




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
第3章整流電路
3.1單相可控整流電路
3.2三相可控整流電路
3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響
3.4電容濾波的不可控整流電路
3.5整流電路的諧波和功率因數(shù)
3.6大功率可控整流電路
3.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)
3.8相控電路的驅(qū)動(dòng)控制
本章小結(jié)
1第3章整流電路1引言■整流電路(Rectifier)是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種,它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。
■整流電路的分類
◆按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種?!舭措娐方Y(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。
◆按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路?!舭醋儔浩鞫蝹?cè)電流的方向是單向或雙向,分為單拍電路和雙拍電路。2引言■整流電路(Rectifier)是電力電子電路中出現(xiàn)最早3.1單相可控整流電路
3.1.1單相半波可控整流電路
3.1.2單相橋式全控整流電路
3.1.3單相全波可控整流電路
3.1.4單相橋式半控整流電路33.1單相可控整流電路33.1.1單相半波可控整流電路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00圖3-1單相半波可控整流電路及波形■帶電阻負(fù)載的工作情況
◆變壓器T起變換電壓和隔離的作用,其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時(shí)值分別用u1和u2表示,有效值分別用U1和U2表示,其中U2的大小根據(jù)需要的直流輸出電壓ud的平均值Ud確定。
◆電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電壓與電流成正比,兩者波形相同。
◆在分析整流電路工作時(shí),認(rèn)為晶閘管(開關(guān)器件)為理想器件,即晶閘管導(dǎo)通時(shí)其管壓降等于零,晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于零,除非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過(guò)程,一般認(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷過(guò)程瞬時(shí)完成。
43.1.1單相半波可控整流電路wwwwtTVTR0a)u1◆改變觸發(fā)時(shí)刻,ud和id波形隨之改變,直流輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流,其波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn),故稱“半波”整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管,且交流輸入為單相,故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓ud波形在一個(gè)電源周期中只脈動(dòng)1次,故該電路為單脈波整流電路?!艋緮?shù)量關(guān)系
?:從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱為觸發(fā)延遲角,也稱觸發(fā)角或控制角。?: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。
?直流輸出電壓平均值
?隨著增大,Ud減小,該電路中VT的移相范圍為180。
◆通過(guò)控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)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。
3.1.1單相半波可控整流電路(3-1)5◆改變觸發(fā)時(shí)刻,ud和id波形隨之改變,直流輸出電壓ud為極3.1.1單相半波可控整流電路uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++圖3-2帶阻感負(fù)載的單相半波可控整流電路及其波形■帶阻感負(fù)載的工作情況
◆阻感負(fù)載的特點(diǎn)是電感對(duì)電流變化有抗拒作用,使得流過(guò)電感的電流不能發(fā)生突變。
◆電路分析?晶閘管VT處于斷態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。
?在t1時(shí)刻,即觸發(fā)角處
√ud=u2?!蘈的存在使id不能突變,id從0開始增加。?u2由正變負(fù)的過(guò)零點(diǎn)處,id已經(jīng)處于減小的過(guò)程中,但尚未降到零,因此VT仍處于通態(tài)。
?t2時(shí)刻,電感能量釋放完畢,id降至零,VT關(guān)斷并立即承受反壓。
?由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻,使ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分,與帶電阻負(fù)載時(shí)相比其平均值Ud下降。
63.1.1單相半波可控整流電路uwttwwtwtw20wt3.1.1單相半波可控整流電路◆電力電子電路的一種基本分析方法
?把器件理想化,將電路簡(jiǎn)化為分段線性電路。
?器件的每種狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)一種線性電路拓?fù)?,器件通斷狀態(tài)變化時(shí),電路拓?fù)浒l(fā)生改變。?以前述單相半波電路為例
√當(dāng)VT處于斷態(tài)時(shí),相當(dāng)于電路在VT處斷開,
id=0。當(dāng)VT處于通時(shí),相當(dāng)于VT短路。兩種情況的等效電路如圖3-3所示。
圖3-3單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)VT處于關(guān)斷狀態(tài)b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)73.1.1單相半波可控整流電路◆電力電子電路的一種基本分析3.1.1單相半波可控整流電路VTb)RLu2√VT處于通態(tài)時(shí),如下方程成立:
在VT導(dǎo)通時(shí)刻,有t=,id=0,這是式(3-2)的初始條件。求解式(3-2)并將初始條件代入可得式中,,。由此式可得出圖3-2e所示的id波形。當(dāng)t=+時(shí),id=0,代入式(3-3)并整理得
圖3-3b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)
(3-2)(3-3)(3-4)83.1.1單相半波可控整流電路VTb)RLu2√VT處于通3.1.1單相半波可控整流電路√若為定值,角大,越小。若為定值,越大,越大,且平均值Ud越接近零。為解決上述矛盾,在整流電路的負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管,稱為續(xù)流二極管,用
VDR表示。◆有續(xù)流二極管的電路
?電路分析
√u2正半周時(shí),與沒(méi)有續(xù)流二極管時(shí)的情況是一樣的。
√當(dāng)u2過(guò)零變負(fù)時(shí),VDR導(dǎo)通,ud為零,此時(shí)為負(fù)的u2通過(guò)VDR向VT施加反壓使其關(guān)斷,L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通,此過(guò)程通常稱為續(xù)流。
√若L足夠大,id連續(xù),且id波形接近一條水平線。u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖3-4單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形
93.1.1單相半波可控整流電路√若為定值,
?基本數(shù)量關(guān)系
√流過(guò)晶閘管的電流平均值IdT和有效值IT分別為:
√續(xù)流二極管的電流平均值IdDR和有效值IDR分別為
√其移相范圍為180,其承受的最大正反向電壓均為u2的峰值即。續(xù)流二極管承受的電壓為-ud,其最大反向電壓為,亦為u2的峰值?!鰡蜗喟氩煽卣麟娐返奶攸c(diǎn)是簡(jiǎn)單,但輸出脈動(dòng)大,變壓器二次側(cè)電流中含直流分量,造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵芯不飽和,需增大鐵芯截面積,增大了設(shè)備的容量。
3.1.1單相半波可控整流電路(3-5)(3-6)(3-7)(3-8)10?基本數(shù)量關(guān)系3.1.1單相半波可控整流電路(33.1.2單相橋式全控整流電路u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖3-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形a)■帶電阻負(fù)載的工作情況
◆電路分析
?閘管VT1和VT4組成一對(duì)橋臂,VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂。
?在u2正半周(即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位)
√若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通,id=0,ud=0,VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2。
√在觸發(fā)角處給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖,VT1和VT4即導(dǎo)通,電流從電源a端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源b端。
?當(dāng)u2過(guò)零時(shí),流經(jīng)晶閘管的電流也降到零,VT1和VT4關(guān)斷。
?在u2負(fù)半周,仍在觸發(fā)角處觸發(fā)VT2和VT3,VT2和VT3導(dǎo)通,電流從電源b端流出,經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。
?到u2過(guò)零時(shí),電流又降為零,VT2和VT3關(guān)斷。
VT2和VT3的=0處為t=113.1.2單相橋式全控整流電路u(i)pwtwtwt000◆基本數(shù)量關(guān)系
?晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為和。
?整流電壓平均值為:
α=0時(shí),Ud=Ud0=0.9U2。α=180時(shí),Ud=0??梢?,α角的移相范圍為180。
?向負(fù)載輸出的直流電流平均值為:
3.1.2單相橋式全控整流電路(3-9)(3-10)12◆基本數(shù)量關(guān)系3.1.2單相橋式全控整流電路(3-9)(3?流過(guò)晶閘管的電流平均值:
?流過(guò)晶閘管的電流有效值為:?變壓器二次側(cè)電流有效值I2與輸出直流電流有效值I相等,為由式(3-12)和(3-13)可見:?不考慮變壓器的損耗時(shí),要求變壓器的容量為S=U2I2。3.1.2單相橋式全控整流電路(3-11)(3-12)(3-13)(3-14)13?流過(guò)晶閘管的電流平均值:3.1.2單相橋式全控整流電路3.1.2單相橋式全控整流電路2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u圖3-6單相橋式全控整流電流帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形■帶阻感負(fù)載的工作情況
◆電路分析?在u2正半周期√觸發(fā)角處給晶閘管VT1和VT4加觸發(fā)脈沖使其開通,ud=u2?!特?fù)載電感很大,id不能突變且波形近似為一條水平線。
?u2過(guò)零變負(fù)時(shí),由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過(guò)電流id,并不關(guān)斷。?t=+時(shí)刻,觸發(fā)VT2和VT3,VT2和VT3導(dǎo)通,u2通過(guò)VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷,流過(guò)VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上,此過(guò)程稱為換相,亦稱換流。
143.1.2單相橋式全控整流電路2OwtOwtOwtudid3.1.2單相橋式全控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系
?整流電壓平均值為:
當(dāng)=0時(shí),Ud0=0.9U2。=90時(shí),Ud=0。晶閘管移相范圍為90。?晶閘管承受的最大正反向電壓均為。?晶閘管導(dǎo)通角與無(wú)關(guān),均為180,其電流平均值和有效值分別為:和。
?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,有效值I2=Id。
(3-15)153.1.2單相橋式全控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系(3-15)1■帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況
◆當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞(忽略其中的電感)等時(shí),負(fù)載可看成一個(gè)直流電壓源,對(duì)于整流電路,它們就是反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。
◆電路分析?|u2|>E時(shí),才有晶閘管承受正電壓,有導(dǎo)通的可能。
?晶閘管導(dǎo)通之后,ud=u2,,直至|u2|=E,id即降至0使得晶閘管關(guān)斷,此后ud=E。
?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。?當(dāng)<時(shí),觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí),晶閘管承受負(fù)電壓,不可能導(dǎo)通。3.1.2單相橋式全控整流電路b)idOEudwtIdOwtaqd圖3-7單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)—電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形(3-16)16■帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況3.1.2單相橋式全控整流電3.1.2單相橋式全控整流電路?觸發(fā)脈沖有足夠的寬度,保證當(dāng)t=時(shí)刻有晶閘管開始承受正電壓時(shí),觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣,相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為。
?在角相同時(shí),整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大?!綦娏鲾嗬m(xù)
?id波形在一周期內(nèi)有部分時(shí)間為0的情況,稱為電流斷續(xù)。
?負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí),如果出現(xiàn)電流斷續(xù),則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將很軟。173.1.2單相橋式全控整流電路?觸發(fā)脈沖有足夠的寬度twwOud0Eidtpdaq=p3.1.2單相橋式全控整流電路?為了克服此缺點(diǎn),一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器。?電感量足夠大使電流連續(xù),晶閘管每次導(dǎo)通180,這時(shí)整流電壓ud的波形和負(fù)載電流id的波形與電感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同,ud的計(jì)算公式亦一樣。?為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出:圖3-8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
(3-17)18twwOud0Eidtpdaq=p3.1.2單相橋式全控3.1.2單相橋式全控整流電路■例:?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?,U2=100V,負(fù)載中R=2Ω,L值極大,反電勢(shì)E=60V,當(dāng)=30時(shí),要求:①作出ud、id和i2的波形;②求整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側(cè)電流有效值I2;③考慮安全裕量,確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解:①ud、id和i2的波形如圖3-9:
圖3-9ud、id和i2的波形圖193.1.2單相橋式全控整流電路■例:?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐罚?.1.2單相橋式全控整流電路②整流輸出平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為
Ud=0.9U2cos=0.9×100×cos30°=77.97(A)
Id
=(Ud-E)/R=(77.97-60)/2=9(A)
I2=Id=9(A)③晶閘管承受的最大反向電壓為:
U2=100=141.4(V)流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流的有效值為:
IVT=Id∕=6.36(A)故晶閘管的額定電壓為:
UN=(2~3)×141.4=283~424(V)晶閘管的額定電流為:
IN=(1.5~2)×6.36∕1.57=6~8(A)晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。203.1.2單相橋式全控整流電路②整流輸出平均電壓Ud、3.1.3單相全波可控整流電路a)wtwab)udi1OOt圖3-10單相全波可控整流電路及波形■帶電阻負(fù)載時(shí)
◆電路分析
?變壓器T帶中心抽頭。
?在u2正半周,VT1工作,變壓器二次繞組上半部分流過(guò)電流。?u2負(fù)半周,VT2工作,變壓器二次繞組下半部分流過(guò)反方向的電流。?變壓器也不存在直流磁化的問(wèn)題。
213.1.3單相全波可控整流電路a)wtwab)udi1OO3.1.3單相全波可控整流電路◆單相全波與單相全控橋的區(qū)別
?單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,材料的消耗多。?單相全波只用2個(gè)晶閘管,比單相全控橋少2個(gè),相應(yīng)地,門極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè);但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。?單相全波導(dǎo)電回路只含1個(gè)晶閘管,比單相橋少1個(gè),因而管壓降也少1個(gè)?!魪纳鲜龊髢牲c(diǎn)考慮,單相全波電路有利于在低輸出電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。223.1.3單相全波可控整流電路◆單相全波與單相全控橋的區(qū)別3.1.4單相橋式半控整流電路圖3-11單相橋式半控整流電路,有續(xù)流二極管,阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形■與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同?!鰩щ姼胸?fù)載
◆電路分析(先不考慮VDR
)?每一個(gè)導(dǎo)電回路由1個(gè)晶閘管和1個(gè)二極管構(gòu)成。?在u2正半周,處觸發(fā)VT1,u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。?u2過(guò)零變負(fù)時(shí),因電感作用使電流連續(xù),VT1繼續(xù)導(dǎo)通,但因a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位,電流是由VT1和VD2續(xù)流,ud=0。
?在u2負(fù)半周,處觸發(fā)觸發(fā)VT3,向VT1加反壓使之關(guān)斷,u2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。
?u2過(guò)零變正時(shí),VD4導(dǎo)通,VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流,ud又為零。
Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDRu233.1.4單相橋式半控整流電路圖3-11單相橋式半控整流3.1.4單相橋式半控整流電路◆續(xù)流二極管VDR
?若無(wú)續(xù)流二極管,則當(dāng)突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí),會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況,這使ud成為正弦半波,即半周期ud為正弦,另外半周期ud為零,其平均值保持恒定,相當(dāng)于單相半波不可控整流電路時(shí)的波形,稱為失控。?有續(xù)流二極管VDR時(shí),續(xù)流過(guò)程由VDR完成,避免了失控的現(xiàn)象。
?續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降,少了一個(gè)管壓降,有利于降低損耗。
243.1.4單相橋式半控整流電路◆續(xù)流二極管VDR243.1.4單相橋式半控整流電路■單相橋式半控整流電路的另一種接法
◆相當(dāng)于把圖3-5(a)中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4,這樣可以省去續(xù)流二極管VDR,續(xù)流由VD3和VD4來(lái)實(shí)現(xiàn)。
◆這種接法的兩個(gè)晶閘管陰極電位不同,二者的觸發(fā)電路需要隔離。圖2-11單相橋式半控整流電路的另一接法圖3-4(a)單相全控橋式電路253.1.4單相橋式半控整流電路■單相橋式半控整流電路的另一3.2三相可控整流電路
3.2.1三相半波可控整流電路
3.2.2三相橋式全控整流電路263.2三相可控整流電路263.2三相可控整流電路·引言■其交流側(cè)由三相電源供電。
■當(dāng)整流負(fù)載容量較大,或要求直流電壓脈動(dòng)較小、易濾波時(shí),應(yīng)采用三相整流電路?!鲎罨镜氖侨喟氩煽卣麟娐??!鰬?yīng)用最為廣泛的三相橋式全控整流電路、以及雙反星形可控整流電路、十二脈波可控整流電路等。
273.2三相可控整流電路·引言■其交流側(cè)由三相電源供電。23.2.1三相半波可控整流電路
b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)圖3-13三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=0時(shí)的波形
■電阻負(fù)載
◆電路分析
?為得到零線,變壓器二次側(cè)必須接成星形,而一次側(cè)接成三角形,避免3次諧波流入電網(wǎng)。
?三個(gè)晶閘管按共陰極接法連接,這種接法觸發(fā)電路有公共端,連線方便。
?假設(shè)將晶閘管換作二極管,三個(gè)二極管對(duì)應(yīng)的相電壓中哪一個(gè)的值最大,則該相所對(duì)應(yīng)的二極管導(dǎo)通,并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷,輸出整流電壓即為該相的相電壓。
?自然換相點(diǎn)
√在相電壓的交點(diǎn)t1、t2、t3處,均出現(xiàn)了二極管換相,稱這些交點(diǎn)為自然換相點(diǎn)。
√將其作為的起點(diǎn),即=0。283.2.1三相半波可控整流電路3.2.1三相半波可控整流電路a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac?=0(波形見上頁(yè))
√三個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通120,ud波形為三個(gè)相電壓在正半周期的包絡(luò)線。
√變壓器二次繞組電流有直流分量。
√晶閘管電壓由一段管壓降和兩段線電壓組成,隨著增大,晶閘管承受的電壓中正的部分逐漸增多。?=30
√負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài),各相仍導(dǎo)電120。圖3-14三相半波可控整流電路,電阻負(fù)載,=30時(shí)的波形293.2.1三相半波可控整流電路a=30°u2uaubuc3.2.1三相半波可控整流電路wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT1圖3-15三相半波可控整流電路,電阻負(fù)載,=60時(shí)的波形?>30
√當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過(guò)零變負(fù)時(shí),該相晶閘管關(guān)斷,但下一相晶閘管因未觸發(fā)而不導(dǎo)通,此時(shí)輸出電壓電流為零。
√負(fù)載電流斷續(xù),各晶閘管導(dǎo)通角小于120。
303.2.1三相半波可控整流電路wwttwtwta=60°3.2.1三相半波可控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系?電阻負(fù)載時(shí)角的移相范圍為150。
?整流電壓平均值
√≤30時(shí),負(fù)載電流連續(xù),有
當(dāng)=0時(shí),Ud最大,為Ud=Ud0=1.17U2。
√>30時(shí),負(fù)載電流斷續(xù),晶閘管導(dǎo)通角減小,此時(shí)有
(3-18)(3-19)313.2.1三相半波可控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系(3-18)(3.2.1三相半波可控整流電路?Ud/U2隨變化的規(guī)律
圖3-16三相半波可控整流電路Ud/U2與的關(guān)系電阻負(fù)載電感負(fù)載電阻電感負(fù)載323.2.1三相半波可控整流電路?Ud/U2隨變化的規(guī)律3.2.1三相半波可控整流電路?負(fù)載電流平均值為?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(yáng)極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值,即
(3-20)(3-21)(3-22)333.2.1三相半波可控整流電路?負(fù)載電流平均值為(3-203.2.1三相半波可控整流電路■阻感負(fù)載
◆電路分析
?L值很大,整流電流id的波形基本是平直的,流過(guò)晶閘管的電流接近矩形波。
?≤30時(shí),整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。
?>30時(shí),當(dāng)u2過(guò)零時(shí),由于電感的存在,阻止電流下降,因而VT1繼續(xù)導(dǎo)通,直到下一相晶閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來(lái),才發(fā)生換流,由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電,同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷。
uuuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu圖3-17三相半波可控整流電路,阻感負(fù)載時(shí)的電路及=60時(shí)的波形343.2.1三相半波可控整流電路■阻感負(fù)載uuuudiaa3.2.1三相半波可控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系
?的移相范圍為90。
?整流電壓平均值
?Ud/U2與的關(guān)系√L很大,如曲線2所示。
√L不是很大,則當(dāng)>30后,ud中負(fù)的部分可能減少,整流電壓平均值Ud略為增加,如曲線3所示。圖3-16三相半波可控整流電路Ud/U2與的關(guān)系353.2.1三相半波可控整流電路◆基本數(shù)量關(guān)系圖3-163.2.1三相半波可控整流電路?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
?晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值,即
■三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量,為此其應(yīng)用較少。(3-23)(3-24)(3-25)363.2.1三相半波可控整流電路?變壓器二次電流即晶3.2.2三相橋式全控整流電路■原理圖
◆陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT1,VT3,VT5)稱為共陰極組;陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4,VT6,VT2)稱為共陽(yáng)極組。
◆共陰極組中與a,b,c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1,VT3,VT5,共陽(yáng)極組中與a,b,c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4,VT6,VT2。
◆晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
圖3-18三相橋式全控整流電路原理圖373.2.2三相橋式全控整流電路■原理圖圖3-18三相3.2.2三相橋式全控整流電路■帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況
◆電路分析?各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn),同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。?當(dāng)≤60時(shí)√ud波形均連續(xù),對(duì)于電阻負(fù)載,id波形與ud波形的形狀是一樣的,也連續(xù)。
√=0時(shí),ud為線電壓在正半周的包絡(luò)線。波形見圖3-19
時(shí)段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb表3-1三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載=0時(shí)晶閘管工作情況383.2.2三相橋式全控整流電路■帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況時(shí)3.2.2三相橋式全控整流電路√=30時(shí),晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30,組成ud的每一段線電壓因此推遲30,ud平均值降低,波形見圖3-20。
√=60時(shí),ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移,ud平均值繼續(xù)降低。=60時(shí)ud出現(xiàn)了為零的點(diǎn),波形見圖3-21。?當(dāng)>60時(shí)
√因?yàn)閕d與ud一致,一旦ud降為至零,id也降至零,晶閘管關(guān)斷,輸出整流電壓ud為零,ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。
√=90時(shí)的波形見圖3-22。
393.2.2三相橋式全控整流電路√=30時(shí),晶閘管3.2.2三相橋式全控整流電路◆三相橋式全控整流電路的一些特點(diǎn)
?每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通,形成向負(fù)載供電的回路,共陰極組的和共陽(yáng)極組的各1個(gè),且不能為同一相的晶閘管。
?對(duì)觸發(fā)脈沖的要求
√6個(gè)晶閘管的脈沖按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序,相位依次差60?!坦碴帢O組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120,共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120?!掏幌嗟纳舷聝蓚€(gè)橋臂,即VT1與VT4,VT3與VT6,VT5與VT2,脈沖相差180。403.2.2三相橋式全控整流電路◆三相橋式全控整流電路的一些3.2.2三相橋式全控整流電路?整流輸出電壓ud一周期脈動(dòng)6次,每次脈動(dòng)的波形都一樣,故該電路為6脈波整流電路。?在整流電路合閘啟動(dòng)過(guò)程中或電流斷續(xù)時(shí),為確保電路的正常工作,需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖
√寬脈沖觸發(fā):使脈沖寬度大于60(一般取80~100)
√雙脈沖觸發(fā):用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖,兩個(gè)窄脈沖的前沿相差60,脈寬一般為20~30?!坛S玫氖请p脈沖觸發(fā)。?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)系也一樣。413.2.2三相橋式全控整流電路?整流輸出電壓ud一周期脈動(dòng)3.2.2三相橋式全控整流電路■阻感負(fù)載時(shí)的工作情況
◆電路分析
?當(dāng)≤60時(shí)
√ud波形連續(xù),電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似,各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。
√區(qū)別在于電流,當(dāng)電感足夠大的時(shí)候,id、iVT、ia的波形在導(dǎo)通段都可近似為一條水平線。
√=0時(shí)的波形見圖3-23,=30時(shí)的波形見圖3-24。
?當(dāng)>60時(shí)√由于電感L的作用,ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。
√=90時(shí)的波形見圖3-25。
423.2.2三相橋式全控整流電路■阻感負(fù)載時(shí)的工作情況423.2.2三相橋式全控整流電路■基本數(shù)量關(guān)系
◆帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角的移相范圍是120,帶阻感負(fù)載時(shí),三相橋式全控整流電路的角移相范圍為90。◆整流輸出電壓平均值
?帶阻感負(fù)載時(shí),或帶電阻負(fù)載≤60時(shí)
?帶電阻負(fù)載且>60時(shí)
(3-26)(3-27)433.2.2三相橋式全控整流電路■基本數(shù)量關(guān)系(3-26)(3.2.2三相橋式全控整流電路◆輸出電流平均值為Id=Ud/R?!舢?dāng)整流變壓器為圖3-18中所示采用星形接法,帶阻感負(fù)載時(shí),變壓器二次側(cè)電流波形如圖3-24中所示,為正負(fù)半周各寬120、前沿相差180的矩形波,其有效值為:晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。◆三相橋式全控整流電路接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為:式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。
(3-28)(3-29)443.2.2三相橋式全控整流電路◆輸出電流平均值為Id=Ud3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響■變壓器漏感
◆實(shí)際上變壓器繞組總有漏感,該漏感可用一個(gè)集中的電感LB表示,并將其折算到變壓器二次側(cè)。
◆由于電感對(duì)電流的變化起阻礙作用,電感電流不能突變,因此換相過(guò)程不能瞬間完成,而是會(huì)持續(xù)一段時(shí)間?!霈F(xiàn)以三相半波為例來(lái)分析,然后將其結(jié)論推廣
◆假設(shè)負(fù)載中電感很大,負(fù)載電流為水平線。
453.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響■變壓器漏感453.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca◆分析從VT1換相至VT2的過(guò)程
?在t1時(shí)刻之前VT1導(dǎo)通,t1時(shí)刻觸發(fā)VT2,因a、b兩相均有漏感,故ia、ib均不能突變,于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通,相當(dāng)于將a、b兩相短路,兩相間電壓差為ub-ua,它在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik如圖所示。?ik=ib是逐漸增大的,而ia=Id-ik是逐漸減小的。
?當(dāng)ik增大到等于Id時(shí),ia=0,VT1關(guān)斷,換流過(guò)程結(jié)束。
?換相過(guò)程持續(xù)的時(shí)間用電角度表示,稱為換相重疊角。
t1時(shí)刻
圖3-26考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形
463.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響udidwtOwtOgic3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響◆基本數(shù)量關(guān)系
?換相過(guò)程中,整流輸出電壓瞬時(shí)值為
?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,即
(3-30)(3-31)473.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響◆基本數(shù)量關(guān)系(3-30)3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響?換相重疊角
√由式(3-30)得出:
由上式得:進(jìn)而得出:當(dāng)時(shí),,于是
(3-32)(3-33)(3-34)(3-35)(3-36)483.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響?換相重疊角(3-32)3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響√隨其它參數(shù)變化的規(guī)律:
⑴Id越大則越大;
⑵XB越大越大;⑶當(dāng)≤90時(shí),越小越大。?其它整流電路的分析結(jié)果
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①②
注:①單相全控橋電路中,XB在一周期的兩次換相中都起作用,等效為m=4;②三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。表3-2各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算
493.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響√隨其它參數(shù)變化的3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響◆變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論:
?出現(xiàn)換相重疊角,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。503.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響◆變壓器漏感對(duì)整流電路影響3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響例:三相橋式不可控整流電路,阻感負(fù)載,R=5Ω,L=∞,U2=220V,XB=0.3Ω,求Ud、Id、IVD、I2和的值并作出ud、iVD和i2的波形。解:三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路=0°時(shí)的情況。
Ud=3.34U2cos-ΔUd
ΔUd=3XBId∕
Id=Ud∕R解方程組得:
Ud=3.34U2cos∕(1+3XB/R)=486.9(V)
Id=97.38(A)又∵-=2∕U2
即得出=0.892換流重疊角=26.93°二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為
IVD=Id∕3=97.38∕3=33.46(A)
I2a=Id=79.51(A)
ud、iVD1和i2a的波形如圖3-27所示。513.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響例:三相橋式不可控整流電路3.4電容濾波的不可控整流電路
3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路
3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路
523.4電容濾波的不可控整流電路523.4電容濾波的不可控整流電路·引言■交—直—交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合大都采用不可控整流電路?!鲎畛S玫氖菃蜗鄻蚴胶腿鄻蚴絻煞N接法?!鲇捎陔娐分械碾娏﹄娮悠骷捎谜鞫O管,故也稱這類電路為二極管整流電路。533.4電容濾波的不可控整流電路·引言■交—直—交變頻器、不3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路■工作原理及波形分析
◆基本工作過(guò)程?在u2正半周過(guò)零點(diǎn)至t=0期間,因u2<ud,故二極管均不導(dǎo)通,此階段電容C向R放電,提供負(fù)載所需電流,同時(shí)ud下降。
?至t=0之后,u2將要超過(guò)ud,使得VD1和VD4開通,ud=u2,交流電源向電容充電,同時(shí)向負(fù)載R供電。
?電容被充電到t=時(shí),ud=u2,VD1和VD4關(guān)斷。電容開始以時(shí)間常數(shù)RC按指數(shù)函數(shù)放電。
?當(dāng)t=,即放電經(jīng)過(guò)-角時(shí),ud降至開始充電時(shí)的初值,另一對(duì)二極管VD2和VD3導(dǎo)通,此后u2又向C充電,與u2正半周的情況一樣。
圖3-28電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a)電路b)波形543.4.1電容濾波的單相不可控整流電路■工作原理及波形分析◆和的確定
?指VD1和VD4導(dǎo)通的時(shí)刻與u2過(guò)零點(diǎn)相距的角度,指VD1和VD4的導(dǎo)通角。?在VD1和VD4導(dǎo)通期間式中,ud(0)為VD1、VD4開始導(dǎo)通時(shí)刻直流側(cè)電壓值。將u2代入并求解得:而負(fù)載電流為:于是3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路(3-37)(3-38)(3-39)(3-40)(3-41)55◆和的確定3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路(3-3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路可由式(3-45)求出,進(jìn)而由式(3-44)求出,顯然和僅由乘積RC決定。
(3-42)(3-43)(3-44)(3-45)圖3-29
、與RC的關(guān)系曲線則當(dāng)t=時(shí),VD1和VD4關(guān)斷。將id()=0代入式(3-41),得:
二極管導(dǎo)通后u2開始向C充電時(shí)的ud與二極管關(guān)斷后C放電結(jié)束時(shí)的ud相等,故有下式成立:
由式(3-42)和(3-43)得
563.4.1電容濾波的單相不可控整流電路可由式(3-45)求3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路?的另外一種確定方法:VD1和VD4的關(guān)斷時(shí)刻,從物理意義上講,就是兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻,一個(gè)是電源電壓的下降速度|du2/d(t)|,另一個(gè)是假設(shè)二極管VD1和VD4關(guān)斷而電容開始單獨(dú)向電阻放電時(shí)電壓的下降速度|dud/d(t)|p(下標(biāo)表示假設(shè)),據(jù)此即可確定。圖3-29
、與RC的關(guān)系曲線573.4.1電容濾波的單相不可控整流電路?的另外一■主要的數(shù)量關(guān)系
◆輸出電壓平均值
?空載時(shí),
?重載時(shí),Ud逐漸趨近于0.9U2,即趨近于接近電阻負(fù)載時(shí)的特性。?在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值,使,此時(shí)輸出電壓為:
Ud≈1.2U2(3-46)◆電流平均值
?輸出電流平均值IR為:IR=Ud/R(3-47)
Id=IR(3-48)?二極管電流iD平均值為:ID=Id/2=IR/2(3-49)◆二極管承受的電壓
?為變壓器二次側(cè)電壓最大值,即。
3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路58■主要的數(shù)量關(guān)系3.4.1電容濾波的單相不可控整流電路53.4.1電容濾波的單相不可控整流電路a)b)u2udi20dqpwti2,u2,ud■感容濾波的單相橋式不可控整流電路
◆實(shí)際應(yīng)用中為了抑制電流沖擊,常在直流側(cè)串入較小的電感。
◆ud波形更平直,電流i2的上升段平緩了許多,這對(duì)于電路的工作是有利的。圖3-31感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a)電路圖b)波形593.4.1電容濾波的單相不可控整流電路a)b)u2udi23.4.2電容濾波的三相不可控整流電路uduuua)b)Oiaiddabac0dqwtpp3wt■基本原理
◆當(dāng)某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí),輸出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè),該線電壓既向電容供電,也向負(fù)載供電。
◆當(dāng)沒(méi)有二極管導(dǎo)通時(shí),由電容向負(fù)載放電,ud按指數(shù)規(guī)律下降?!鲭娏鱥d斷續(xù)和連續(xù)
◆比如在VD1和VD2同時(shí)導(dǎo)通之前VD6和VD1是關(guān)斷的,交流側(cè)向直流側(cè)的充電電流id是斷續(xù)的。
◆VD1一直導(dǎo)通,交替時(shí)由VD6導(dǎo)通換相至VD2導(dǎo)通,id是連續(xù)的。
圖3-32電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a)電路b)波形603.4.2電容濾波的三相不可控整流電路uduuua)b)O3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路◆由“電壓下降速度相等”的原則,可以確定臨界條件,假設(shè)在t+=2/3的時(shí)刻“速度相等”恰好發(fā)生,則有
可得RC=這就是臨界條件。RC>和RC<分別是電流id斷續(xù)和連續(xù)的條件。
◆通常只有R是可變的,它的大小反映了負(fù)載的輕重,因此在輕載時(shí)直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的,重載時(shí)是連續(xù)的。
a)b)wtwtwtwtaidaidOOOO圖3-33電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng)RC等于和小于時(shí)的電流波形a)RC=b)RC<(3-50)613.4.2電容濾波的三相不可控整流電路◆由“電壓下3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路b)c)iaiaOOtt■考慮電感
◆實(shí)際電路中存在交流側(cè)電感以及為抑制沖擊電流而串聯(lián)的電感。
◆有電感時(shí),電流波形的前沿平緩了許多,有利于電路的正常工作。◆隨著負(fù)載的加重,電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的交流側(cè)電流波形逐漸接近。
圖3-34考慮電感時(shí)電容濾波的三相橋式整流電路及其波形a)電路原理圖b)輕載時(shí)的交流側(cè)電流波形c)重載時(shí)的交流側(cè)電流波形623.4.2電容濾波的三相不可控整流電路b)c)iaiaOO■主要數(shù)量關(guān)系◆輸出電壓平均值
?Ud在(2.34U2~2.45U2)之間變化?!綦娏髌骄?/p>
?輸出電流平均值IR為:
IR=Ud/R
電容電流iC平均值為零,因此:
Id=IR?二極管電流平均值為Id的1/3,即
ID=Id/3=IR/3◆二極管承受的電壓?為線電壓的峰值,為。3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路(3-51)(3-52)(3-53)63■主要數(shù)量關(guān)系3.4.2電容濾波的三相不可控整流電路(33.5整流電路的諧波和功率因數(shù)3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)3.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧
波和功率因數(shù)分析3.5.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧
波和功率因數(shù)分析3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析
643.5整流電路的諧波和功率因數(shù)643.5整流電路的諧波和功率因數(shù)·引言■隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用日益廣泛,由此帶來(lái)的諧波(harmonics)和無(wú)功(reactivepower)問(wèn)題日益嚴(yán)重,引起了關(guān)注。■無(wú)功的危害
◆導(dǎo)致設(shè)備容量增加。
◆使設(shè)備和線路的損耗增加。◆線路壓降增大,沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)?!鲋C波的危害◆降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。
◆影響用電設(shè)備的正常工作?!粢痣娋W(wǎng)局部的諧振,使諧波放大,加劇危害。◆導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。◆對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。
653.5整流電路的諧波和功率因數(shù)·引言■隨著電力電子技術(shù)的發(fā)■諧波
◆正弦波電壓可表示為
式中U為電壓有效值;u為初相角;為角頻率,=2f=2/T;f為頻率;T為周期?!舴钦译妷簎(t)分解為如下形式的傅里葉級(jí)數(shù)
3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)式中n=1,2,3…(3-54)(3-55)66■諧波3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)式中n=1,2,3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)或式中,cn、n和an、bn的關(guān)系為◆基波(fundamental):頻率與工頻相同的分量。
諧波:頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。
諧波次數(shù):諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比?!鬾次諧波電流含有率以HRIn(HarmonicRatioforIn)表示◆電流諧波總畸變率THDi(TotalHarmonicdistortion)分別定義為(Ih為總諧波電流有效值)(3-56)(3-57)(3-58)673.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)或式中,cn、n和an、3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)■功率因數(shù)
◆正弦電路
?有功功率就是其平均功率:
式中U、I分別為電壓和電流的有效值,為電流滯后于電壓的相位差。?視在功率為:
S=UI
?無(wú)功功率為:
Q=UIsin
?功率因數(shù)為:
?無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間的關(guān)系:
?在正弦電路中,功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差決定的,其值為:=cos
(3-59)(3-60)(3-61)(3-62)(3-63)(3-64)683.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)■功率因數(shù)式中U、I分別為3.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)◆非正弦電路
?有功功率為?功率因數(shù)為:式中I1為基波電流有效值,1為基波電流與電壓的相位差。式中,=I1/I,即基波電流有效值和總電流有效值之比,稱為基波因數(shù),而cos1稱為位移因數(shù)或基波功率因數(shù)。
?無(wú)功功率
√定義很多,但尚無(wú)被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義。
√一般簡(jiǎn)單定義為(反映了能量的流動(dòng)和交換):
√仿照式(3-61)定義為:
?畸變功率D為:(3-65)(3-66)(3-67)(3-68)(3-71)693.5.1諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)◆非正弦電路?功率因數(shù)為3.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析■單相橋式全控整流電路◆電流波形如圖3-6所示,將電流波形分解為傅里葉級(jí)數(shù),可得其中基波和各次諧波有效值為n=1,3,5,…可見,電流中僅含奇次諧波,各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比,且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。
圖3-6i2的波形(3-72)(3-73)703.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析◆功率因數(shù)
?基波電流有效值為?i2的有效值I=Id,可得基波因數(shù)為
?電流基波與電壓的相位差就等于控制角,故位移因數(shù)為
?功率因數(shù)為(3-74)(3-75)(3-76)(3-77)713.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析圖3-24ia的波形■三相橋式全控整流電路
◆以=30為例,電流有效值為
◆電流波形分解為傅立葉級(jí)數(shù)(3-78)(3-79)723.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析由式(3-79)可得電流基波和各次諧波有效值分別為結(jié)論:電流中僅含6k1(k為正整數(shù))次諧波,各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比,且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。◆功率因數(shù)?基波因數(shù)為?電流基波與電壓的相位差仍為,故位移因數(shù)仍為
?功率因數(shù)為(3-80)(3-81)(3-82)(3-83)733.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析■單相橋式不可控整流電路
◆采用感容濾波。
◆電容濾波的單相不可控整流電路交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律:
?諧波次數(shù)為奇次。
?諧波次數(shù)越高,諧波幅值越小。
?諧波與基波的關(guān)系是不固定的。
?越大,則諧波越小?!絷P(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下:
?位移因數(shù)接近1,輕載超前,重載滯后。?諧波大小受負(fù)載和濾波電感的影響。743.5.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析■三相橋式不可控整流電路
◆有濾波電感?!艚涣鱾?cè)諧波組成有如下規(guī)律:?諧波次數(shù)為6k±1次,k=1,2,3…。
?諧波次數(shù)越高,諧波幅值越小。?諧波與基波的關(guān)系是不固定的?!絷P(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下:
?位移因數(shù)通常是滯后的,但與單相時(shí)相比,位移因數(shù)更接近1。
?隨負(fù)載加重(RC的減?。?,總的功率因數(shù)提高;同時(shí),隨濾波電感加大,總功率因數(shù)也提高。753.5.3電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析圖3-35=0時(shí),m脈波整流電路的整流電壓波形■整流電路的輸出電壓是周期性的非正弦函數(shù),其中主要成分為直流,同時(shí)包含各種頻率的諧波,這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的?!?0時(shí),m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析
◆整流電壓表達(dá)式為(3-84)763.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析圖3-35=03.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解,得出:式中,k=1,2,3…;且:◆電壓紋波因數(shù)
其中(3-85)(3-86)(3-87)(3-88)(3-89)773.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析對(duì)該整流輸出電壓進(jìn)行3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析m23612∞
u(%)48.218.274.180.9940將上述式(3-89)、(3-90)和(3-86)代入(3-88)得
表3-3不同脈波數(shù)m時(shí)的電壓紋波因數(shù)值(3-90)(3-91)783.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析m23612∞u3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析◆負(fù)載電流的傅里葉級(jí)數(shù)
上式中:(3-92)(3-93)(3-94)(3-95)793.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析◆負(fù)載電流的傅里葉級(jí)3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析◆=0時(shí)整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律:
?m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk(k=1,2,3...)次,即m的倍數(shù)次;整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定,也為mk次。?當(dāng)m一定時(shí),隨諧波次數(shù)增大,諧波幅值迅速減小,表明最低次(m次)諧波是最主要的,其它次數(shù)的諧波相對(duì)較少;當(dāng)負(fù)載中有電感時(shí),負(fù)載電流諧波幅值dn的減小更為迅速。?m增加時(shí),最低次諧波次數(shù)增大,且幅值迅速減小,電壓紋波因數(shù)迅速下降。
803.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析◆=0時(shí)整流電壓3.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析■不為0時(shí)的情況
◆整流電壓分解為傅里葉級(jí)數(shù)為:
◆以n為參變量,n次諧波幅值對(duì)的關(guān)系如圖3-36所示:
?當(dāng)從0~90變化時(shí),ud的諧波幅值隨增大而增大,=90時(shí)諧波
幅值最大。
?從90~180之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài),ud的諧波幅值隨
增大而減小。
圖3-36三相全控橋電流連續(xù)時(shí),以n為參變量的與的關(guān)系(3-96)813.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析■不為0時(shí)的情3.6大功率可控整流電路
3.6.1帶平衡電抗器的雙反星
形可控整流電路
3.6.2多重化整流電路
823.6大功率可控整流電路823.6大功率可控整流電路·引言■帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點(diǎn)
◆適用于低電壓、大電流的場(chǎng)合?!龆嘀鼗麟娐返奶攸c(diǎn):
◆在采用相同器件時(shí)可達(dá)到更大的功率?!艨蓽p少交流側(cè)輸入電流的諧波或提高功率因數(shù),從而減小對(duì)供電電網(wǎng)的干擾。833.6大功率可控整流電路·引言■帶平衡電抗器的雙反星形可控3.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路■電路分析
◆電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
?二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻,分別接成兩組三相半波電路。
?二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除鐵芯的直流磁化,如圖3-38,雖然兩組相電流的瞬時(shí)值不同,但是平均電流相等而繞組的極性相反,所以直流安匝互相抵消。
?平衡電抗器保證兩組三相半波整流電路能同時(shí)導(dǎo)電。
?與三相橋式電路相比,雙反星形電路的輸出電流可大一倍。圖3-37帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路843.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路■電路分析圖33.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路◆平衡電抗器
?接平衡電抗器的原因
√兩個(gè)直流電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí),只有當(dāng)電壓平均值和瞬時(shí)值均相等時(shí),才能使負(fù)載均流,在雙反星形電路中,兩組整流電壓平均值相等,但瞬時(shí)值不等
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 廠房裝飾裝修合同范本
- 加油站收費(fèi)合同范本
- 凈化燈采購(gòu)合同范本
- app推廣合作合同范本
- 品牌冠名協(xié)議合同范本
- 南京購(gòu)房合同范本
- 單日培訓(xùn)勞務(wù)合同范本
- 合同范例定稿流程
- 醫(yī)院咨詢管理合同范本
- 合作代簽合同范本
- 油田勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展概況及未來(lái)三年行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)
- 機(jī)床設(shè)備質(zhì)量保證協(xié)議(2024版)3篇
- 致病菌引起的食品安全事件
- 浙江省溫州市(2024年-2025年小學(xué)五年級(jí)語(yǔ)文)人教版期中考試(下學(xué)期)試卷及答案
- 企業(yè)員工背景審查制度
- 數(shù)據(jù)要素白皮書(2024年)-中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)
- 鋼管樁工程施工方案
- 泵站工程設(shè)計(jì)(共138張課件)
- 冰淇淋店選址與競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境分析
- 領(lǐng)導(dǎo)干部離任交接表
- 儲(chǔ)運(yùn)安全檢查分析(SCL)評(píng)價(jià)記錄
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論