電力電子技術(shù)第二章三相整流

電力電子技術(shù)第二章三相整流第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1三相半波可控整流電路

一.電阻性負載1.

三相半波不可控整流電路二極管換相時刻(1、3、5點)為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a=0

第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

三相半波可控整流電路（共陰極）注意：（1）T的接法、共陰極的特點。（2）α角的起始點不再是坐標原點，而是自然換相點1、3、5點處。

第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作原理（1）α≤30°時輸出的電壓、電流的波形都是連續(xù)的第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）輸出電壓斷續(xù)

晶閘管的導(dǎo)通角是150°-α。

注意:在輸出電壓斷續(xù)情況下，晶閘管所承受的電壓除了前面提到的三部分外，還多了一種情況，就是當(dāng)三只晶閘管都不導(dǎo)通時，每只晶閘管均承受各自的相電壓。

第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月4.數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud當(dāng)α=0°時，Ud最大，為

時，Ud最小，為0。（2）直流輸出電流的平均值Id（3）晶閘管兩端承受的最大的峰值電壓

晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器二次側(cè)線電壓的峰值即在電流斷續(xù)時，晶閘管承受的是各自的相電壓，故其承受的最大正向電壓是相電壓的峰值為。第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二.電感性負載ud波形沒有出現(xiàn)負值，電流也是連續(xù)的

ud的波形出現(xiàn)了負值，電流id的波形即連續(xù)又平穩(wěn)

α=90°時，ud的波形的正負面積相等

第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）變壓器相電流和流過一只晶閘管的電流（4）晶閘管承受的最大正反向電壓

（5）有效移相范圍是

注：為了擴大移相范圍以及使電流id平穩(wěn)，也可在負載兩端并接續(xù)流二極管VDR。第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直a≤30

時：整流電壓波形與電阻負載時相同a>30

時u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT3的脈沖到來，才換流，由VT3導(dǎo)通向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷——ud波形中出現(xiàn)負的部分阻感負載時的移相范圍為90

三相半波的主要缺點在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月四.共陽極三相半波可控整流電路三.反電動勢負載對于螺栓式的晶閘管來說，可以將晶閘管的陽極固定在同一塊大散熱器上，散熱效果好，安裝方便。此電路的觸發(fā)電路不能再像共陰極電路的觸發(fā)電路那樣，引出公共的一條接陰極的線，而且輸出脈沖變壓器二次側(cè)繞組也不能有公共線，這就給調(diào)試和使用帶來了不便。第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相半波可控整流電路小結(jié)：不論是共陰極還是共陽極接法的電路，都只用了三只晶閘管，所以接線都較簡單，相對單相輸出脈動小，基波150Hz。變壓器繞組利用率較低，每相的二次側(cè)繞組一周期最多工作120°。

變壓器繞組中的電流（波形與相連的晶閘管的電流波形一樣）是單方向的，因此也會存在鐵心的直流磁化現(xiàn)象。

晶閘管承受的反向峰值電壓較高（與三相橋式電路相比）。因電路中負載電流要經(jīng)過電網(wǎng)零線，也會引起額外的損耗。

三相半波可控整流電路一般只用于中等偏小容量的場合。第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2三相橋式全控整流電路為改善三相半波電路變壓器利用率低等缺點，可將三相半波共陰極和共陽極電路串聯(lián)起來，形成三相橋式全控整流電路。應(yīng)用最為廣泛共陰極組——陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組——陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月一.電阻性負載ωt1～ωt2：在ωt1時刻，給VT1加觸發(fā)脈沖，滿足其導(dǎo)通的兩個條件，假設(shè)此時共陽極組陰極電位最低的晶閘管VT6已導(dǎo)通。

ωt2～ωt3：u相相電壓uu仍是最高，w相相電壓uw為最負，在2點，給晶閘管VT2加觸發(fā)脈沖，使其導(dǎo)通。ωt3

～ωt4

：VT3和VT2導(dǎo)通，ud=uvwωt4～ωt5：VT4和VT3導(dǎo)通，ud=uvuωt5～ωt6：VT5

和VT4導(dǎo)通,ud=uwuωt6～ωt7：VT6

和VT5導(dǎo)通,ud=uwv任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月特點:晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通順序為VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。輸出電壓的波形為三相線電壓的包絡(luò)線.對脈沖的要求：

（1）單寬脈沖：寬度大于60°，小于120°，一般80°～100°。

特點：要求有較大的輸出功率，脈沖變壓器體積大。

（2）雙窄脈沖：寬度小于60°，加一輔助脈沖。

特點：線路雖然復(fù)雜，但可以

減小裝置的輸出功率，減小TP的體積。

第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相橋式全控整流電路電阻負載a=0

時晶閘管工作情況時段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓uduu-uv=uuvuu-uw=uuwuv-uw=uvwuv-uu=uvuuw-uu=uwuuw-uv=uwv第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相橋式全控整流電路的特點（1）2管同時導(dǎo)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1只，且不能為同一相器件（2）對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60

共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120

，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120

同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180

（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路（4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）（5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月不同α角時的輸出波形

導(dǎo)通時間比α=0°時推遲了30°正負各120°的對稱的波形。

ud波形出現(xiàn)了零點,是一臨界情況VT1導(dǎo)通

電阻性負載，只要α≤60°，ud和id的波形就是連續(xù)的。

VT4導(dǎo)通

第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月α角的移相范圍是0°～120°

當(dāng)α＞60°時ud的波形就出現(xiàn)斷續(xù)了,每個線電壓輸出小于60°

30°VT1導(dǎo)通

VT4導(dǎo)通

iv、iw的波形與iu波形形狀一致，只是相位依次相差。此三相電流均可統(tǒng)一用i2來表示。第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)當(dāng)a≤60

時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)當(dāng)a>60

時，ud波形每60

中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120

第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月二.電感性負載1.電路2.原理與電阻負載不同與電阻負載相同臨界情況，即ud正好沒有負電壓的輸出。

第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月3.數(shù)量關(guān)系

（1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）流過一只晶閘管的電流（4）變壓器二次側(cè)繞組的電流有效值I

（5）晶閘管承受的最大正反向電壓

（在相同輸出時，為三相半波的一半）

（6）有效移相范圍（電感）是

第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相橋式全控整流電路小結(jié)：

1.電路需有兩只晶閘管同時導(dǎo)通，各120°換相一次。

2.六只晶閘管依次導(dǎo)通，順序與下標同。

3.脈沖間隔為60°，要求單寬或雙窄脈沖觸發(fā)。

4.輸出電壓波形每周期脈動6次，基波頻率為300Hz。相同U2時，輸出電壓為半波時的兩倍。5.變壓器利用率高，二次側(cè)每周期有120°+120°流過電流，且電流波形正負面積相等，無直流分量。另外，將共陽極的三只晶閘管換成三只二極管，就組成了三相橋式半控整流電路，其分析方法同單相半控橋。第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月單相可控整流電路第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月三相可控整流電路第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月返回第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月返回第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月返回第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3變壓器漏感對整流電路的影響

變壓器繞組上總是存在有一定的漏感的，交流回路也會有一定的自感，將所有這些電感都折算到變壓器的二次側(cè)，用一個集中的電感來LT代替。電流的換相是不可能在瞬時完成的，而要有一個過程，即經(jīng)過一段時間，這個過程就稱為換相過程。

換相過程對應(yīng)的時間常用相應(yīng)的電角度來表示，稱為換相重疊角，用γ來表示。

一.換流期間的整流輸出電壓ud電流換相的過程中，兩相的晶閘管都導(dǎo)通，相當(dāng)于兩相短路，兩相之間的電位差（瞬時值）即為短路電壓用uk表示如

假想的短路電流ik:換相前:換相中:換相后:教材中用LB表示第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)Q相期間換流回路的電壓方程式為換相期間的整流輸出電壓的瞬時值ud就變?yōu)?/p>

二.換相壓降的計算

XT是變壓器每相折算到二次側(cè)的漏抗，且XT=ωLT

第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月如果是m脈波電路，其換相壓降可表示為三.考慮了變壓器漏抗后的整流電壓為

Ud0為整流電路理想情況下，當(dāng)α=0°時的輸出電壓平均值。

上面三相半波電路的輸出電壓就變?yōu)樗?對換相重疊角γ的計算移相得：當(dāng)α角為某一固定值時，則XT越大換相重疊角γ越大；

Id越大換相重疊角也越大。

第30頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月例三相橋式全控整流電路，帶電感性負載，其中R=5Ω，L=∞，變壓