相整流电路河南理工大学电力电子.ppt

电力电子技术,河南理工大学电气学院,朱艺锋 Email:,Power Electronics Technology,第2章 整流电路,好学力行,河南理工大学,明德任责,内容提要,2.1 单相整流电路 2.2 三相整流电路 2.3 电容滤波的不可控整流电路 2.4 大功率可控整流电路 2.5 有源逆变电路 2.6 整流电路的谐波及功率因数 2.7 晶闸管-直流电动机系统 2.8 相控电路的驱动电路 2.9 PWM整流电路, 2.1 单相可控整流电路,2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路,第2章 整流电路,学习方法和思路：工作原理、波形分析、参数计算,注意：不同负载对工作原理、参量波形和参数计算的影响, 2.1.1 单相半波可控整流电路, 2.1.2 单相桥式全控整流电路,RLE负载当L很大时，各量波形与RL负载时相同。,单相全波可控整流电路及波形,单相半控桥式 整流电路及波形,RL负载时的失控可能及续流管抑制,单相半控桥式 整流电路及波形,桥臂模块化和共用脉冲问题及失控区别。,3.2 三相可控整流电路,3.2.1 三相半波可控整流电路 3.2.2 三相桥式全控整流电路,第2章 整流电路,3.2 三相可控整流电路引言,交流测由三相电源供电。 负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。 基本电路形式: 三相半波可控整流电路 三相桥式全控整流电路 变压器作用；接法与三次谐波；Y接法获得公共点位点。,3.2 三相可控整流电路,3.2 三相可控整流电路,电路的特点： 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。 三个晶闸管阴极连接在一起共阴极接法 。,图2-11 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a =0时的波形,1)电阻负载,自然换相点： 二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角a的起点，即a =0。,a),动画演示,3.2.1 三相半波可控整流电路,a =0时的工作原理分析:,变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。 晶闸管的电压波形，由3段组成。,图2-11 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a =0时的波形,a=30的波形（图2-12） 特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。 a30的情况（图2-13 ） 特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120 。,b),c),d),e),f),u,2,u,a,u,b,u,c,a,=0,O,w,t,1,w,t,2,w,t,3,u,G,O,u,d,O,O,u,ab,u,ac,O,i,VT,1,u,VT,1,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,动画演示,3.2.1 三相半波可控整流电路,（2-15）,（2-16）,整流电压平均值的计算,a30时，负载电流连续，导通角为2/3，有：,a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,3.2.1 三相半波可控整流电路,3脉波整流，可在单脉波计算公式基础上计算。,负载电流平均值为,晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即,晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即,3.2.1 三相半波可控整流电路,2）阻感负载,图2-16 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60时的波形,特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。 a30时：整流电压波形与电阻负载时相同。 a30时（如a=60时的波形如图2-16所示）。 u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，ud波形中出现负的部分。 id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线。,u,d,i,a,u,a,u,b,u,c,i,b,i,c,i,d,u,ac,O,w,t,O,w,t,O,O,w,t,O,O,w,t,a,w,t,w,t,动画演示,3.2.1 三相半波可控整流电路,数量关系,由于负载电流连续，导通角为2/3， Ud可由式（2-15）求出，即,Ud/U2与a成余弦关系。 阻感负载时的移相范围为90。,3.2.1 三相半波可控整流电路,（2-15）,Ud/U2随a变化的规律如图2-14中的曲线1所示。,图2-14 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载,3.2.1 三相半波可控整流电路,3.2.1 三相半波可控整流电路,变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为,晶闸管的额定电流为,晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值,三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。,3.2.1 三相半波可控整流电路,三相半波整流电路的共阳极接法,此电路中各晶闸管只能在相电压为负时触发，其自然换相点为三相电压负半波的交点，例如VT1的=0为a相电压t=7/6。=30时输出电压的波形如图所示，输出电压ud为负，输出整流电压平均值：,分析方法同共阴极接法的三相半波整流电路。,小 结,重点：1）三相半波整流电路不同负载下的分析； 2）三相可控整流电路的=0位置； 3）三相半波整流电路的3脉波特点及缺点； 4）该电路的电气量波形绘制及计算。,三相桥式电路的组成：,2.2.2 三相桥式全控整流电路,三相桥是应用最为广泛的整流电路,共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）,共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4,VT6,VT2）,图3-17 三相桥式 全控整流电路原理图,导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6,2.2.2 三相桥式全控整流电路,2-23,三相桥式全控整流电路触发工作方式,2.2.2 三相桥式全控整流电路,1）带电阻负载时的工作情况,当a60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续 波形图： a =0 （图318 ） a =30 （图319） a =60 （图320） 当a60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值 波形图： a =90 （ 图321） 带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120,2.2.2 三相桥式全控整流电路,3.2.2 三相桥式全控整流电路,晶闸管及输出整流电压的情况如表31所示,请参照图319,3.2.2 三相桥式全控整流电路,（2）对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。 同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4， VT2与VT5， VT3与VT6 ，脉冲相差180。,三相桥式全控整流电路的特点,（1）2个管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。,2-27,（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。 （4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发（常用） (5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。,三相桥式全控整流电路的特点,2) 阻感负载时的工作情况,2.2.2 三相桥式全控整流电路,a60时（a =0 图322；a =30 图323） ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。 各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形,2) 阻感负载时的工作情况,主要 包括,a 60时（ a =90图324） 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90 。,区别在于：得到的负载电流id波形不同。 当电感足够大的时候， id的波形可近似为一条水平线。,2.2.2 三相桥式全控整流电路,3) 定量分析,当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a60时）的平均值为：,带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为：,输出电流平均值为 ：Id=Ud /R,（3-26）,（3-27）,2.2.2 三相桥式全控整流电路,2.2.2 三相桥式全控整流电路,当整流变压器为图3-18中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其有效值为：,（3-28）,