第2章 整流電路3-9節(jié)

1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LB表示.以三相半波為例,然后將結(jié)論推廣.2.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響圖2-25

考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形2VT1換相至VT2的過程: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;在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik.ib=ik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,ib=id,換流過程結(jié)束。環(huán)流ik流過漏感LB圖2-25

考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形3換相重疊角—換相過程持續(xù)的時(shí)間,用電角度γ表示換相過程中,整流電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值圖2-25

考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形4換相壓降圖2-25

考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形5換相重疊角γ的計(jì)算由式（2-30）6當(dāng)ωt=α+γ+5π/6時(shí),ik=id,于是換相重疊角γ隨其它參數(shù)變化的規(guī)律:（1）Id越大則γ越大;（2）XB越大γ越大;（3）當(dāng)α≤90

時(shí),

越小γ越大.7表2-2各種整流電路換相壓降和換相重疊角計(jì)算電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波單相橋換相時(shí)，漏感上：ik使其電流變化2倍id，其余電路只變化idik終值=id，而導(dǎo)通管初始電流=0，故ik初值=-id注:①單相全控橋電路中,流過漏感LB的環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d，變化2Id②三相橋等效為相電壓等于√3u2的6脈波整流電路8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.92.4電容濾波的不可控整流電路2.4.1電容濾波的單相不可控整流電路(小功率單相交流輸入電路)101.工作原理及波形分析基本工作過程（穩(wěn)態(tài)）:在u2正半周過零點(diǎn)至ωt=0期間,因u2<ud,故二極管均不導(dǎo)通,電容C向R放電,提供負(fù)載所需電流至ωt=0之后,u2將要超過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供電負(fù)半周類似11δ和θ的確定導(dǎo)通期間變壓器二次側(cè)輸出電壓為導(dǎo)通期間有如下電壓方程:聯(lián)立求解,可得電容電流導(dǎo)通期間的負(fù)載電流為12導(dǎo)通期間二次側(cè)電流當(dāng)ωt=時(shí),二極管關(guān)斷,id=0,則有電容電壓在充電開始時(shí)刻（δ）和放電結(jié)束時(shí)刻(π)相等,因?yàn)樵讦乳_始放電，放電時(shí)間為(π-θ)/ω，則有:13142.主要的數(shù)量關(guān)系1）輸出電壓平均值通常取取RC>(3-5)T/2，Ud≈1.2U2純電阻負(fù)載：R<<1/ωc,Ud≈0.9U21.2U215二極管電流iD平均值為:ID=Id/2=IR/22）電流平均值輸出電流平均值IR為:IR=Ud/RId=IR3）二極管承受的最大反向電壓:163.感容濾波的二極管整流電路實(shí)際中常用;改善了電壓、電流的波形172.4.2電容濾波的三相不可控整流電路183)二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值,為.主要數(shù)量關(guān)系1)輸出電壓平均值Ud在（2.34U2-2.45U2）之間變化2)電流平均值輸出電流平均值IR為:IR=Ud/RId=IR,二極管電流平均值為Id的1/3,即:ID=Id/3=IR/3電阻電容2-192.5整流電路的諧波和功率因數(shù)2.5.1諧波和無功功率分析基礎(chǔ)2.5.2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2.5.3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2.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析2-20隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶來的諧波(harmonics)和無功(reactivepower)問題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。無功的危害：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)。2-21諧波的危害：降低設(shè)備的效率。影響用電設(shè)備的正常工作。引起電網(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。2-222.5.1諧波和無功功率分析基礎(chǔ)1）諧波正弦波電壓可表示為：對(duì)于非正弦波電壓，滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：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2-23n次諧波電流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示

電流諧波總畸變率THDi（TotalHarmonicdistortion）定義為

2-242）功率因數(shù)正弦電路中的情況(略)有功功率無功功率視在功率功率因數(shù)非正弦電路中的情況(略)252.6.1帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路電路結(jié)構(gòu)變壓器二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同,極性相反的繞阻,分別接成三相半波電路變壓器二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除鐵芯的直流磁化2.6大功率可控整流電路26設(shè)置電感量為L(zhǎng)p的平衡電抗器是為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,在采用相同晶閘管的條件下,雙反星形電路的輸出電流可大一倍27α=0°時(shí)兩組整流電壓電流的波形兩組的相電壓相差180°,電流也相差180°;兩組電流平均值相等,繞組極性相反,可消除直流磁通勢(shì)28兩個(gè)直流電源并聯(lián)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;雙反星形電路中,兩組整流電壓平均值相等,但瞬時(shí)值并不相等觸發(fā)順序：ab’-ac’-bc’-ba’-ca’-cb’29兩個(gè)星形的中點(diǎn)n1和n2間的電壓等于ud1和ud2之差.該電壓加在Lp上,產(chǎn)生電流ip,它通過兩組星形自成回路,不流到負(fù)載中去,稱為環(huán)流或平衡電流30考慮到ip后,每組三相半波承擔(dān)的電流分別為Id/2±ip.為了使兩組電流盡可能平均分配,一般使Lp值足夠大,以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的1%～2%以內(nèi)31

雙反星形電路中如不接平衡電抗器,即成為六相半波整流電路:只能有一個(gè)晶閘管導(dǎo)電,其余五管均阻斷,每管最大導(dǎo)通角為60o,平均電流為Id/6當(dāng)α=0時(shí),Ud為1.35U2,比三相半波時(shí)的1.17U2略大些六相半波整流電路因晶閘管導(dǎo)電時(shí)間短,變壓器利用率低,極少采用雙反星形電路與六相半波電路的區(qū)別就在于有無平衡電抗器,對(duì)平衡電抗器作用的理解是掌握雙反星形電路原理的關(guān)鍵六相半波整流電路32平衡電抗器Lp承擔(dān)了n1、n2間的電位差,它補(bǔ)償了ub′和ua的電動(dòng)勢(shì)差,使得ub′和ua兩相的晶閘管能同時(shí)導(dǎo)電,ωt1時(shí)ub′比ua電壓高,VT6導(dǎo)通,此電流在流經(jīng)LP時(shí),LP上要感應(yīng)一電動(dòng)勢(shì)up,其方向是要阻止電流增大.可導(dǎo)出Lp兩端電壓、整流輸出電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:

兩組三相半波整流電路同時(shí)導(dǎo)電的原理分析:33Ud1Ud2Ud34雖然ud1<ud2

,但由于Lp的平衡作用,使得晶閘管VT6和VT1同時(shí)導(dǎo)通時(shí)間推遲至ub′與ua的交點(diǎn)時(shí),up=0之后ub’<ua

,則流經(jīng)b’相的電流要減小,但Lp有阻止此電流減小的作用,up的極性反向,Lp仍起平衡的作用,使VT6繼續(xù)導(dǎo)電直到uc’>ub’

,電流才從VT6換至VT2.此時(shí)變成VT1、VT2同時(shí)導(dǎo)電每一組中的每一個(gè)晶閘管仍按三相半波的導(dǎo)電規(guī)律而各輪流導(dǎo)電120°35Ud1Ud2Ud2-36

=30

、

=60

和

=90

時(shí)輸出電壓的波形分析當(dāng)

=30

、60、90時(shí)，雙反星形電路的輸出電壓波形

分析輸出波形時(shí)，可先求出ud1和ud2波形，然后做出波形(ud1+ud2)/2。注意導(dǎo)通順序：ab’-ac’-bc’-ba’-ca’-cb’。90=a。60=a。30=audududwtOwtOwtOuaubucuc'ua'ub'ubucuc'ua'ub'ubucuc'ua'ub'uaua37雙反星形電路的輸出電壓波形與三相半波電路比較,脈動(dòng)程度減小了,脈動(dòng)頻率加大一倍,f=300Hz電感負(fù)載情況下,

=90

時(shí),輸出電壓波形正負(fù)面積相等,Ud=0,移相范圍是90

如果是電阻負(fù)載,則ud波形不應(yīng)出現(xiàn)負(fù)值,僅保留波形中正的部分.同樣可以得出,當(dāng)

=120

時(shí),Ud=0,因而電阻負(fù)載要求的移相范圍為120

.整流電壓平均值與三相半波整流電路的相等,為:Ud=1.17U2cos

數(shù)量分析38將雙反星形電路與三相橋式電路進(jìn)行比較可得出以下結(jié)論:（1）三相橋?yàn)閮山M三相半波串聯(lián),而雙反星形為兩組三相半波并聯(lián),且后者需用平衡電抗器(2）當(dāng)U2相等時(shí),雙反星形的Ud是三相橋的1/2,而Id是三相橋的2倍（3）兩種電路中,晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)脈沖的分配關(guān)系一樣,ud和id的波形形狀一樣392.6.2多重化整流電路整流裝置功率進(jìn)一步加大時(shí),所產(chǎn)生的諧波、無功功率等對(duì)電網(wǎng)的干擾也隨之加大,為減輕干擾,可采用多重化整流電路,即按一定規(guī)律將一個(gè)或多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的整流電路進(jìn)行組合.

1.移相多重聯(lián)結(jié)

有并聯(lián)多重聯(lián)結(jié)和串聯(lián)多重聯(lián)結(jié),對(duì)于交流輸入電流來說,二者效果相同.右圖為2個(gè)三相橋并聯(lián)而成的12脈波整流電路.使用了平衡電抗器來平衡2組整流器的電流,其原理與雙反星形電路中是一樣的.多重化整流電路不僅可減少輸入電流諧波,也可減小輸出電壓中的諧波并提高紋波頻率,因而可減小平波電抗器.變比?201504124030

60

三相橋并聯(lián)12脈波整流udY/Y-0Y/D-141利用變壓器二次繞組接法的不同,使兩組三相交流電源間相位錯(cuò)開30

,從而使輸出整流電壓ud在每個(gè)交流電源周期中脈動(dòng)12次,故該電路為12脈波整流電路整流變壓器二次繞組分別采用星形和三角形接法構(gòu)成相位相差30

、大小相等的兩組電壓,接到相互串聯(lián)的2組整流橋移相30

構(gòu)成的串聯(lián)2重聯(lián)結(jié)電路變比?Y/D-1Y/Y-04243當(dāng)ia2=0,ib2=-Id,ic2=Id時(shí),變壓器三角形副邊等效電路圖如下.顯然,

ia2b2=ic2a2=Id/3;ib2c2=-2Id/344當(dāng)ic2=0,ib2=-Id,ia2=Id時(shí),變壓器三角形副邊等效電路圖如下.顯然,

ib2c2=ic2a2=-Id/3;ia2b2=2Id/3……45iA基波幅值Im1和n次諧波幅值Imn分別如下:46即輸入電流諧波次數(shù)為12k±1,其幅值與次數(shù)成反比而降低.其他特性如下：直流輸出電壓（三相橋）位移因數(shù)(基波功率因數(shù))cosφ1=cosα（單橋時(shí)相同）功率因數(shù)λ=γcosφ1=0.9886cosα47

利用變壓器二次繞阻接法的不同,互相錯(cuò)開20

,可將三組橋構(gòu)成串聯(lián)3重聯(lián)結(jié):整流變壓器采用星形三角形組合無法移相20

,需采用曲折接法整流電壓ud在每個(gè)電源周期內(nèi)脈動(dòng)18次,故此電路為18脈波整流電路交流側(cè)輸入電流諧波更少,為18k±1次（k=1,2,3…）,ud的脈動(dòng)也更小輸入位移因數(shù)和功率因數(shù)分別為:cosj1=cosa

=0.9949cosa移相20

構(gòu)成的串聯(lián)3重聯(lián)結(jié)電路48將整流變壓器的二次繞組移相?

構(gòu)成串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路為24脈波整流電路其交流側(cè)輸入電流諧波次為24k±1,k=1,2,3….輸入位移因數(shù)功率因數(shù)分別為:cosj1=cosa

=0.9971cosa采用多重聯(lián)結(jié)的方法并不能提高位移因數(shù),但可使輸入電流諧波大幅減小,從而也可以在一定程度上提高功率因數(shù)移相?

構(gòu)成的串聯(lián)4重聯(lián)結(jié)電路(5?,6?)15

15

49只對(duì)多重整流橋中一個(gè)橋的

角進(jìn)行控制,其余各橋的工作狀態(tài)則根據(jù)需要輸出的整流電壓而定,或者不工作而使該橋輸出直流電壓為零,或者

=0而使該橋輸出電壓最大根據(jù)所需總直流輸出電壓從低到高的變化,按順序依次對(duì)各橋進(jìn)行控制,因而被稱為順序控制并不能降低輸入電流諧波.但是各組橋中只有一組在進(jìn)行相位控制,其余各組或不工作,或位移因數(shù)為1,因此總功率因數(shù)得以提高我國電氣機(jī)車的整流器大多為這種方式2.多重聯(lián)結(jié)電路的順序控制50當(dāng)需要的輸出電壓低于三分之一最高電壓時(shí),只對(duì)第I組橋的

角進(jìn)行控制,連續(xù)觸發(fā)VT23、VT24、VT33、VT34使其導(dǎo)通,這樣第II、III組橋的輸出電壓就為零當(dāng)需要的輸出電壓達(dá)到三分之一最高電壓時(shí),第I組橋的

角為0

例:3重晶閘管整流橋順序控制?51需要輸出電壓為三分之一到三分之二最高電壓時(shí),第I組橋的

角固定為0

,第III組橋的VT33和VT34維持導(dǎo)通,使其輸出電壓為零,僅對(duì)第II組橋的

角進(jìn)行控制?52需要輸出電壓為三分之二最高電壓以上時(shí),第I、II組橋的

角固定為0

,僅對(duì)第III組橋的

角進(jìn)行控制?53542.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)！552.7整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7.1逆變的概念1.逆變:把直流電轉(zhuǎn)變成交流電,是整流的逆過程無源逆變—變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接,而直接接到負(fù)載（第五章：逆變電路）有源逆變電路—交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)，是整流電路的一種特殊工作狀態(tài)56

a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG

>EMb）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM>EGc）兩電動(dòng)勢(shì)反極性,形成短路RΣ:主回路電阻2.直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)57圖a中,M電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),G發(fā)電運(yùn)行,EG>EM,電流Id從G流向M,M吸收電功率,電功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率.58圖b中,G回饋制動(dòng)狀態(tài),M作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí),EM>EG,電流反向從M流向G故M輸出電功率,G則吸收電功率,M軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG59圖c中兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián),向電阻RΣ供電,G和M均輸出功率,由于RΣ一般都很小,實(shí)際上形成短路,在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生當(dāng)兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相連時(shí),電流總是從高電動(dòng)勢(shì)流向低電動(dòng)勢(shì),由于回路電阻很小,即使很小的電動(dòng)勢(shì)差值也能產(chǎn)生很大的電流,從而交換很大的功率.60以單相全波整流電路代替上述發(fā)電機(jī),給電動(dòng)機(jī)供電當(dāng)電動(dòng)機(jī)M作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),全波電路工作于整流狀態(tài),交流側(cè)輸出電功率,電動(dòng)機(jī)輸入電功率,圖a.EM613.逆變產(chǎn)生的條件當(dāng)M回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí),由于晶閘管的單向?qū)щ娦?Id方向不變,欲改變電能的輸送方向,只能改變EM極性.為了防止兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián),Ud極性也必須反過來,即Ud應(yīng)為負(fù)值,且|EM|>|Ud|,才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè),實(shí)現(xiàn)逆變.EM62電能的流向與整流時(shí)相反,M輸出電功率,電網(wǎng)吸收電功率Ud可通過改變

來進(jìn)行調(diào)節(jié),逆變狀態(tài)時(shí)Ud為負(fù)值,逆變時(shí)在π/2~π之間EM63nIdIDLn1n2n3n4U1U2U3U40？思考題：n1-n4是什么情況；A、B、C、D是什么情況；晶閘管整流電路在A點(diǎn)能不能工作？有源逆變工作狀態(tài)是哪些點(diǎn)？ABCDEFG64

產(chǎn)生逆變的條件（1）有直流電動(dòng)勢(shì),其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致,其值大于變流器直流側(cè)平均電壓（2）晶閘管的控制角

>π/2,使Ud為負(fù)值

半控橋或有續(xù)流二極管的電路,因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值,也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì),故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變.欲實(shí)現(xiàn)有源逆變,只能采用全控電路.65逆變和整流的區(qū)別:控制角

不同0<

<π/2時(shí),電路工作在整流狀態(tài)π/2<

<π時(shí),電路工作在逆變狀態(tài)2.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)可沿用整流的辦法來處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問題把α>π/2時(shí)的控制角用π-

=β表示,β稱為逆變角而逆變角β和控制角

的計(jì)量方向相反,其大小自β=0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量6667有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算uabuacubcubaucaUcbβ=0IIIIIIIVVVI161232344556α=0uabuacubcubaucaUcbIIIIIIIVVVI161232344556uabuacubcubaucaUcbIIIIIIIVVVI161232344556EM68每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2π/3（1/3個(gè)周期）,故流過晶閘管的電流有效值為（忽略直流電流id的脈動(dòng)）

IVT==0.577IdUd=-2.34U2cosβ=-1.35U2Lcosβ

(u2L為線電壓)69從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為Pd=RΣId2+EMId

當(dāng)逆變工作時(shí),由于EM為負(fù)值,故Pd一般為負(fù)值,表示功率由直流電源輸送到交流電源.在三相橋式電路中,變壓器二次側(cè)線電流（包括上下橋臂晶閘管電流）的有效值為I2=IVT=Id

=0.816Id70逆變失敗(逆變顛覆)—逆變時(shí),一旦換相失敗,外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路,或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián),形成很大短路電流2.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制711.逆變失敗的原因（1）觸發(fā)電路工作不可靠,不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖,如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等,致使晶閘管不能正常換相，造成順勢(shì)串聯(lián)形成短路。（2）晶閘管發(fā)生故障,該斷時(shí)不斷,或該通時(shí)不通（3）交流電源缺相或突然消失.（4）換相的裕量角不足,引起換相失敗2.7.3逆變失敗與最小逆變角的限制2-72換相重疊角的影響：以三相半波可控整流電路為例圖2-47交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過程的影響如從VT1換相到VT2，當(dāng)b>g時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管VT1能承受反壓而關(guān)斷。如果換相裕量不足，b<g，本應(yīng)從VT3換相到VT1，但由于過p點(diǎn)后，uc已大于ua，該通的晶閘管（VT1）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT3)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。udOOidwtwtuaubucuaubpbgb<gagbb>giVT1iVTiVT3iVTiVT32273因此,為了防止逆變失敗,逆變角β必須限制在某一最小角度內(nèi).742.確定最小逆變角βmin的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變角β應(yīng)等于

βmin=δ

+γ+θ’δ

:晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度,tq大的可達(dá)200-300μs,折算到電角度δ約4

-5

;γ

:換相重疊角,隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大.θ’

:為安全裕量角.75安全裕量角很重要,根據(jù)一般中小型可逆直流拖動(dòng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),θ′約取10左右,γ=15

～20這樣最小逆變角一般取30

-35

76相控電路指晶閘管可控整流電路,通過控制觸發(fā)角α的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大小采用晶閘管相控方式時(shí)的交流-交流電力變換電路和交交變頻電路（第4章）2.9相控電路的驅(qū)動(dòng)控制77相控電路的驅(qū)動(dòng)控制為保證相控電路的正常工作,很重要的一點(diǎn)是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小,在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖.對(duì)于相控電路這樣使用晶閘管的場(chǎng)合,也習(xí)慣稱為觸發(fā)控制,相應(yīng)的電路習(xí)慣稱為觸發(fā)電路.782.9.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路C4同步移相鋸齒波生成脈沖形成/雙脈沖脈沖放大強(qiáng)觸發(fā)7980輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路）,也可為單窄脈沖三個(gè)基本環(huán)節(jié):脈沖的形成與放大;鋸齒波的形成;脈沖移相、同步.此外,還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)81V4、V5—脈沖形成V7、V8—脈沖放大控制電壓uco加在V4基極上.uco對(duì)脈沖的控制作用及脈沖形成:uco=0時(shí),V4截止.V5飽和導(dǎo)通.V7、V8處于截止?fàn)顟B(tài),無脈沖輸出.電容C3充電,充滿后電容兩端電壓接近2E1(30V)1.脈沖形成環(huán)節(jié)82Uco=0.7V時(shí),V4導(dǎo)通,A點(diǎn)電位由+E1(+15V)降到1.0V左右,V5基極電位降到約-2E1(-30V),V5立即截止;V5集電極電壓由-E1(-15V)上升到+2.1V,V7、V8導(dǎo)通,輸出觸發(fā)脈沖.電容C3放電和反向充電,使V5基極電位上升,直到ub5>-E1(-15V),V5又重新導(dǎo)通.使V7、V8截止,輸出脈沖終止.83脈沖前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻確定,脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù)R11C3有關(guān)電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出,其一次繞組接在V8集電極電路中842鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)85

V2截止時(shí),恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電,調(diào)節(jié)RP2,即改變C2的恒定充電電流I1c,可見RP2是用來調(diào)節(jié)鋸齒波斜率的.V2導(dǎo)通時(shí),因R4很小故C2迅速放電,ub3電位迅速降到零伏附近V2周期性地通斷,ub3便形成一鋸齒波,同樣ue3也是一個(gè)鋸齒波tICtICuccc111d1==ò86射極跟隨器V3的作用是減小控制回路電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓uco、直流偏移電壓up三者作用的疊加所定如果uco=0,up為負(fù)值時(shí),b4點(diǎn)的波形由uh(ue3)+up’

(up)確定當(dāng)uco為正值時(shí),b4點(diǎn)的波形由uh+up’+uco’確定M點(diǎn)是V4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn),也就是脈沖的前沿加up的目的是為了確定控制電壓uco=0時(shí)脈沖的初始相位87接感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí),脈沖初始相位應(yīng)定在

=90

;如果是可逆系統(tǒng),需要在整流和逆變狀態(tài)下工作,要求脈沖的移相范圍理論上為180

,由于考慮

min和βmin,實(shí)際一般為120

,由于鋸齒波波形兩端的非線性,因而要求鋸齒波的寬度大于180

,例如240

,此時(shí),令uco=0,調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)移至鋸齒波240

的中央（120

處）,相應(yīng)于

=90

的位置.如uco為正,M點(diǎn)前移,控制角

<90

,電路處于整流狀態(tài)如uco為負(fù),M點(diǎn)后移,控制角

>90

,電路處于逆變狀態(tài).三相全控橋時(shí)的情況:88同步—要求觸發(fā)脈沖的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定鋸齒波是由開關(guān)V2管來控制的V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率—由同步變壓器所接的交流電壓決定V2由導(dǎo)通變截止期間產(chǎn)生鋸齒波—鋸齒波起點(diǎn)基本就是同步電壓由正變負(fù)的過零點(diǎn)V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度—取決于充電時(shí)間常數(shù)R1C13同步環(huán)節(jié)89內(nèi)雙脈沖電路V5、V6構(gòu)成“或”門當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí),V7、V8都截止,沒有脈沖輸出只要V5、V6有一個(gè)截止,都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通,有脈沖輸出第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角

產(chǎn)生隔60

的第二個(gè)脈沖是由滯后60

相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過V6）用于三相橋式全控整流電路的情況4.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)90完整的三相全控橋觸發(fā)電路

3個(gè)KJ004集成塊和1個(gè)KJ041集成塊,可形成六路雙脈沖,再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大.91KJ041內(nèi)部是由12個(gè)二極管構(gòu)成的6個(gè)或門也有廠家生產(chǎn)了將上圖全部電路集成的集成塊,但目前應(yīng)用還不多.模擬與數(shù)字觸發(fā)電路以上觸發(fā)電路為模擬的,優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠,缺點(diǎn):易受電網(wǎng)電壓影響,觸發(fā)脈沖不對(duì)稱度較高,可達(dá)3

-4

,精度低數(shù)字觸發(fā)電路:脈沖對(duì)稱度很好,如基于8位單片機(jī)的數(shù)字觸發(fā)器精度可達(dá)0.7

-1.5

922.9.3觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相—觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系措施:同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng),保證頻率一致觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽極電壓的關(guān)系9394三相橋整流器采用鋸齒波同步觸發(fā)電路時(shí)的情況觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽極電壓的關(guān)系同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)(180

)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn),通常使鋸齒波的上升段為240

,故鋸齒波的中點(diǎn)與同步信號(hào)的300

位置對(duì)應(yīng).鋸齒波上升段240中，起始的30

和終了的30

線性度不好,舍去不用,使用中間的180

使Ud=0的觸發(fā)角

為90

.當(dāng)

<90

時(shí)為整流工作,

>90

時(shí)為逆變工作.將

=90

確定為鋸齒波的中點(diǎn),鋸齒波向前向后各有90

的移相范圍.于是

=90

與同步電壓的300

對(duì)應(yīng),以a相為例，也就是

=0

與同步電壓usa的210

對(duì)應(yīng).由上圖及2.2節(jié)關(guān)于三相橋的介紹可知,

=0

對(duì)應(yīng)于ua的30

的位置,則同步信號(hào)的180

與ua的0

對(duì)應(yīng),說明VT1的同步電壓應(yīng)滯后于ua180.95變壓器接法:主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié),同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié)UAUBUCusausbusc-usa-usb–usc96晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓-usa+usc-usb+usa-usc+usb表2-4三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用上圖變壓器接法時(shí)）97晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-usc為防止電網(wǎng)電壓波形畸變對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生干擾,可對(duì)同步電壓進(jìn)行R-C濾波,當(dāng)R-C濾波器滯后角為60

時(shí),同步電壓選取結(jié)果如表2-5所示98本章總結(jié)99基本要求:掌握單相橋、單相半波、三相橋等整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、工作波形、電氣性能、分析方法和參數(shù)計(jì)算;理解和掌握整流電路功率因數(shù)及其改善方法重點(diǎn):波形分析和基本電氣量的計(jì)算;難點(diǎn):不同負(fù)載對(duì)工況的影響和交流側(cè)電抗對(duì)整流電路的影響.100主要內(nèi)容:

總則:重點(diǎn)掌握單相橋和三相橋:工作原理、波形分析,計(jì)算.波形分析:a、輸出側(cè)電壓電流;b、晶閘管電壓、電流;c、輸入側(cè)電流.波形分析是瞬時(shí)值分析.計(jì)算是求平均值、有效值、最大值.1、單相全控橋概念:觸發(fā)角,導(dǎo)通角,移相范圍,相控方式,換流,續(xù)流二極管作用,半控整流的概念和特點(diǎn).2、三相全控橋自然換相點(diǎn)的概念和位置確定,不同負(fù)載下移相范圍、雙脈沖和寬脈沖觸發(fā)的必要性.1013、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路工作原理、平衡電抗器的作用,特點(diǎn)與三相橋?qū)Ρ?、變壓器漏感對(duì)整流電路的影響有關(guān)概念及其計(jì)算:換相重疊角、換相壓降重點(diǎn)考慮兩種電路:三相半波、三相橋,注意考慮漏感時(shí)有關(guān)計(jì)算的特點(diǎn)5、多重化電路多重化電路的目的和作用6有源逆變有源逆變的概念、波形、最小逆變角，逆變失敗7、整流電路相位控制相控電路組成環(huán)節(jié)觸發(fā)電路的定相102圖2-25考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形

■返回

103圖2-26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)波形返回

104圖2-27

d、q

與wRC