形與三相半波整流電路相同，晶閘管承受的最高正、反向電壓數(shù)值也與三相半波整流

38、電路相同。602.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（2）三相橋式全控整流電路特點(diǎn)）三相橋式全控整流電路特點(diǎn) 對(duì)觸發(fā)脈沖的具體要求對(duì)觸發(fā)脈沖的具體要求l按VT1VT2 VT3 VT4 VT5 VT6的順序，相位依次互差60。1du2dul共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖相位依次互差120。 共陽極組VT2、VT6、VT4的脈沖相位也依次互差120。l接于交流電源同一相的上、下兩只晶閘管，即VT1與VT4、VT3與VT6以及VT5與VT2，脈沖相位互差180。l為保證需同時(shí)導(dǎo)通的兩只晶閘管均有觸發(fā)脈沖，應(yīng)采用寬脈沖觸發(fā)，其脈沖寬度大于80；或采用雙脈窄沖觸發(fā)，雙窄脈沖前沿相差6

39、0，其寬度約為20左右。61tttttt2.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（2）三相橋式全控整流電路特點(diǎn)）三相橋式全控整流電路特點(diǎn) 對(duì)觸發(fā)脈沖的具體要求對(duì)觸發(fā)脈沖的具體要求60a02utbuaucu1du2duVT1VT2VT3VT4VT5VT61du2dul雙窄脈沖時(shí)的情況622.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（3）阻感負(fù)載（假設(shè)電感足夠大）阻感負(fù)載（假設(shè)電感足夠大）l 當(dāng)a60時(shí)，整流輸出電壓ud波形連續(xù)，工作情況與帶純電阻負(fù)載時(shí)十分相似。n包括各晶閘管的通斷情況、整流輸出電壓ud波形以及晶閘管承受電壓的波形。n區(qū)別在于電流波形不同，當(dāng)電感足夠大時(shí)負(fù)載電

40、流波形可近似認(rèn)為呈一條水平線，簡(jiǎn)稱電流平直。n波形圖：a 0，a 30。l 當(dāng)a 60時(shí)，工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。n純電阻負(fù)載時(shí)，ud的波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積。n而阻感負(fù)載時(shí)，ud的波形將會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積。n波形圖：a 90。632.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（3）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載0a 02utbuaucu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu1du2dududi0t0ait1VTi0tl 當(dāng)a60時(shí)ud波形連續(xù)，工作情況與帶純電阻負(fù)載時(shí)十分相似。l 區(qū)別在于負(fù)載電流波形不同。l 當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流波形可近似認(rèn)為呈一條水平線。

41、642.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（3）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載02utbuaucu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbudi0t0ait1VTi0tl 當(dāng)a60時(shí)ud波形連續(xù)，工作情況與帶純電阻負(fù)載時(shí)十分相似。l 區(qū)別在于負(fù)載電流波形不同。l 當(dāng)電感足夠大時(shí)，負(fù)載電流波形可近似認(rèn)為呈一條水平線。30a1du2dudu1VTu652.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（3）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載l 當(dāng)a 60時(shí)，工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。l 純電阻負(fù)載時(shí)，ud的波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積。l 而阻感負(fù)載時(shí)，ud的波形將會(huì)出現(xiàn)負(fù)面積。

42、02utbuaucu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu90a1du2dudu1VTul 帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的移相范圍為090 。662.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（4）數(shù)值分析）數(shù)值分析 輸出電流平均值 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（阻感負(fù)載或純電阻負(fù)載a60）時(shí)的平均值2322336sin() ()2.34cosdUUt dtUaaa 電阻負(fù)載且a 60時(shí)，整流輸出電壓斷續(xù)，其平均值22336sin() ()2.341cos()3dU

43、Ut dtUaaddUIR672.2.3 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（4）數(shù)值分析）數(shù)值分析 帶阻感負(fù)載時(shí)變壓器二次側(cè)電流有效值 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。 帶反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載（電感足夠大）ddddIIIII816.03232)(3221222l 負(fù)載電流連續(xù)，電路工作情況與阻感負(fù)載時(shí)相似，電路中各電壓、電流 波形均相同。l 僅計(jì)算整流輸出電流時(shí)有所不同。l 設(shè)反電動(dòng)勢(shì)幅值為E，則：REUIdd68&復(fù)習(xí)與自測(cè)復(fù)習(xí)與自測(cè)（1）復(fù)習(xí)中需注意比較）復(fù)習(xí)中需注意比較 三相橋式全控整流電路帶純電阻負(fù)載與帶阻感負(fù)載 移相范圍。 帶電阻負(fù)載整流輸出電壓連續(xù)與斷續(xù)的

44、分界點(diǎn)。 帶阻感負(fù)載a 60輸出電壓仍然連續(xù)。 典型移相觸發(fā)角時(shí)的輸出電壓、晶閘管承壓、輸出電流、流過晶閘管及變壓器二次繞組電流的波形。（2）自測(cè)）自測(cè) 三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載，當(dāng)VT1脈沖丟失后，輸出電壓、輸出電流以及晶閘管VT1承受電壓的波形。692.3 變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響l因變壓器存在漏電抗，使換相過程中電流不能突變，從而對(duì)整流輸出電壓波形產(chǎn)生影響。l變壓器原、副邊漏電抗所對(duì)應(yīng)的漏電感，可以用一個(gè)集中參數(shù)LB 表示，分析中認(rèn)為將其歸算到變壓器的二次側(cè)。 2.3.1 換相期間的波形分析換相期間的波形分析2.3.2 換相壓降與換流重疊角的計(jì)算換相壓降

45、與換流重疊角的計(jì)算2.3.3 小結(jié)小結(jié)702.3.1 換相期間的波形分析換相期間的波形分析l以三相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載為例，各量正方向規(guī)定如圖所示。l因整流變壓器繞組電阻遠(yuǎn)小于漏抗，故忽略變壓器繞組電阻的影響。l直流側(cè)的負(fù)載電感足夠大，可使整流輸出電流平直。l具體分析a相到b相的換流過程，即電流由VT1換相到VT2的過程。l分析中不計(jì)晶閘管導(dǎo)通時(shí)的管壓降。（1）分析假設(shè)）分析假設(shè)712.3.1 換相期間的波形分析換相期間的波形分析（2）換相過程）換相過程l因變壓器漏電感的存在，使得ia、ib均不能突變，在VT2 觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)VT1 并未立刻關(guān)斷。l此時(shí)VT1與VT2同時(shí)導(dǎo)通，即相當(dāng)于a、b

46、兩相短路。l變壓器兩相繞組感應(yīng)電勢(shì)在VT1和VT2的回路中將產(chǎn)生環(huán)流 ik ，其規(guī)定正方向如圖所示。l當(dāng)認(rèn)為負(fù)載電流平直時(shí)，可得：abdiiIadbiIi或：722.3.1 換相期間的波形分析換相期間的波形分析（2）換相過程）換相過程l顯然，在電流變化的過程中， ik=ib將逐漸增大，而ia=Idib =Idik將逐漸減小。l當(dāng)ib增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷，換流過程結(jié)束。l換相過程持續(xù)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電角度稱為換相重疊角，用g 表示。tdi0dIt02uaubucu30a注意注意dug不計(jì)換流重疊影響732.3.1 換相期間的波形分析換相期間的波形分析（3）換相重疊期間的整流輸出電壓

47、波形換相重疊期間的整流輸出電壓波形tdi0dIt02uaubucudugaadBd+diuuLtbbdBd+diuuLtdab+Iii 常數(shù)() 2 2ababdBdd iiuuuLudtabd2uuu即：l由圖可見：此時(shí)整流輸出電壓的平均值，與不計(jì)換流重疊時(shí)相比有所降低。l二者的差值稱為換相壓降，用 Ud 表示。注意注意注意注意742.3.2 換相壓降與換流重疊角的計(jì)算換相壓降與換流重疊角的計(jì)算tdi0dIt02uaubucudug（1）換相壓降的確定）換相壓降的確定注意注意56563() ()2dbdUuu dta ga 56563() ()2kdBddiuLu dtdta ga 5656

48、3() ()2kBdiLdtdta ga 032dIBkL di32BdX I式中：XB 為變壓器歸算到二次側(cè)的漏電抗?？紤]換相壓降后的整流輸出電壓23cos1.17cos2ddodBdUUUUX IaabbdBd+diuuLtbkii752.3.2 換相壓降與換流重疊角的計(jì)算換相壓降與換流重疊角的計(jì)算（2）換相重疊角的計(jì)算）換相重疊角的計(jì)算由：kadBdiuuLdtkbdBdiuuLdt得：2kbaBdiuuLdt即：22kbabaBBdiuuudtLL特別是若設(shè)：或：()22kbabaBBdiuuudtLX22sinauUtuba的幅值：2223326bammUUUU則uba的相位：因?yàn)閡

49、ab 超前ua 30，所以u(píng)ba 滯后ua 150。則有：256sin()6bauUt根據(jù)正方向規(guī)定： ik= ia= ibaUbUcUbUabUbaU7656tag2.3.2 換相壓降與換流重疊角的計(jì)算換相壓降與換流重疊角的計(jì)算（2）換相重疊角的計(jì)算）換相重疊角的計(jì)算kbdiiI結(jié)果得：265sin()()226kbaBBdiuUtdtXX22566655sin() ()coscos()2626kBBtUUitdttXXaa特別注意到，當(dāng)：即：26coscos() 2dBUIXaag則：22coscos() 6dBI XUaag時(shí)有：則：772.3.3 小小 結(jié)結(jié)（1）當(dāng)U2 一定時(shí)，Id

50、越大則 角越大；其物理概念為：電流越大，其增大或減小所需的時(shí)間越長(zhǎng)。（2）當(dāng)U2 一定時(shí)，XB 越大則 角越大；其物理概念為：電感越大，時(shí)間常數(shù)越大。（3）當(dāng)U2 一定時(shí)且在移相范圍之內(nèi)，a 角越大則 角越??；其原因是a 越大Id 越小。（4）考慮換流重疊角后，整流輸出電壓有所降低，輸出電壓波形中諧波含量增加，功率因數(shù)相應(yīng)降低。（5）整流電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，其換流重疊角以及換相壓降的計(jì)算公式也不相同，詳見王兆安教材p61，表22。（6）換流重疊現(xiàn)象的存在，將影響到有源逆變的安全運(yùn)行。22coscos() 6dBI XUaag78西安交通大學(xué)王兆安主編電力電子技術(shù)第四版 第61頁表表2-2 各種整

51、流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算2.3.3 小小 結(jié)結(jié)電路形式電路形式單相單相全波全波單相單相全控橋全控橋三相三相半波半波三相三相全控橋全控橋m脈波脈波整流電路整流電路dU)cos(cosgaadBIX2Bd2UXIdB2IX2Bd22UXIBd32XIB d226X IUdB3IX2dB62UIXBd2mXIdB22sinI XUm792.4 有源逆變電路有源逆變電路2.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件2.4.2 逆變角的定義及其度量方法逆變角的定義及其度量方法2.4.3 三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)三相橋式變流

52、電路工作在有源逆變狀態(tài)2.4.4 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制802.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件（1）有關(guān)名詞）有關(guān)名詞l逆變：將直流電轉(zhuǎn)變成交流電的過程稱之為逆變。l有源逆變：指逆變電路的交流側(cè)與電網(wǎng)相連。有源逆變典型應(yīng)用：直流電動(dòng)機(jī)變流器供電回饋制動(dòng)，交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，高壓直流輸電等。l無源逆變：指逆變電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接與用電負(fù)荷相聯(lián)接，具體內(nèi)容將在第4章中討論。l對(duì)于可控整流電路，在滿足一定條件時(shí)可工作在有源逆變狀態(tài)，其電路形式未變，只是電路工作的內(nèi)部及外部條件發(fā)生變化。l變流電路：既可工作在整

53、流狀態(tài)又可工作在逆變狀態(tài)的電路，統(tǒng)稱為變流電路。812.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件（2）電能的傳遞）電能的傳遞（以直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為例）l當(dāng)兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性對(duì)接時(shí)，電流總是從高電位流向低電位。n 電流從高電位流出一側(cè)發(fā)出能量。n 電流從高電位流入一側(cè)吸收能量。n 而回路中的電阻總是消耗能量。l當(dāng)兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)順極性串接時(shí)，若回路電阻很小，則相當(dāng)于電源短路，產(chǎn)生的大電流將引起危害。822.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件（3）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件l以單相全控橋式整流電路代替上述直流發(fā)電機(jī)為例加以說明。

54、l關(guān)鍵注意：因晶閘管的單向?qū)щ娦?，直流回路電?Id 的方向不能改變。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)aat0dut0didIMdUEEM能量傳遞方向83aa2.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件（3）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件l以單相全控橋式整流電路代替上述直流發(fā)電機(jī)為例加以說明。l關(guān)鍵注意：因晶閘管的單向?qū)щ娦?，直流回路電?Id的方向不能改變?；仞佒苿?dòng)運(yùn)行狀態(tài)t0dut0didIMdUEEM能量傳遞方向提問：無EM的移相范圍？注意注意E EM M 的極性的極性842.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件G變流器直流側(cè)必須外接一極

55、性與整流電壓相反的直流電動(dòng)勢(shì)（其極性與晶閘管導(dǎo)通方向一致）。 此條件可稱之為有源逆變的外部條件。A變流器直流側(cè)輸出電壓的極性與整流時(shí)相反，并且其絕對(duì)值小于已存在的外接直流電動(dòng)勢(shì)。 此條件可稱之為有源逆變的內(nèi)部條件。n 可見，變流器由整流轉(zhuǎn)變?yōu)橛性茨孀児ぷ鳡顟B(tài)，是外因通過內(nèi)因而起作用。（3）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件l從上述分析中，可以歸納出變流器實(shí)現(xiàn)有源逆變的兩個(gè)條件：852.4.1 逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件逆變的概念及實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件l實(shí)現(xiàn)有源逆變的外部條件十分容易滿足。l關(guān)鍵是內(nèi)部條件怎樣滿足，即如何使變流器直流側(cè)的電壓極性與整流時(shí)相反且大小可調(diào)，此時(shí)直流側(cè)電壓又稱為逆

56、變電壓。l值得強(qiáng)調(diào)的是n 半控橋或帶有續(xù)流二極管的整流電路，因其整流電壓ud不可能出現(xiàn)負(fù)值。n 更不允許直流側(cè)出現(xiàn)與整流電壓極性相反的外接電動(dòng)勢(shì)。n 所以此類電路不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。l換言之：要想實(shí)現(xiàn)有源逆變，變流電路只能采取全控型電路且不含續(xù)流二極管。（3）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件）實(shí)現(xiàn)有源逆變的條件862.4.2 逆變角的定義及其度量方法逆變角的定義及其度量方法l為方便起見，定義： a （取值范圍為090，稱為逆變角（又稱之為超前角）。（1）逆變與整流的區(qū)別在于逆變與整流的區(qū)別在于a a 的取值范圍不同的取值范圍不同l當(dāng) 0a /2 時(shí)，變流電路工作在整流狀態(tài)。l當(dāng) /2 a 時(shí)，變流電路工作在有

57、源逆變狀態(tài)。（2）逆變角的定義及其度量方法）逆變角的定義及其度量方法l注意：a 角是從各自然換相點(diǎn)向右度量。l而有源逆變時(shí) 角與 a 角的度量起點(diǎn)與方向不同，其值是從 a （即： 0 ）為起點(diǎn)向左度量。t0duaa87602.4.3 三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)（2）不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形（1）波形分析與整流工作狀態(tài)相似）波形分析與整流工作狀態(tài)相似02utbuaucu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbudu1du2du（ 60 60）注意注意E EM M 的極性的極性12dddu

58、uu88302.4.3 三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)（2）不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形（1）波形分析與整流工作狀態(tài)相似）波形分析與整流工作狀態(tài)相似02utbuaucu02Lutabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbu1du2dudu（ 30 30）注意注意E EM M 的極性的極性12ddduuu892.4.3 三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)三相橋式變流電路工作在有源逆變狀態(tài)（4）有源逆變狀態(tài)時(shí)的相關(guān)計(jì)算）有源逆變狀態(tài)時(shí)的相關(guān)計(jì)算222.34cos1.35cosdLUUUl輸出直流電壓的平均值l

59、輸出直流電流的平均值dMdUEIRl每只晶閘管導(dǎo)通2/3，流過晶閘管的電流有效值為ddVTIII577. 03l在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為ddVTIIII816.03222相電壓有效值線電壓有效值注意：此時(shí)Ud 與 EM均取負(fù)值。902.4.4 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制（1）什么是逆變失?。┦裁词悄孀兪。ㄓ址Q逆變顛覆又稱逆變顛覆）l在有源逆變工作狀態(tài)下，一旦出現(xiàn)換相失敗，外接直流電源將會(huì)通過晶閘管形成短路。l更為嚴(yán)重的是若變流器直流側(cè)平均電壓與外加直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)。l由于直流回路總電阻很小，上述兩種情況都將形成很大的短路電流。l較大的短路

60、電流對(duì)晶閘管的安全構(gòu)成極大威脅。912.4.4 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制l觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各只晶閘管分配脈沖，例如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。l晶閘管發(fā)生故障，例如該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。（2）造成逆變失敗的主要原因）造成逆變失敗的主要原因l交流網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)異常，例如交流電源突然斷電或缺相。l換相裕量角不足（主要指換相重疊角的影響），引起換相失敗進(jìn)而造成逆變顛覆。922.4.4 逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗與最小逆變角的限制（3）逆變失敗的原因分析）逆變失敗的原因分析l脈沖丟失或延遲脈沖丟失或延遲（以 = 30且不計(jì)換相重疊角為例）n 例1：假