電力電子技術(shù)講義B(4-5)

1、第第4章章 有源逆變電路有源逆變電路4.1有源逆變的工作原理有源逆變的工作原理4.2有源逆變電路的應(yīng)用有源逆變電路的應(yīng)用4.3變流裝置的功率因素及其對(duì)電網(wǎng)的影響變流裝置的功率因素及其對(duì)電網(wǎng)的影響4.4變流裝置的觸發(fā)電路變流裝置的觸發(fā)電路4.1有源逆變的工作原理有源逆變的工作原理直直流流電電逆逆變變器器交交流流電電有源逆變有源逆變無源逆變無源逆變電網(wǎng)電網(wǎng)用電設(shè)備用電設(shè)備有源逆變應(yīng)用：直流電動(dòng)機(jī)可逆拖動(dòng)，有源逆變應(yīng)用：直流電動(dòng)機(jī)可逆拖動(dòng)，線繞式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，直流輸電線繞式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，直流輸電4.1.1工作原理工作原理12MVT10VT2L重物重物上升，變流器為電機(jī)提供能量，電機(jī)工作在

2、電動(dòng)狀態(tài)；重物上升，變流器為電機(jī)提供能量，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)；重物下降，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，變流器吸收電機(jī)提供能重物下降，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，變流器吸收電機(jī)提供能量，送回電網(wǎng)。量，送回電網(wǎng)。utt+-vVoltage Measurement2+-vVoltage Measurement1+-vVoltage MeasurementagkmVT2agkmVT1RLPulseGenerator1PulseGeneratorLinear TransformerDCClockAC 仿真模型仿真模型f41.mdl0.020.0250.030.0350.040.0450.05-100-50050100a=

3、120 0.020.0250.030.0350.040.0450.05-100-50050100a=30 RMM+-Ud+-id功率發(fā)電機(jī)狀態(tài)ERMM+-Ud+-id功率電動(dòng)狀態(tài)E整流（整流（）逆變（逆變（）RMM+-Ud+-id短路發(fā)電機(jī)狀態(tài)E待整流若整流狀態(tài),/EUDCACRIEUEUdMddd待逆變?nèi)裟孀儬顟B(tài),/dMdddUEACDCRIUEUE整流與逆變的比較整流與逆變的比較短路（不允許）短路（不允許）4.1.2逆變條件逆變條件要有給晶閘管正向電壓的外部直流電源要有給晶閘管正向電壓的外部直流電源E，且且EUd變流器工作在變流器工作在的區(qū)域（輸出負(fù)電壓）的區(qū)域（輸出負(fù)電壓）逆變角逆變角整

4、流整流Ud=Udocos ()逆變逆變Ud=-Udocos ( )逆變電路：?jiǎn)文孀冸娐罚簡(jiǎn)?三相半波；單三相半波；單/三相全控橋。三相全控橋。（有或相當(dāng)于有續(xù)流二極管的電路因無法（有或相當(dāng)于有續(xù)流二極管的電路因無法輸出負(fù)電壓，不能做為逆變電路）輸出負(fù)電壓，不能做為逆變電路）逆變角的定義逆變角的定義逆變電路的要求逆變電路的要求又稱變流器又稱變流器（既能整流又能逆變）（既能整流又能逆變）uT1ttiT1A 1B1C1A 2B2C2A 3B3C3YgYgDlinear transformerW+-vVM4+-vV M2+-vV M1+-vV MVUg3Ug2Ug1UdU2UagkmThyristor

5、2agkmThyristor1agkmThyristorDemuxDC Clock R仿真模型仿真模型f411.mdl4.1.3逆變失敗與逆變角的限制逆變失敗與逆變角的限制00.0050.010.0150.020.0250.03-100-50050100U V W a=120 VT2脈沖丟失脈沖丟失逆變失敗的原因逆變失敗的原因觸發(fā)電路不可靠（脈沖丟失或延時(shí)）觸發(fā)電路不可靠（脈沖丟失或延時(shí)）晶閘管故障晶閘管故障交流電源異常（缺相或丟失）交流電源異常（缺相或丟失）逆變角太小逆變角太小Ud與與E順向連接造成短路順向連接造成短路逆變失敗相當(dāng)于短路，將損壞變流裝置逆變失敗相當(dāng)于短路，將損壞變流裝置（整流

6、失敗只會(huì)使輸出電壓缺相）（整流失敗只會(huì)使輸出電壓缺相）逆變角的限制逆變角的限制逆變失敗損壞變流裝置太小且電壓可調(diào)范圍變小用變壓器容量不能充分利太大一般裕量換相時(shí)間晶閘管關(guān)斷時(shí)間minminminmin,35304.2有源逆變電路的應(yīng)用有源逆變電路的應(yīng)用4.2.1直流電動(dòng)機(jī)可逆拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)可逆拖動(dòng)系統(tǒng)一組變流器供電，接觸器控制正反轉(zhuǎn)一組變流器供電，接觸器控制正反轉(zhuǎn)M+-Ud接 觸 器 動(dòng) 作 慢 ,壽 命 短 ,且 切 換 需 要 控 制K1K2K1K2兩組變流器供電兩組變流器供電Lc1Lc2LLc1Lc2Lc3Lc4LMMMLUVWO12三相半波UVWUVW三相橋式12反并連接12ML1

7、2ML12ML12ML12nT+-+-id+-+-id+-+-idText-+-id四象限運(yùn)行圖四象限運(yùn)行圖正轉(zhuǎn)整流正轉(zhuǎn)整流電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行反轉(zhuǎn)逆變反轉(zhuǎn)逆變發(fā)電運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行反轉(zhuǎn)整流反轉(zhuǎn)整流電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行正轉(zhuǎn)逆變正轉(zhuǎn)逆變發(fā)電運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行有源逆變產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有源逆變產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)工作方式工作方式邏輯無環(huán)流工作方式邏輯無環(huán)流工作方式 1/2組不同時(shí)工作組不同時(shí)工作無環(huán)無環(huán)流（無需笨重的電抗器限制流（無需笨重的電抗器限制環(huán)流）環(huán)流） 根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向（E的極性）及零電流的極性）及零電流（Id=0）作出邏輯判斷，作出邏輯判斷，按要求控制按要求控制1/2

8、兩組變流器兩組變流器的工作狀態(tài)的工作狀態(tài)ML12+-+-id環(huán)流環(huán)流：不經(jīng)負(fù)載，環(huán)流：不經(jīng)負(fù)載，徒增器件電流負(fù)擔(dān)徒增器件電流負(fù)擔(dān)工作方式工作方式 Uc=0 =90n=0Uc (Uc 0)(Ud =Ud ) 1組整流，組整流，2組待逆變組待逆變(1組脈沖左移，組脈沖左移，2組脈沖右移）組脈沖右移）電機(jī)正轉(zhuǎn)；此時(shí)若要降低正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，只須降低電機(jī)正轉(zhuǎn)；此時(shí)若要降低正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，只須降低Uc，則則2組逆變，組逆變，1組待整流，轉(zhuǎn)速下降后組待整流，轉(zhuǎn)速下降后，1組重新進(jìn)入整流狀態(tài)。組重新進(jìn)入整流狀態(tài)。Ud =Ud （）（平均值相等）（平均值相等）無直流無直流環(huán)流環(huán)流, ud ud (瞬時(shí)值不等）瞬時(shí)值不等）有

9、交流環(huán)流有交流環(huán)流 串環(huán)流電抗器抑制交流環(huán)流串環(huán)流電抗器抑制交流環(huán)流環(huán)流電抗器采用對(duì)稱串入正反兩組變流器，因環(huán)流電抗器采用對(duì)稱串入正反兩組變流器，因?yàn)榭傆幸唤M變流器流過直流電流，會(huì)造成電抗為總有一組變流器流過直流電流，會(huì)造成電抗器鐵芯飽和，電感量下降。器鐵芯飽和，電感量下降。Lc 的大小以將環(huán)流限制在的大小以將環(huán)流限制在3% 5 %Id即可即可00.0050.010.0150.020.0250.03-100-50050100a=60 U V W 00.0050.010.0150.020.0250.03-100-50050100U V W 應(yīng)將此波形加一負(fù)號(hào)（使參考方向相同），應(yīng)將此波形加一負(fù)號(hào)

10、（使參考方向相同），又因使用相同電源，故應(yīng)前移又因使用相同電源，故應(yīng)前移180后比較后比較ud ud (瞬時(shí)值不等）瞬時(shí)值不等）有交流環(huán)流有交流環(huán)流錯(cuò)位無環(huán)流工作方式錯(cuò)位無環(huán)流工作方式錯(cuò)位無環(huán)流是二組變流器都輸入脈沖，錯(cuò)位無環(huán)流是二組變流器都輸入脈沖，但二組脈沖彼此錯(cuò)開，使不工作一組但二組脈沖彼此錯(cuò)開，使不工作一組所受到脈沖的晶閘管的陽極電壓恰好所受到脈沖的晶閘管的陽極電壓恰好為負(fù)，從而消除環(huán)流。為負(fù)，從而消除環(huán)流。4.2.2繞線轉(zhuǎn)子異步交流電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子異步交流電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)頻敏電阻器L2KMM1KMidETI3KMUdbU dBU2l(線電壓）電路原理圖電路原理圖電動(dòng)機(jī)

11、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率較高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率較高，頻敏電阻器等效電阻較大，限制啟動(dòng)電流頻敏電阻器等效電阻較大，限制啟動(dòng)電流調(diào)速原理調(diào)速原理), 0090(,cos:)(coscos35. 135. 1)(35. 135. 134. 2)(602222222222221電機(jī)轉(zhuǎn)速最大能量送回電網(wǎng)為電機(jī)轉(zhuǎn)速自然下降能量送回電網(wǎng)多可見無級(jí)調(diào)速電網(wǎng)經(jīng)逆變變壓器調(diào)整送至的交流電壓電壓為三相逆變電路逆變?yōu)榫€值為轉(zhuǎn)子開路線電壓有效三相不控整流勢(shì)有關(guān)又稱轉(zhuǎn)差頻率電動(dòng)與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速dllldllUnsEUsUUUsEUEsEUUESsEEnnnspfn), 0090(,cos:

12、)(coscos35. 135. 1)(35. 135. 134. 2)(602222222222221電機(jī)轉(zhuǎn)速最大能量送回電網(wǎng)為電機(jī)轉(zhuǎn)速自然下降能量送回電網(wǎng)多可見無級(jí)調(diào)速電網(wǎng)經(jīng)逆變變壓器調(diào)整送至的交流電壓電壓為三相逆變電路逆變?yōu)榫€值為轉(zhuǎn)子開路線電壓有效三相不控整流勢(shì)有關(guān)又稱轉(zhuǎn)差頻率電動(dòng)與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速dllldllUnsEUsUUUsEUEsEUUESsEEnnnspfn),30(cos,cos:minminmaxmin2max2為三相電機(jī)容量一般取容量壓逆變變壓器二次側(cè)線電NNTlPPssEsU.,2/33/2,)3(3;5 . 030cos2/1,212,)2(2:max圍

13、調(diào)速如風(fēng)機(jī)水泵等故串級(jí)調(diào)速適用于小范不經(jīng)濟(jì)容量逆變器容量將超過電機(jī)調(diào)速范圍越大可見則時(shí)調(diào)速比為從當(dāng)則時(shí)調(diào)速比為從當(dāng)串級(jí)調(diào)速范圍NNTNNTPPSnnnPPSnnnsnnn4.3變流裝置的功率因數(shù)及其對(duì)電網(wǎng)的影響變流裝置的功率因數(shù)及其對(duì)電網(wǎng)的影響4.3.1變流裝置的功率因數(shù)變流裝置的功率因數(shù)的大小決于控制角變流裝置的功率因數(shù)取不變當(dāng)負(fù)載確定時(shí)性質(zhì)率因數(shù)取決于負(fù)載的一般交流供電系統(tǒng)的功輸入視在功率輸出有功功率)2(;cos,) 1 (/cosSP以單相全波電路大電感負(fù)載電路為例以單相全波電路大電感負(fù)載電路為例:,.,1131211則總電流有效值為諧波電流有效值為設(shè)其基波電流有效值為但電流為非正弦波

14、弦波變壓器一次側(cè)電壓為正nIIII0.760.7650.770.7750.780.7850.790.7950.8-15-10-5051015 變 壓 器 一次側(cè) 電 流 i10.760.7650.770.7750.780.7850.790.7950.8-100-50050100 變 壓 器 一次側(cè) 電 壓 u 1變流裝置的功率因數(shù)隨移相角變流裝置的功率因數(shù)隨移相角 而變化而變化,產(chǎn)品銘牌上的功率因產(chǎn)品銘牌上的功率因數(shù)指額定工作條件下的數(shù)據(jù)數(shù)指額定工作條件下的數(shù)據(jù))955. 0; 9 . 0(.,coscos/coscos,11111111111212122111三相橋式單相全波由整流電路的結(jié)構(gòu)

15、決定稱為電流畸變系數(shù)其中IIIISPUIPUISIIIIn4.3.2提高功率因數(shù)的方法提高功率因數(shù)的方法)();(coscos角運(yùn)行小降低減小高次諧波分量提高i1CSCRu1idIcU1I1Idic1接 入 補(bǔ) 償 電 容LC濾 波 ， 去 除 高 頻 諧 波2電 感 電 容 諧 振 補(bǔ) 償 法接法采用增加整流相數(shù)及變壓器/3提高提高 的方法的方法降低降低 的方法的方法+Ud1+Ud2_UdM_Ud=Ud1+Ud2(輸出電壓高時(shí))各裝置工作在小角度+Ud1+Ud2_UdM_Ud=Ud1-Ud2(輸出電壓低時(shí))小小 角工作角工作小小 角及角及小小 角工作角工作4.3.3變流裝置對(duì)電網(wǎng)的影響變流裝

16、置對(duì)電網(wǎng)的影響變變流流裝裝置置產(chǎn)生諧產(chǎn)生諧波電流波電流諧諧波波污污染染源源電網(wǎng)內(nèi)部產(chǎn)電網(wǎng)內(nèi)部產(chǎn)生諧波電壓生諧波電壓降降低低電電網(wǎng)網(wǎng)質(zhì)質(zhì)量量通信線路通信線路雜音雜音,電電機(jī)噪音機(jī)噪音,附加溫升附加溫升,絕緣電壓絕緣電壓4.4變流裝置觸發(fā)電路變流裝置觸發(fā)電路主變壓器同步變壓器usUc觸發(fā)電路負(fù)載ug同步電壓us:保證觸發(fā)脈沖與晶閘管有相同參考相位控制電壓Uc：用于移相，改變a角us與與Uc共同控制觸發(fā)脈沖的位置。根據(jù)共同控制觸發(fā)脈沖的位置。根據(jù)us的不同，的不同，觸發(fā)電路包括正弦波觸發(fā)電路與鋸齒波觸發(fā)電路。觸發(fā)電路包括正弦波觸發(fā)電路與鋸齒波觸發(fā)電路?；窘Y(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)4.4.1正弦波同步觸發(fā)電路正弦

17、波同步觸發(fā)電路V1V2V3R8R9R10R11R12R14R5R6R7R4R3R2R1VD3VD2VD1VD4VD5VD6VD7VD8VD9VD10C5C6C4C3C2C1TP+15Vucoubuausus同步移相環(huán)節(jié)同步移相環(huán)節(jié)V1R5R4RLC4Ucus+15VR8usugUcUc正值負(fù)值Uc=0,1800)(054:11脈沖左移移相范圍無輸出脈沖截止若負(fù)脈沖輸出脈沖導(dǎo)通若采用電流疊加UcViViRuRUibebesCbe脈沖形成放大環(huán)節(jié)脈沖形成放大環(huán)節(jié)5)119(,532,7 . 015311, 5915:54321:)2(15,_515,4,321:) 1 ()(2CRRCVVVVuG

18、NDVRCRVCCVVVVCVCVVVbe的放電速度脈寬取決于脈沖結(jié)束截止導(dǎo)通時(shí)從當(dāng)放電放電發(fā)出脈沖導(dǎo)通截止導(dǎo)通斬態(tài)電壓左為右電壓左為右此時(shí)無脈沖輸出截止導(dǎo)通截止穩(wěn)態(tài)三極管工作在開關(guān)狀態(tài)其它環(huán)節(jié)其它環(huán)節(jié)V1V2V3R8R9R10R11R12R14R5R6R7R4R3R2R1VD3VD2VD1VD4VD5VD6VD7VD8VD9VD10C5C6C4C3C2C1TP+15Vucoubuausus輸出部分：輸出部分：VD9/VD10防止防止輸出負(fù)脈沖，輸出負(fù)脈沖，R14為限流電為限流電阻，阻，VD8/R12防止防止V3截止截止時(shí)，時(shí)，TP初級(jí)繞組產(chǎn)生感應(yīng)高初級(jí)繞組產(chǎn)生感應(yīng)高壓擊穿壓擊穿V3V1V2V

19、3R8R9R10R11R12R14R5R6R7R4R3R2R1VD3VD2VD1VD4VD5VD6VD7VD8VD9VD10C5C6C4C3C2C1TP+15Vucoubuausus同步輸入部分：同步輸入部分：us經(jīng)經(jīng)R1/C1濾波，防止電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)觸濾波，防止電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)觸發(fā)電路的影響，發(fā)電路的影響，us落后落后us一一定角度定角度-tg-1R1C1 min和和 min的限制電路的限制電路特點(diǎn)特點(diǎn)180)3()2(coscos) 1 (2實(shí)際移相范圍波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響壓電路能自動(dòng)補(bǔ)償電源電為線性關(guān)系與ddSMdoddodSMdUusUukUcUUcUUUUUUcUUcUc0a90180

20、UsmUcaausa=04.4.2鋸齒波同步觸發(fā)電路鋸齒波同步觸發(fā)電路TSTPVD1 VD2VD4VD10VD5VD6VD8VD11-VD14VD15VD7V2V3V4V5V7V6V8C1C8C5C7C4C3C2R2R1R4R3R11 R12R16R8R7R6R5R10R9R17V1RP2VSR15R16R13R14VD9220V36VRP1+15VUc-15vUpXY-15V接封鎖信號(hào)AB+15V脈沖形成放大環(huán)節(jié)脈沖形成放大環(huán)節(jié)TSTPVD1 VD2VD4VD10VD5VD6VD8VD11-VD14VD15VD7V2V3V4V5V7V6V8C1C8C5C7C4C3C2R2R1R4R3R11

21、R12R16R8R7R6R5R10R9R17V1RP2VSR15R16R13R14VD9220V36VRP1+15VUc-15vUpXY-15V接封鎖信號(hào)AB+15V發(fā)出脈沖導(dǎo)通截止導(dǎo)通斬態(tài)約右充電左無脈沖輸出截止導(dǎo)通截止穩(wěn)態(tài)8/76/530, 04:)2(3038/76/54:) 1 (5VVVVVUUVVCVVVVVbA提高輸出脈沖前沿陡度起抗干擾作用導(dǎo)通閥值提高長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通過流損壞防止為限流電阻脈寬取決于輸出脈沖結(jié)束截止導(dǎo)通時(shí)當(dāng)其上升至開始上升使其電壓從并反充放電電源經(jīng)當(dāng)脈沖發(fā)出后51613311,8/768/7,/8/76/53 .13,30,11443,CVVVDVVRRCRVVVVV

22、VRVVDCTSTPVD1 VD2VD4VD10VD5VD6VD8VD11-VD14VD15VD7V2V3V4V5V7V6V8C1C8C5C7C4C3C2R2R1R4R3R11 R12R16R8R7R6R5R10R9R17V1RP2VSR15R16R13R14VD9220V36VRP1+15VUc-15vUpXY-15V接封鎖信號(hào)AB+15V為鋸齒波可見快速放電經(jīng)導(dǎo)通時(shí)當(dāng)截止時(shí)當(dāng)虛框內(nèi)為一恒流源同步電壓的產(chǎn)生scescccpScuKRRRVRcVuuutcIcdtIuVRRVI)10,(,)1(545242223212122231同步移相環(huán)節(jié)同步移相環(huán)節(jié)V2截 止V2導(dǎo)通tus120,240/

23、)2(211截止導(dǎo)通在電源周期內(nèi)使值選擇合適的同步的實(shí)現(xiàn)VCR240120ususTuGVD1通C1放電V2截止VD1截止C1充電V2截止uG電壓為正V2導(dǎo)通TSVD1VD2V2C1R1+15VusT+G當(dāng)電容電壓為圖示當(dāng)電容電壓為圖示方向時(shí)方向時(shí)V2總是截止總是截止TSTPVD1 VD2VD4VD10VD5VD6VD8VD11-VD14VD15VD7V2V3V4V5V7V6V8C1C8C5C7C4C3C2R2R1R4R3R11 R12R16R8R7R6R5R10R9R17V1RP2VSR15R16R13R14VD9220V36VRP1+15VUc-15vUpXY-15V接封鎖信號(hào)AB+15V

24、2400,0,)() 3(移相范圍脈沖左移圖示位置時(shí)脈沖位于使的數(shù)值調(diào)整電流疊加疊加同步電壓與移相電壓的CCPUUUusug120tt其它環(huán)節(jié)其它環(huán)節(jié).,) 3()./(6,6 ,1,60,60,)2(.15,50236,/,) 1 (6611158將無脈沖發(fā)出地將觸發(fā)板脈沖封鎖端接脈沖封鎖環(huán)節(jié)補(bǔ)脈沖主脈沖有雙脈沖在電源的一個(gè)周期內(nèi)將即其也將發(fā)出補(bǔ)脈沖亦為低的為低電位此時(shí)其發(fā)出脈沖設(shè)的觸發(fā)脈沖發(fā)出相差故各相差由于每個(gè)同步電壓相位依示圖連接時(shí)三相全控橋六塊觸發(fā)板雙脈沖形成環(huán)節(jié)少為脈沖變壓器原邊電壓至用的箝位作由于整流橋輸出峰值電壓為截止時(shí)的能力且可提高管子承受通時(shí)間強(qiáng)觸發(fā)可縮短晶閘管開強(qiáng)觸發(fā)環(huán)節(jié)

25、CFuYCFXuCFCFVVDVVdtdiggug1us(U)X Y1CFug2us(-W)X Y2CFug3us(V)X Y3CFug4us(-U)X Y4CFug5us(W)X Y5CFug6us(-V)X Y6CFug1ug2ug3ug4ug5ug6雙脈沖電路雙脈沖電路特點(diǎn)特點(diǎn)抗干擾性能好抗干擾性能好,移相范圍寬移相范圍寬,具有強(qiáng)觸發(fā)具有強(qiáng)觸發(fā)/雙脈雙脈沖沖/脈沖封鎖環(huán)節(jié)脈沖封鎖環(huán)節(jié),應(yīng)用于大中容量的變流器中應(yīng)用于大中容量的變流器中4.4.3觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步觸發(fā)脈沖與主電路電壓的同步us180ugUustttugUt正弦波觸發(fā)電路120t120鋸齒波觸發(fā)電路t120Uc=0Uc

26、=0同步問題同步問題)(300)(120,90, 0,0,PNPNPNUUdC壓主電路電壓超前同步電壓主電路電壓超前同步電正弦波觸發(fā)電路可見一般希望時(shí)當(dāng)對(duì)晶閘管主電路法據(jù)此可確定另一個(gè)的接器接法確定一個(gè)之后在主變壓器與同步變壓同向主電路電壓與同步電壓反向主電路電壓與同步電壓對(duì)鋸齒波觸發(fā)電路,)()(:PNPNPN主變壓器同步變壓器usUc觸發(fā)電路負(fù)載uguU以以U相為例相為例同步示例同步示例解題步驟（1）確定同步電壓與主電路晶閘管陽極電壓的相位關(guān)系（2）畫出陽極電壓與電網(wǎng)電壓的相位關(guān)系（3）確定同步電壓與電網(wǎng)電壓的相位關(guān)系變壓器鐘點(diǎn)數(shù)：以初級(jí)線電壓為長(zhǎng)針，次級(jí)線電壓為短變壓器鐘點(diǎn)數(shù)：以初級(jí)線電

27、壓為長(zhǎng)針，次級(jí)線電壓為短針?biāo)鶚?gòu)成的。偶數(shù)鐘點(diǎn)初次級(jí)接法相同（針?biāo)鶚?gòu)成的。偶數(shù)鐘點(diǎn)初次級(jí)接法相同（Y/Y），），奇數(shù)奇數(shù)鐘點(diǎn)接法不同鐘點(diǎn)接法不同 Y例4.4.1：已知三相半波可控整流電路主變壓器的接法如圖所示，采用正弦波（NPN）觸發(fā)電路，要求電路工作在整流與逆變狀態(tài)，試確定同步變壓器器接法。U1V1W 1UVWU1V1W 1SUSVSWU1V130U1(U)120SUSUV解 ：（ 1） 正 弦 波 觸 發(fā) 電 路 ， 主 電 路 電 壓 U超 前 同 步 電 壓 SU 120（ 2） 變 壓 器 相 量 圖（ 3） SUV落 后 U1V1 120度 ， 即 同 步 變 壓 器 采 用 Y/Y

28、-4接 法1CFVT1負(fù) 載SU與電網(wǎng)電與電網(wǎng)電壓壓V1同相位同相位例4.4.2三相全控橋主變壓器接法/Y-5，采用NPN鋸齒波觸發(fā)電路，同步變壓器次級(jí)電壓us經(jīng)阻容濾波為us后接至觸發(fā)電爐，us落后us30,試確定同步變壓器接法。U1 V1 W1SU SVSWU1V1150UVSUSUV解：（1）鋸齒波觸發(fā)電路，主電路電壓U超前同步電壓SU 180度（2）變壓器相量圖（3）SUV落后U1V1 0度，即同步變壓器采用Y/Y-10及Y/Y-4接法1CFVT1因SU 落后SU 30度，故主電路電壓U超前同步電壓SU 150 度UVT44CFS（-U）150第第5章交流調(diào)壓和斬波電路章交流調(diào)壓和斬波

29、電路5.1交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路5.2直流斬波電路直流斬波電路5.1交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路用途用途:電爐溫控電爐溫控,調(diào)光調(diào)光,異步交流電機(jī)調(diào)速異步交流電機(jī)調(diào)速調(diào)壓器中晶閘管的控制分過零控制和移相控制調(diào)壓器中晶閘管的控制分過零控制和移相控制調(diào)壓電路分單相和三相調(diào)壓電路調(diào)壓電路分單相和三相調(diào)壓電路有效有效值固值固定的定的交流交流電壓電壓調(diào)壓器調(diào)壓器有效有效值可值可調(diào)的調(diào)的交流交流電壓電壓過零控制過零控制(通斷控制通斷控制)uinuout連續(xù)式斷續(xù)式控制時(shí)間Tcn個(gè)周波連續(xù)輸出個(gè)周波連續(xù)輸出n個(gè)周波斷續(xù)輸出個(gè)周波斷續(xù)輸出22222)(:)(UTnTnUUnUTTUUUTTUUTTTTcciou

30、tciicoutic個(gè)周波輸出時(shí)當(dāng)有全導(dǎo)通時(shí)則電壓有效值為設(shè)每個(gè)周波貢獻(xiàn)的輸出為交流電壓周期個(gè)周波內(nèi)有在控制時(shí)間特點(diǎn)：有級(jí)調(diào)壓特點(diǎn)：有級(jí)調(diào)壓,輸出電壓輸出電壓(功率功率)調(diào)節(jié)不平滑調(diào)節(jié)不平滑,適合適合時(shí)間常數(shù)較大的對(duì)象時(shí)間常數(shù)較大的對(duì)象.但諧波含量低但諧波含量低,功率因數(shù)高功率因數(shù)高.移相控制移相控制RRVT1VT2U2U0KS00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100-50050100uo VT1 VT2 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載0:22sin/cos22)sin2(/22sin)sin2(2222222202移相范圍UUUIUIItdtRUIRUIUtd

31、tUTdtuUOOOOTOOToO輸出電壓波形輸出電壓波形ug2ug1+-vu2u1+-vu0+i-i0UTtTo Workspace1agkmThyristor1agkmThyristorScope2Scope1ScopeLinear TransformerITDemuxClock R仿真模型仿真模型f51.mdlRVT1VT2U2U0L00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100-50050100uo VT1 VT2 00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-100-80-60-40-20020406080100io

32、VT1 VT2 電感性負(fù)載電感性負(fù)載求取求取UO（IO）的關(guān)鍵的關(guān)鍵是是 值的確定值的確定實(shí)際上已求出式可得由式時(shí)當(dāng)可得時(shí)根據(jù)初始條件為常數(shù)其中其解為此時(shí)導(dǎo)通時(shí)當(dāng)明確值的確定)2()2()sin()sin() 1 (, 0,)() 1 ()sin()sin(2)sin(20,)sin(2sin2,;/;)(:222221122tgotootooooeittetzUizeUAitAAeztUidtdiLRitUuuVTtRLtgRLLRz180Qa180度90度負(fù) 載 阻 抗 角 上 升0度 （ 純 電 阻 ）90度 （ 純 電 感 ）解超越方程解超越方程(2)較為困難較為困難,根據(jù)根據(jù)負(fù)載阻抗

33、角負(fù)載阻抗角 及及 查上圖可得查上圖可得導(dǎo)導(dǎo)通角通角 :,)3(,)(/,)(,)2(,),(1):22222角的移相范圍為電阻電感性負(fù)載可見且連續(xù)可調(diào)控于輸出電壓受輸出電流斷續(xù)率最大輸出功輸出電流最大最大輸出電壓輸出電流連續(xù)臨界點(diǎn)輸出電壓不受控制輸出電流連續(xù)相當(dāng)于采用寬脈沖時(shí)論有關(guān)電阻電感負(fù)載的結(jié)LRUIUUUUOOO感性負(fù)載對(duì)觸發(fā)脈沖的要求(1)VT1/VT2觸發(fā)脈沖必需隔離,即不能有公共接地端(2)采用強(qiáng)觸發(fā)(寬脈沖/高頻調(diào)制脈沖),防止輸出電壓正負(fù)波形不對(duì)稱,出現(xiàn)直流分量5.2 直流調(diào)壓器直流調(diào)壓器(斬波器斬波器)調(diào)壓器按輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系分：調(diào)壓器按輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系分：

34、降壓式降壓式/升壓式升壓式/升降壓式；升降壓式；調(diào)壓器按工作方式分：斬波式調(diào)壓器按工作方式分：斬波式/諧振式；諧振式；斬波器用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。斬波器用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。固固定定的的直直流流電電壓壓 斬波器斬波器（調(diào)壓器）（調(diào)壓器）可可調(diào)調(diào)的的直直流流電電壓壓5.2.1降壓斬波器降壓斬波器EVDLMRVTIoUo降壓斬波器0.360.3650.370.3750.380.3850.390.3950.400.20.40.60.811.2Imin Imax Io 0.360.3650.370.3750.380.3850.390.3950.4-2002040608010012014016018

35、0VT1導(dǎo) 通 VT1關(guān) 斷Uo t1 T 電流連續(xù)電流連續(xù)REUITtETEtUDOoo稱為占空比11ug1+-vu0+i-i0tTo Workspace1Scope2Scope1dgsmMosfetE1EakmDiodeClock RL仿真模型仿真模型f52.mdlE=100V,ED=10V,R=50 ,L=1H.)3(,)2(,)1 (:111關(guān)斷電路的設(shè)計(jì)有關(guān)上述控制方法與晶閘管混合控制定寬調(diào)頻改變固定定頻調(diào)寬固定改變的方法有改變TtTtUETEtUoo輸出電壓控制方法輸出電壓控制方法minmaxmax1min1maxmaxmin1max1minmin1minmaxminmax,)2(

36、),1 ()2()()()(;)(;)0(,1)1 ()()(,)()()()0()(;)(;)0(:,1oOtTDODotDODDoOotDODOtDODtoooDoOoDooOOOOOIIeREIREtTiItTteREIREiRLREiIiVTeREEIREEtiItteREEIREEeiiiiRLREEiIiERidtdiLEVTLIIILII可得由式時(shí)當(dāng)關(guān)斷時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)三要素法導(dǎo)通時(shí)當(dāng)則可推導(dǎo)如下為有限值若則很大若和求求負(fù)載電流的最大求負(fù)載電流的最大值與最小值值與最小值minmaxmax1min1maxmaxmin1max1minmin1minmaxminmax,)2(),1 ()2()

37、()()(;)(;)0(,1)1 ()()(,)()()()0()(;)(;)0(:,1oOtTDODotDODDoOotDODOtDODtoooDoOoDooOOOOOIIeREIREtTiItTteREIREiRLREiIiVTeREEIREEtiItteREEIREEeiiiiRLREEiIiERidtdiLEVTLIIILII可得由式時(shí)當(dāng)關(guān)斷時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)三要素法導(dǎo)通時(shí)當(dāng)則可推導(dǎo)如下為有限值若則很大若和求0.160.1650.170.1750.180.1850.190.1950.2-0.0500.050.10.150.20.250.30.350.4t1 tx io T 0.160.1650.170.1750.180.1850.190.1950.2-20020406080100120140t1 tx uo T ED 電流斷續(xù)電流斷續(xù)求出求出tx即可求出即可求出Uo 及及Io 電流斷續(xù)對(duì)電動(dòng)機(jī)不利，電流斷續(xù)對(duì)電動(dòng)機(jī)不利，少見。少見。注意注意:io=0時(shí)時(shí)uo=ED5.2.2升壓斬波器升壓斬波器設(shè)C足夠大，Uo基本不變;L足夠大，IE近似為一直線.VT導(dǎo)通，L儲(chǔ)能IEEt1VT關(guān)斷，L釋能IE （U-