電力電子技術(shù)課件：2_5 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路

1、第五節(jié) 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路,2,無Lp時(shí)波形 (以=0o為例） *六相半波可控整流電路 *任一瞬間，只有相電壓最高的那一相SCR可以觸發(fā)導(dǎo)通。 *SCR最大導(dǎo)通角60度； *每管平均電流為Id/6; * ud為六相電壓波形包絡(luò)線,沒有平衡電抗器的電路分析,3,無Lp時(shí)波形（六相半波可控整流電路） Ud=1.35U2（ =0時(shí) ） 缺點(diǎn)： SCR導(dǎo)通角小變壓器利用率低 未達(dá)到并聯(lián)目的；很少采用。,4,平衡電抗器補(bǔ)償了兩組輸出Ud1和Ud2的瞬時(shí)電壓之差 使二組晶閘管同時(shí)導(dǎo)電，并聯(lián)向負(fù)載提供電流。,平衡電抗器的作用,5,各個(gè)換流點(diǎn)類似三相半波整流電路分析 Ta Tb Tc 的換相點(diǎn)

2、如圖 Ta Tb Tc 的換相點(diǎn)如圖,平衡電抗器的工作原理分析,c a,a b,b c,b c,c a,a b,6,以t1時(shí)刻來分析，此時(shí)： uauc Id1上升, 平衡電抗器會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) 平衡電抗器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),平衡電抗器的工作原理分析(以=0o為例）,7,帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路構(gòu)成,由兩組共陰極三相半波可控整流電路組合而成（并聯(lián)方式組合） 電源變壓器初級(jí)接成三角形，兩組次級(jí)繞組都接成三相星形 在兩個(gè)中點(diǎn)之間，接有平衡電抗器LP 適用于低電壓高電流場(chǎng)合,8,帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點(diǎn),兩組次級(jí)繞組相位差180度雙反星形電路 有Lp后，負(fù)載電流由兩組各分擔(dān)一半。 由于

3、每相是反星結(jié)構(gòu)，磁芯內(nèi)磁通方向相反，沒有直流磁化問題 兩組器件的工作過程與三相半波獨(dú)立時(shí)一樣。,9,平衡電抗器的工作原理分析,10,關(guān)系分析： 感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生環(huán)路電流, 定義為iP,id/2,id/2,ip,id1=id/2 +ip id2=id/2 - ip,11,關(guān)系分析： 右邊電路回路方程： 左邊電路回路方程： 由此可得：,數(shù)量分析,12,輸出電壓的波形： 1）畫出ud1 （abc組三相共陰半波） 2）畫出ud2 （abc三相共陰半波） 3）根據(jù) 畫出ud,ud1,ud2,ud,(以=0o為例）,根據(jù) 畫出,up的波形：,14,控制角=30度時(shí): 確定各組的ud1 確定各組的ud2,15,

4、控制角=30度時(shí): 做出ud=(ud1+ud2)/2波形. 例t1 t2 時(shí)間段： ud1=ua, ud2=ub(=-ub), ud=uab/2,t1,t2,16,控制角=60度和90度時(shí)ud波形(大電感負(fù)載)： 與三相橋式一樣電感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，移相范圍為90度，電阻性負(fù)載為120度（輸出電壓只有正半部分）。,17,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 兩個(gè)星形的中點(diǎn)O1和O2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。,電路工作小結(jié),ud1,ud2,ud,O2 O O1,18,考慮到ip后，每

5、組三相半波承擔(dān)的電流分別為0.5Id ip 為了使兩組電流盡可能平均，一般使Lp足夠大，以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的1%-2%以內(nèi) 雙反星形電路如不接Lp，即成為六相半波整流電路,電路工作小結(jié),19,輸出電壓的波形： 輸出電壓仍為對(duì)應(yīng)兩組輸出電壓的平均值 輸出電壓為對(duì)應(yīng)兩相的線電壓的一半,平衡電抗器的工作原理分析,20,諧波含量減小，最低次諧波為六次 輸出平均電壓與三相半波整流相同（波形連續(xù)） 帶平衡電抗器，所以雙反星結(jié)構(gòu)等效于兩組三相半波并聯(lián)，輸出電壓平均值不變,ud波形特點(diǎn),21,雙反星整流電路的外特性如圖 當(dāng)IdIdmin時(shí)，兩組三相半波電路同時(shí)并聯(lián)供電 當(dāng)IdIdmin時(shí)，單組供電(此

6、時(shí)Ip=0.5Idmin) 當(dāng)0時(shí)，Id=0時(shí)，Ud由1.17U2轉(zhuǎn)化為1.35U2,雙反星整流電路的外特性 (以=0o為例）,六相半波可控整流電路,實(shí)際電路內(nèi)阻使外特性下垂,臨界連續(xù)負(fù)載電流,22,雙反星形整流電路-由兩組三相半波電路并聯(lián) 三相橋式電路-兩組三相半波電路串聯(lián) 電路的串聯(lián)使輸出電壓提高，并聯(lián)可使輸出電流加大（用同容量SCR） 在大功率整流設(shè)備中常常把整流電路串并聯(lián)連接以增大輸出功率,帶平衡電抗器的雙反星形整流電路特點(diǎn)總結(jié),23,帶平衡電抗器的雙反星形整流電路特點(diǎn)總結(jié),兩組三相半波電路雙反星形并聯(lián)工作，整流電壓波形形狀與六相的整流波形一樣；（與六相半波波形相同） 整流電壓的最低次

7、諧波為六次。比三相半波好。 同時(shí)有兩相導(dǎo)電，變壓器不存在直流磁化。 與六相半波整流電路相比，變壓器次級(jí)繞組利用率提高了一倍，故變壓器容量比六相半波小。 每組三相半波整流電流是負(fù)載電流的50%。SCR選擇和變壓器次級(jí)繞組容量的確定按Id/2計(jì)算即可。大電感負(fù)載時(shí)IT=I2=0.289Id（是三相半波時(shí)的一半）,24,1.Lp計(jì)算： 由于uP主要諧波為三次，所以感抗為 而最大環(huán)流為 所以有： 進(jìn)一步化簡(jiǎn)：,平衡電抗器的參數(shù)計(jì)算,作業(yè)：補(bǔ)充題 已知圖226電路和圖228（b）相序， 畫出45o 時(shí)ud1 、ud2 和ud（定義如下）波形 ， 思考：圖226，45o 1)接近空載時(shí)的輸出電壓波形 2)

8、沒有Lp時(shí)的輸出電壓波形,26,Backup,27,預(yù)備知識(shí)：付氏變換,物理含義：若函數(shù)x(t)表示信號(hào)，t時(shí)間。則X(f)表示信號(hào)的頻譜，f頻率。,28,x(t)是以T為周期的矩形函數(shù)，則其付立葉級(jí)數(shù)表示為：,29,整流電壓的諧波分析,對(duì)于m相整流輸出電路，一個(gè)輸入周期內(nèi)輸出電壓脈動(dòng)m次 P42 （不作要求） 利用傅立葉分解： 輸出電壓可以分解出直流分量各個(gè)高次諧波,30,ud1和ud2的計(jì)算： 2.輸出電壓平均值Ud,平衡電抗器的參數(shù)計(jì)算,31,1.Lp計(jì)算： 以=0時(shí)感應(yīng)電勢(shì)up的大小來估算 up=ud1-ud2(波形如圖所示)，up最低次諧波為3次,平衡電抗器的參數(shù)計(jì)算,32,第六節(jié)

9、十二相整流電路（多重化整流電路）,一.兩組三相橋串聯(lián)組成的 十二相整流電路,33,兩組三相橋串聯(lián)組成的十二相整流電路,*整流變壓器二次繞組分別 采用星形和三角形接法構(gòu) 成線電壓相位相差30度, 大小相等的兩組電壓,接 到互相串聯(lián)的兩組整流橋. *輸出電壓在每個(gè)交流電源 周期中脈動(dòng)12次 *應(yīng)用:高電壓(小電流) 供電質(zhì)量高(低電壓紋波),34,*整流變壓器二次繞組分別 采用星形和三角形接法構(gòu) 成線電壓相位相差30度, 大小相等的兩組電壓,接 到互相并聯(lián)的兩組整流橋. *使用了平衡電抗器來平衡 兩組整流器的電流.原理與雙 反星形一樣. *不僅可減小輸入電流諧波也 可減小輸出電壓諧波并提高 紋波頻

10、率,可減小平波電抗器.,兩組三相橋并聯(lián)組成的十二相整流電路,35,作業(yè)：2-18,注意：原邊電流波形,36,三相相電壓和線電壓關(guān)系,37,雙反星形電路中并聯(lián)的兩組三相半波電路輸出整流電壓互差60 在同一控制角下，雖然兩組電壓平均值相同，但瞬時(shí)電位不等。,帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路,38,t2: uc =ua up=(ua-uc)=0 Ta和Tc繼續(xù)同時(shí)導(dǎo)通,平衡電抗器的工作原理分析,39,平衡電抗器總的感應(yīng)電勢(shì)等于兩相電壓瞬時(shí)值的差值 負(fù)載上兩端電壓ud為,平衡電抗器的工作原理分析,平衡電抗器的作用: 將使電壓較高的相ua減小up2，電壓較低的相uc增加up2而使Ta和Tc同時(shí)導(dǎo)通，向負(fù)載供電。,40