电力电子---第二讲(整流电路)PPT课件

1、1,第2讲 可控整流电路,2.0 单相桥式不可控整流电路 2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏抗对整流电路的影响 2.6 大功率可控整流电路,2,整流电路的分类： 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路(三相半波）。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路,第2讲 可控整流电路,整流电路： 出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电,3,在整流电路的分析中，我们要假定的理想条件有： （1）理想电源 交流电网相对于整流电路可看作具有无穷大容量，因此整流电路的输入

2、电源电压为无畸变的正弦波。 （2）理想器件 整流电路中所有器件均具有理想特性。 所采用的电力电子器件阻断时，阻抗为无穷大，漏电流为零； 导通时，管压降为零； 开通与关断均是瞬时完成的； du/dt和di/dt的承受能力为无穷大。 （3）理想运行状态 分析过程中假设电路已经达到稳态工作阶段,2.0 单相桥式不可控整流电路,4,2.0 单相桥式不可控整流电路,利用电力二极管的单向导电性可以实现整流。由于电力二极管的通断只与其承受的电压方向有关，因此由其构成的整流电路的输出电压只与交流输入电压的大小有关，不能控制其数值，故称为不可控整流电路,5,变压器T整流变压器，其作用： 变换电压 抑制电网干扰

3、故障隔离,2.0 单相桥式不可控整流电路,1. 电感性负载时工作情况,假设电感L的值为无穷大。电感的特点： 对电流变化有抗拒作用，使得流过的电流不能发生 突变； 在其两端产生感应电动势 ，其极性是阻止电流变换的； 在电路的工作过程中，不消耗能量,6,自然换流点,单相桥式不可控整流电路工作原理： （1）正半周时，A点电位高于B点电位，则VD1、VD4承受正向电压而导通，VD2、VD3承受反向电压而截止，负载电压 与波形相同，由于电感L的平波作用，负载电流 的波形近似为直线； （2）负半周时，B点电位高于A点电位，则VD1、VD4承受反向电压而截止，VD2、VD3承受正向电压而导通，负载电压 与

4、波形相反，负载电流的方向不变。 中间为VD1、VD4两端电压波形,2.0 单相桥式不可控整流电路,7,直流输出电压平均值为 直流输出电流平均值 二极管承受的最大反向电压 变压器二次侧电流有效值,2.0 单相桥式不可控整流电路,8,2.1 单相可控整流电路,2.1.1 电阻性负载,2.1.2 电感性负载,2.1.3 反电动势负载,9,2.1 单相可控整流电路,整流电路有各种各样的形式，不同电路特点不同。整流电路的形式主要有： 1单相可控整流电路： （1）单相半波可控整流电路 （2）单相全波可控整流电路 （3）单相桥式可控整流电路 a.单相全控桥式整流电路 b.单相半控桥式整流电路,10,不同性质

5、的负载对于整流电路的电压、电流波形影响很大，负载的性质主要有： 1电阻性 特点是：流过它的电流波形与它两端的电压波形形状相同、相位一致。 2电感性 特点是：由于感抗的作用，电感中电流的变化要滞后于电压的变化，因此可以使晶闸管的导通时间延长，电流波形容易连续，脉动小，甚至能接近一条直线,2.1 单相可控整流电路,11,2.1 单相可控整流电路,3电容性 其特点为：当晶闸管被触发导通时，马上就有大的充电电流流过晶闸管，容易损坏晶闸管，所以一般不能在整流电路的输出端接大电容。 4反电动势 其特点为：只有电源电压大于反电动势时，晶闸管才能被触发导通,12,2.1.1 电阻性负载,图2-1 单相全控桥式

6、整流电路电阻性负载及波形,13,2.1.1 单相桥式全控整流电路,一、阻性负载,14,2.1.1 电阻性负载,晶闸管VT1、VT4为一对桥臂，VT2、VT3为另一对桥臂,在0期间，晶闸管不导通，VT1、VT4共同承受正向电源电压，VT2、VT3共同承受反向电源电压，负载Rd中没有电流流过，负载两端电压ud0,当t时，VT1、VT4导通，电流从M端经VT1、Rd、VT4流回N端，电源电压u2全部加在Rd上，VT2、VT3承受反相电压而截止。当u2过零时，id也降到零，VT1、VT4关断,在u2的正半周内，M端为正，N端为负,15,2.1.1 电阻性负载,在ug2、ug3到来之前，晶闸管VT2、V

7、T3不导通，VT1、VT4共同承受反向电源电压，VT2、VT3共同承受正向电源电压，整流电路无输出，负载中也没有电流,当t时，VT2、VT3导通，电流从N端经VT2、Rd、VT3流回M端, 电源电压u2全部加在Rd上，VT1、VT4承受反向电源电压截止，当一个周期结束，u2过零时，id也降到零，VT2、VT3关断。当u2电压的每个周期都以恒定的角加上触发脉冲时，负载Rd上就能得到稳定的缺角全波电压波形，这是一个脉动直流电压，由于是电阻性负载，电流idud /Rd与ud波形相同,在u2的负半周内，M端为负，N端为正,16,2.1.1 电阻性负载,在单相电路中，把晶闸管承受正向电压起到触发导通之间

8、的电角度称为控制角。晶闸管在一个周期内导通的电角度用表示，称为导通角。改变的大小即改变触发脉冲在每个周期内出现的时刻称为移相。对单相全控桥式电路而言，的移相范围为0，对应的在0范围内变化,17,2.1.1 电阻性负载,控制角：把晶闸管承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为控制角,移相：改变的大小即改变触发脉冲在每个周期内出现的时刻称为移相,可控整流最重要的几个概念,导通角：晶闸管在一个周期内导通的电角度用表示，称为导通角,对单相全控桥式电路而言，的移相范围为0，对应的在0范围内变化,18,2.1.1 电阻性负载,输出的直流电压平均值Ud为,直流电流的平均值Id为,19,2.1.1 电阻性负载

9、,输出电压的有效徝U为,电流有效徝I为,电流的波形系数Kf为,Kf,25,20,2.1.1 电阻性负载,功率因数为,cos,26,21,2.1.1 电阻性负载,晶闸管承受的最大正反向电压为电源电压的峰值，即有效徝的,倍,晶闸管移相范围为0； 晶闸管导通角与a有关，为180-a,22,如果整流电路的负载既有电阻又有电感，且感抗Ld与电阻Rd 相比又不能忽略时，这种负载叫电感性负载,图2-2 单相全控电感性负载时电路及波形,2.1.2 电感性负载,23,晶闸管移相范围为90； 晶闸管导通角与a无关，均为180,晶闸管电流平均值,晶闸管电流有效值,2.1.2 电感性负载,不带续流二极管,24,电感为

10、储能元件，有储存、释放能量的功能。当流过电感的电流变化时，在电感中要产生自感电动势eL-Ld 阻碍电流的变化,2.1.2 电感性负载,1、电路工作情况分析,当id（ 0)增大时,eL 阻碍电流的增大，Ld中储存能量,当id （ 0)减小时, eL 阻碍电流的减少，Ld中释放能量,25,在电源电压u2为正半周时，M端为正，N端为负，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，电感释放能量。u2过零变负时，M端为负，N端为正，晶闸管VT1、VT4仍然承受正向电压而继续导通，自感电动势力图阻止电流的减小，此时输出电压ud的波形出现负面积,2.1.2 电感性负载,1、电路工作情况分析,在t到t期间，虽然VT2、

11、VT3已经承受正向电压，但在ug2、ug3到来之前是不会导通的。直到t时，ug2、ug3来到，VT2、VT3导通，VT1、VT4因承受反向电压而关断,26,2.1.2 电感性负载,27,2.1.2 电感性负载,为了提高输出电压，使负载端不出现负电压，在负载两端并联一个二极管VD，如图23（a）所示,图2-3 单相全控电感性负载带续流二极管时的电路和波形,2、续流二极管,28,2.1.2 电感性负载,当电源电压U2为正半周时，晶闸管VT1、VT4触发导通，此时负载两端电压为正向，二极管VD承受反向电压不导通，负载上电压波形与不加二极管时相同,当电源电压变负时，自感电动势经二极管VD形成回路，使负

12、载电流继续流通，此二极管称为续流二极管。当续流二极管导通时，反向电源电压U2经VD使晶闸管承受反向电压而关断。在这期间，负载两端电压仅为二极管的管压降，接近于零，因此不出现负电压,2、续流二极管,29,2.1.2 电感性负载,当Ug2、Ug3来到时，晶闸管VT2、VT3导通，二极管VD关断。从图23（b）可以看出，输出电压Ud的波形与电阻性负载时一样，但电流波形却不同,接续流二极管VD除了可提高Ud外，还可减轻晶闸管的负担，在每个周期内，每个晶闸管的导通角T-,续流二极管的导通角D2,2、续流二极管,30,2.1.2 电感性负载,2、续流二极管,31,2.1.2 电感性负载,4）、晶闸管的电流

13、有效徝为,Id （211,IT,5）、二极管的电流平均值为,IdD,Id,Id,212,6）、二极管的电流有效徝为,ID,Id,213,2、续流二极管,晶闸管移相范围为090,32,见课本P42,例2-1,33,单相桥式全控整流电路，U2100V，负载中R2，L值极大，当30时，要求：作出ud、id、和i2的波形； 求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流,例2-0,输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为 Ud0.9 U2 cos0.9100cos3077.97（V） IdUd/R77.97/238.99（A

14、） I2Id38.99（A,晶闸管承受的最大反向电压为： 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN（23）141.4 283424（V） 流过晶闸管的电流有效值为： IVTId 27.57（A） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电流为： IN（1.52）27.571.572635（A） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。(课本P17表1-5,34,2-1 单相全控桥式整流电路，电阻性负载，Rd10，要求Ud110V, 30，计算晶闸管的额定电压、额定电流和对电源容量的要求，并绘出ud、uT1的波形,作业2-1,根据Ud求出U2 , 求出Id,晶闸管承受的最大反向电压为：（不考虑安全裕量），晶闸管的

15、额定电压为： UN U2,IdUd /Rd,不考虑安全裕量，晶闸管的额定电流为： IVT=Id/ INIVT1.57,电源容量:视在功率S=U2I2, I2=I,35,2-2 单相全控桥式整流电路，大电感负载，已知U2220V、Rd4、45，试计算输出的电压、电流的平均值并选择晶闸管，如果负载端并接续流二极管，此时Ud、Id又为何值？分别计算流过晶闸管何续流二极管中的电流平均值、有效徝，并画出两种情况下的ud、id、uT1的波形,作业2-2,1、不接续流二极管，大电感负载同补充例题 2、接续流二极管同阻性负载,36,2.1.3 反电动势负载,充电池、蓄电池、直流电动机等负载本身就具有一定的直流

16、电动势，对可控整流电路来说是一种反电动势性质的负载,b,i,图2-4 单相全控桥式整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形,1、负载为ERd（以蓄电池为例,a,37,q,1、在|u2|E 时，晶闸管承受正电压，有导通的可能,导通之后,2、直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角,2.1.3 反电动势负载,38,在|u2|E时，晶闸管承受正电压，才有导通的可能,导通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，id即降至0使得 晶闸管关断，此后ud=E,与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电， 称为停止导电角,在a

17、 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大,2.1.3 反电动势负载,39,晶闸管导通时间较电阻性负载缩短了，E越大，则,Ud角越大，相应Ud也越大，此时电流波形的底部越窄，波形系数Kf越大,角越大，相应,Id,Ud,输出电流瞬时值id为,id,udE） （214,输出电流平均值为,215,输出电压的平均值为,216,2.1.3 反电动势负载,反电动势（其移相范围与有关,40,2、负载为ERdLd,以直流电动机为例，设电感足够大,负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机 的机械特性将很软 ，为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器,图2-5 单相桥式整流电路负载为电势 加阻

18、抗时的电路及波形,2.1.3 反电动势负载,41,单相全控桥式整流电路，ERdLd负载，只要电感足够大，保证电流连续，其输出平均电压Ud计算公式与负载为电阻加电感时相同，而与E无关，移相范围为090。从ud波形可知，电压有负值出现，使Ud降低，为提高输出平均电压Ud，同时减轻晶闸管负担，可在负载两端并接续流二极管VD,2.1.3 反电动势负载,例题2-2，P48,42,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,2.2.2 三相全控桥式整流电路,43,2.2 三相可控整流电路,三相可控整流电路： （1）三相半波可控整流电路 （2）三相桥式可控整流电路 a.三相全控桥式整流电路

19、b.三相半控桥式整流电路,44,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波不可控整流电路-共阴极,图2-6 三相半波不可控整 流电路及波形,45,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波不可控整流电路-共阴极,三个二极管的阴极连接在一起，这种接法叫共阴极接法，三个阳极分别接到变压器二次侧。通常在三相半波整流电路中为了得到零线，整流变压器的二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形可使三次谐波通过，有利于电网波形的改善。所以一般变压器为三角形/星形联接,46,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波不可控整流电路-共阴极,图26（b）为整流电压电流波形。由于三个二极管为共阴极连接，则

20、哪一相二极管的阳极电位最高，哪个二极管导通。二极管每到变压器二次侧相电压正半周相邻波形的交点就自动换相，所以这些交点就叫做自然换流点。整流二极管承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，为 U2,47,将图26（a）中的三个二极管换成三个晶闸管就得到了三相半波可控整流电路,1）电阻性负载,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,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 =0,2.2.2 三相半波可控整流电路-共阴

21、极,2.2 三相可控整流电路,48,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,15时 以VT1管为例，uT1波形如图所示 在t1t3期间，VT1管导通，其两端的电压uT10； 在t3t4期间，VT2管导通，uT1uUV； 在t4t5期间，VT3管导通，uT1uUW。 uT2、uT3波形与uT1波形分析相同，只是相位依次滞后120。 晶闸管承受的最大反向电压uTM等于线电压的峰值,1）电阻性负载,2.2 三相可控整流电路,电路工作情况分析,49,变压器一次侧：三角形；二次侧：星形,晶闸管：共阴极接法,二极管换相：电流从一个二极管向另一个二极管转移,uab,uac,自然换相点是晶闸管触发角的起点,

22、0,1）电阻性负载,00时三相半波可控整流电路,2.2.2 三相半波可控整流电路-共阴极,在t1t3期间，VT1管导通，其两端的电压uT10； 在t3t4期间，VT2管导通，uT1uUV； 在t4t5期间，VT3管导通，uT1uUW,以VT1管为例，uT1波形如图所示uT1、uT1波形与uT1波形分析相同，只是相位依次滞后120,50,300时三相半波可控整流电路,a=30时的波形 负载电流处于连续和断续之间的临界状态,uab,uac,2.2.2 三相半波可控整流电路-共阴极,51,600时三相半波可控整流电路,30时的波形 负载电流处于断续状态,=150时的波形 负载电压、电流为零,2.2.

23、2 三相半波可控整流电路-共阴极,52,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,2.2 三相可控整流电路,1）电阻性负载,53,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,2.2 三相可控整流电路,1）电阻性负载,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,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,的移相范围为0150,54,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,2）电感性负载,图2-8 大电感负载的三相半波整流电路及波形,2.2 三相可控整流电路,55,2）电感性负载,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,56,2.2.1 三相半波可控整流电路

24、-共阴极,2）电感性负载,2.2 三相可控整流电路,57,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,3）大电感负载+续流二极管,三相半波可控整流电路，电感性负载，当,30时，由于ud波形,30时，ud波形出现负值，使平均电压Ud下降，因此也可在,不出现负值，续流二极管VD不起作用，晶闸管每个周期轮流导通120。 当,负载两端并接续流二极管VD，以提高输出平均电压Ud值,图2-9 大电感负载且接续流二极管时的波形,2.2 三相可控整流电路,58,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阴极,输出电压Ud、输出电流Id的计算都和电阻性负载相同。 当 30时晶闸管中流过的电流平均值、有效徝计算如下,Id

25、T,Id,2-29,IT,Id,2-30,续流二极管中流过的电流平均值、有效徝分别为,IdD,Id,2-31,IT,d （2-32,2.2 三相可控整流电路,的移相范围为0150,59,2.2.1 三相半波可控整流电路-共阳极,共阳极整流电路,大电感负载时的Ud、Id计算如下,图2-10 三相共阳极半波可控整流电路及电流波形,2.2 三相可控整流电路,60,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,三相半波可控整流电路与单相可控整流电路比较，输出电压波形脉动小、输出功率大、三相负载平衡。 不足之处是变压器次级线圈每周期只有1/3时间有电流通过，并且是单方向的，变压器利用率很低

26、，且有变压器铁心被直流磁化的问题， 这种电路多用于30千瓦以下的设备上,优缺点与应用场合,61,利用共阴极接法与共阳极接法的电流在整流变压器次级流动方向相反的特点，用一台整流变压器同时对共阴极接法和共阳极接法两个整流电路供电，如图211所示,2.2.1 三相半波可控整流电路,图2-11 共用变压器共阴共阳可控整流电路及电压电流波形,2.2 三相可控整流电路,62,例1,在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形,63,2.2.2 三相全控桥式整流电路,三相全控桥式电路中的电流流通时，必须有两个晶闸管同时导通，一个属于共阴极组，另一个属于共阳

27、极组,2.2 三相可控整流电路,VT1、VT3、VT5组成共阴极组 VT4、VT6、VT2组成共阳极组,VT1和VT4接在U相；VT3和VT6接在V相；VT5和VT2接在W相,64,2.2.2 三相全控桥式整流电路,三相全控桥式电路中是由共阴极组，与共阳极组串联而成,2.2 三相可控整流电路,65,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,可采用两种方法： 宽脉冲触发 双窄脉冲：在触发某一号晶闸管时，触发电路同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，叫做辅助脉冲（或补脉冲,同时对两组中应导通的一对晶闸管施加触发脉冲,使用双窄脉冲可减小触发电路的功率，目前应用较多，但此种触发电路较为复杂

28、一些,66,d2,d1,1、电阻负载（=00,2.2 三相可控整流电路,2.2.2 三相全控桥式整流电路,67,2.2.2 三相全控桥式整流电路,晶闸管及输出整流电压的情况,2.2 三相可控整流电路,1、电阻负载,68,=300时的工作情况 ： 1、晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每 一段线电压因此推迟30 2、从t1开始把一周期等分为6段，ud波形仍由6段 线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合 表2-1的规律 3、变压器二次侧电流ia波形的特点：在VT1处于 通态的120期间，ia为正，ia波形的形状与同时 段的ud波形相同，在VT4处于通态的120期间， ia波形的形状也与同

29、时段的ud波形相同，但为负 值,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,1、电阻负载（=300,69,ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。a=60时ud出现为零的点,a =600,d1,d2,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,1、电阻负载（=600,70,小结 v 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； v 当a60时，ud波形每60中有一段 为零，ud波形不能出现负值； v 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 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控

30、整流电路,1、电阻负载（=900,71,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,从这些图中可见,角的移相范围是0120,60时，ud、id波形断续，T120,60时，ud、id波形连续，T120,1、电阻负载,72,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,三相全控桥式整流电路的输出电压为两组输出电压之和，是相电压波形正负包络线下的面积，其平均直流电压Ud21.17U22.34U2。在线电压波形上是正向包络线,1、电阻负载,73,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,三相全控桥式整流电路的特点,1）三相全控桥式整流电路在任何时刻都必须

31、有两个晶闸管同时导通才能构成电流回路。 （2）控制角的移相范围是0120，电流连续与断续的临界点是60。 （3）输出电压的波形是由六个不同的线电压组成 （4）三相全控桥式整流电路，控制角0处与三相半波可控整流电路相同，为相邻线电压的交点（包括正向与负向,1、电阻负载,74,5）60时，电流连续，晶闸管两端电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受的最大电压为 U2。 （6）输出电压比三相半波可控整流电路增大一倍，所以如果负载要求三相全控桥式整流电路的输出的电压与三相半波相同，则在相同的角时，晶闸管的电压定额较三相半波电路降低一半。 （7）整流变压器利用率提高，其二次侧每周期内有2/3周期（240）流

32、过电流，其波形正负面积相等，无直流分量。 （8）三相桥式可控整流电路必须用双窄脉冲或宽脉冲触发，60时，电流波形断续，到线电压为零时，晶闸管才关断，所以的移相范围为0120,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,三相全控桥式整流电路的特点,1、电阻负载,75,60时，电流连续，每个晶闸管的导通角T120。 输出电压Ud为,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,60时，电流断续，T120,输出电流平均值为： IdUd/Rd （236,流过每个晶闸管的电流平均值为,1、电阻负载,76,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,三相全控桥

33、式整流电路，带电感性负载，如果电感Ld足够大，电流是连续平直的,1、电感性负载,图216为 90时的电压、电流波形,77,图1 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =0时的波形,图2 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =30时的波形,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,2、电感负载（=00和300,78,图3 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =90时的波形,2、电感负载时的工作情况 60时 ud波形连续，工作情况与带电阻负载时相似，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等都一样,60时 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

34、出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，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90,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,79,2.2 三相可控整流电路,2、电感负载（=00,80,三相桥式全控整流电路定量分析归纳总结,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,当整流变压器采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形为正负半周各宽120、前沿相差180的矩形波，其有效值为,接反电势阻感负载时的Id为,2.2.2 三

35、相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,81,右图考虑变压器的漏抗后相控整流电路的等效电路及输出电压电流的波形,Ll为变压器的每相绕组 折合到二次侧的漏抗,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,实际上变压器都存在漏抗，交流回路也存在一定的自感抗，将它们都折算到变压器的次级，用一个集中的电感L1来代替,82,实际工作中，整流变压器存在漏抗，晶闸管之间的换流不能瞬时完成，会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时导通的时间对应的电角度称为换相重叠角,1、换相重叠角,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,83,当t时刻触发时，相电流不能瞬时上升到d值，相电流不能瞬时下降到零，电流换相需要时间t

36、，换流重叠角所对应的时间为t=/ 在重叠角期间，、同时导通，产生一个虚拟电流Ik,2、工作过程,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,84,而整流输出电压为,由图可知,5.5.1,5.5.2,图中的阴影面积大小为,5.5.3,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,85,1）换相压降U,3、参数计算,上式中 是变压器每相漏感折合到二次则的漏电抗,在右图(a)所示的三相半波可控整流电路中，整流输出电压为3相波形组合（即一周期内换相3次），每个周期 内有3个阴影面积，这些阴影面积之和3S除以周期2，即为换相重叠角期间输出平均电压的减少量，称为换相压降U,换相压降U正比于负载电流d，它相当于整流电源增加了

37、一项等 效电阻 ，但这个等效内阻并不消耗有功功率,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,86,上式表明，当Ll或Id增大时，将增大；当增大时，减小。必须指出，如果在负载两端并联续流二极管，将不会出现换流重叠的现象，因为换流过程被续流二极管的存在所改变,2)、换相重叠角,5.5.7,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,87,表: 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,88,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,整流电路是由两个三相半波可控整流电路并联而成的，由于是并联工作，可使输出电流增大一倍。交流整流变压器有两套次级绕组

38、，同一相两个绕组缠在同一铁心柱上，接到晶闸管的那一端与接到变压器中线的那一端具有相同的同名端。其电压矢量图为两个相反的星形，所以称为双反星形,89,在图230中，如果将LB短接，则图230就变为六相半波可控整流电路,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,1、六相半波可控整流电路,输出电压平均值为,255,由于六相半波可控整流电路每个晶闸管的利用率太低，仅有1/6周期在导通工作，对大电流负载来说，会对晶闸管造成极大负担，所以，六相半波可控整流电路应用较少,90,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,2、带平衡电抗器的双反

39、星形可控整流电路,LB在两组晶闸管导通中起平衡作用，所以称它为平衡电抗器。 平波电抗器的作用是使流过整流元件与变压器二次电流的波形系数Kf降低,在输出同样的直流电流Id时，可使晶闸管的额定电流减小，并提高变压器的利用率，在大电流输出时，晶闸管可以少并联或者不并联,91,3、输出的平均电压计算,带平衡电抗器双反星形直流电路的直流输出电压ud波形是左右两组三相半波整流输出波形相邻两相的平均值。由于两组三相半波整流电路并联运行，两者输出电压的瞬时值不相等，会产生不经过负载的环流电流，此环流必须由平衡电抗器LB来限制，当负载电流很小且其值与环流幅值相等时，工作电流与环流相反的晶闸管由于流过电流小于维持

40、电流而关断，并联运行遭到破坏,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,92,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,3、输出的平均电压计算,93,3、输出的平均电压计算,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,带电阻性负载：当60时，ud波形连续，输出电压平均值为,Ud1.17U2cos 060 (259,当60120时，ud波形断续，其平均值为,260,94,3、输出的平均电压计算,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,带电感性负载，当90时，输出

41、直流平均电压为： Ud1.17U2cos 090 (261,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点,1）双反星形整流电路由两个三相半波电路并联而成，输出的整流电压波形如同六相半波电路一样，所以脉动情况比三相半波整流小得多,95,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点,2）由于同时有两相导通，整流变压器磁路平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化问题。 （3）整流变压器接成双反星形，晶闸管必须有两个同时导通，所以没有直流磁通势，变压器利用率高。 （4）由于平衡电抗器得作用，使两组晶闸管并联运行，每组晶闸管承担负载电流的一

42、半,96,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,4、十二相整流,电源相数越多，整流电压中的最低次谐波频率越高，越接近直流电压，如果能得到一组相位相差30的十二相电源，便可构成十二相整流电路。我们知道，三相全控桥式整流电路相当于六相整流，所以互差30的两个三相桥并联起来，可得到十二相整流。 为了使两组三相全控桥的三相电压在相位上有30的相位差，采用一台变压器，其次级有两套三相绕组。为了使两组整流桥输出电压相等，三角形接法的绕组的匝数应该为星形接法的绕组匝数的 倍,97,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,4、十二相整流

43、,98,2.6 大功率可控整流电路,2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,4、十二相整流,输出电压平均值Ud可根据波形进行计算，Ud的周期为30,263,该电路输出电压的平均值与三相全控桥式整流电路完全相同，角的移相范围也为090，波形脉动系数频率为5012600Hz，波形要比三相桥式电路平滑得多。流过晶闸管得电流波形与三相桥式整流电路相同,99,2.4 大功率可控整流电路引言,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点： 适用于低电压、大电流的场合。 多重化整流电路的特点： 在采用相同器件时可达到更大的功率。 可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，从而减小对供电电网的干扰,100

44、,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,电路结构的特点,图5.4.1 带平衡电抗器的 双反星形可控整流电路,二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路。 二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。 平衡电抗器是为保证两组三相半波整流电路能同时导电。 与三相桥式电路相比(相同输出电压)，双反星形电路的输出电流可大一倍,101,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势 如图可知，虽然两组相电流的瞬时值不同，但是平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消,图5.4.2 双反星形电路， =0时两组整流电压、电流波形,102,

45、2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,接平衡电抗器的原因,当电压平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流。 两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等。 两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差。该电压加在Lp上，产生电流ip，它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。 为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%2%以内,103,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路,只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通角为60o，平均电流为Id/6。 当=0o

46、时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些。 因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用,平衡电抗器的作用： 使得两组三相半波整流电路同时导电。 对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理的关键,104,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,平衡电抗器使得两组三相半波整流电路同时导电的原理分析,图5.4.3 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形,图5. 4 .4平衡电抗器作用下 两个晶闸管同时导电的情况,时，ubua，VT6导通，此电流在流经LP时，LP上要感应一电动势up，其方向是要阻止电流增大。可导出Lp两端电压、整流输出电压的数学表达式如下,平

47、衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电位差，它补偿了ub和ua的电动势差，使得ub和ua两相的晶闸管能同时导电,105,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,原理分析(续,图5.4.5 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形,图5.4.6 平衡电抗器作用下 两个晶闸管同时导电的情况,虽然 ，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6和VT1同时导通。 时间推迟至ub与ua的交点时， ub = ua ， 。 之后 ub ub ，电流才从VT6换至VT2。此时VT1、VT2同时导电。 每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电,106,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,由上述分析可以得,图5.4.7 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形,平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值。波形如图5.4.7 a,5.4.3,u,u,107,2.4.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为: Ud=1.17 U2 cos,将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出以下结论： 三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两