《相整流理论》PPT课件.ppt

2 1 2 2三相可控整流电路 2 2 1三相半波可控整流电路2 2 2三相桥式全控整流电路 2 2 2 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 基本的是三相半波可控整流电路 三相桥式全控整流电路应用最广 2 3 2 2 1三相半波可控整流电路 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 三个晶闸管分别接入a b c三相电源 其阴极连接在一起 共阴极接法 图2 12三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 2 4 2 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的电流波形为例 晶闸管的电压波形 由3段组成 图2 12三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 13 特点 负载电流处于连续和断续之间的临界状态 a 30 的情况 图2 14 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 2 5 2 2 1三相半波可控整流电路 2 18 当a 0时 Ud最大 为 2 19 整流电压平均值的计算 a 30 时 负载电流连续 有 a 30 时 负载电流断续 晶闸管导通角减小 此时有 2 6 2 2 1三相半波可控整流电路 Ud U2随a变化的规律如图2 15中的曲线1所示 图2 15三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 2 7 2 2 1三相半波可控整流电路 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 2 20 2 21 2 22 2 8 2 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 a 30 时 整流电压波形与电阻负载时相同 a 30 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 阻感负载时的移相范围为90 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 2 9 2 2 1三相半波可控整流电路 数量关系 由于负载电流连续 Ud可由式 2 18 求出 即 Ud U2与a成余弦关系 如图2 15中的曲线2所示 如果负载中的电感量不是很大 Ud U2与a的关系将介于曲线1和2之间 曲线3给出了这种情况的一个例子 图2 15三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 2 10 2 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 2 23 2 24 2 25 晶闸管最大正向电压峰值 2 2 1 在 30 时 如图所示 当导通一相的相电压过零变负时 该相晶闸管并不关断 此时下一相晶闸管承受的正向电压将成为变压器二次线电压 因而晶闸管所承受的最大正向电压也等于变压器二次线电压峰值 2 12 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2 17三相桥式全控整流电路原理图 导通顺序 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 2 13 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a 60 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2 18 a 30 图2 19 a 60 图2 20 当a 60 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2 21 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 14 2 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2 1所示 请参照图2 18 2 15 2 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 VT3与VT6 VT5与VT2 脉冲相差180 三相桥式全控整流电路的特点 1 2管同时通形成供电回路 其中共阴极组和共阳极组各1 且不能为同1相器件 2 16 2 2 2三相桥式全控整流电路 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 触发脉冲 2 18 a 60 时 a 0 图2 22 a 30 图2 23 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 2 2三相桥式全控整流电路 2 阻感负载时的工作情况 主要包括 a 60 时 a 90 图2 24 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 19 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a 60 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 2 26 2 27 2 20 2 2 2三相桥式全控整流电路 当整流变压器为图2 17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 2 28 晶闸管电压 电流等的定量分析与三相半波时一致 接反电势阻感负载时 在负载电流连续的情况下 电路工作情况与电感性负载时相似 电路中各处电压 电流波形均相同 仅在计算Id时有所不同 接反电势阻感负载时的Id为 2 29 式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值 2 21 ik ib是逐渐增大的 而ia Id ik是逐渐减小的 当ik增大到等于Id时 ia 0 VT1关断 换流过程结束 2 3变压器漏感对整流电路的影响 考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响 该漏感可用一个集中的电感LB表示 现以三相半波为例 然后将其结论推广 VT1换相至VT2的过程 因a b两相均有漏感 故ia ib均不能突变 于是VT1和VT2同时导通 相当于将a b两相短路 在两相组成的回路中产生环流ik 图2 25考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形 2 22 2 3变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角 换相过程持续的时间 用电角度g表示 换相过程中 整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值 换相压降 与不考虑变压器漏感时相比 ud平均值降低的多少 2 30 2 31 2 23 2 3变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角g的计算 由上式得 进而得出 2 32 2 33 2 34 2 24 2 3变压器漏感对整流电路的影响 由上述推导过程 已经求得 当时 于是 g随其它参数变化的规律 1 Id越大则g越大 2 XB越大g越大 3 当a 90 时 越小g越大 2 35 2 36 2 25 2 3变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影响 表2 2各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算 注 单相全控桥电路中 环流ik是从 Id变为Id 本表所列通用公式不适用 三相桥等效为相电压等于的6脉波整流电路 故其m 6 相电压按代入 2 26 2 3变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏感对整流电路影响的一些结论 1 谐波重联结电路的顺序控制流装置的主要用途之一 的触发电路 重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理 了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路 建立同步的概念 掌握同步电压信号的选取方法 出现换相重叠角g 整流输出电压平均值Ud降低 整流电路的工作状态增多 晶闸管的di dt减小 有利于晶闸管的安全开通 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di dt 换相时晶闸管电压出现缺口 产生正的du dt 可能使晶闸管误导通 为此必须加吸收电路 换相使电网电压出现缺口 成为干扰源 2 27 图2 13三相半波可控整流电路 电阻负载 a 30 时的波形 2 28 图2 14三相半波可控整流电路 电阻负载 a 60 时的波形 2 29 图2 18三相桥式全控整流电路带电阻负载a 0 时的