整流电路(001)

1、1第第2 2章章 整流电路整流电路整流电路整流电路整流电路整流电路2.3 变压器漏感对整流电路的影响22.3 变压器变压器变压器漏感对整流电路的影响漏感对整流电路的影响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，换向过程不能瞬间完成。 现以三相半波为例，然后将其结论推广。3VT1换相至VT2的过程：因a a、b b两相均有漏感, 故i ia a、i ib b均不能突变。i ia a=0=0，VT1关断,换流过程结束。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i ik kik=ib是逐渐增大的， 而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik k增

2、大到等于I Id d时，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2.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响4 换相重叠角换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g g表示。g g随其它参数变化的规律： （1） Id越大则g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 当a 90 时，a a 越小g g越大。 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。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的影响变压器漏感对整流电路的影响 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。5 变

3、压器漏感对整流电路影响的一些结论变压器漏感对整流电路影响的一些结论:1) 出现换相重叠角g g ，整流输出电压平均值Ud降低。2) 整流电路的工作状态增多3) 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。4) 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。5) 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。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的影响变压器漏感对整流电路的影响62.4电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路

4、电容滤波的单相不可控整流电路2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路72.4.1电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 1. 工作原理及波形分析工作原理及波形分析基本工作过程：基本工作过程： 在u2正半周过零点至w wt=0期间，因u2EM b）两电动势同极性EM EG c）两电动势反极性，形成短路2.7.1 逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念a)c)b)MGGMEMGGEMIdREGEMIdREGEMIdR343.逆变产生的条件逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图2-45 单相全波电路的

5、整流和逆变 Ud可通过改变a a来进行调节，逆变状态时Ud为负值为负值，逆变时在在 /2 间间2.7.1 逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念35从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件从上述分析中，可以归纳出产生逆变的条件有二：有二： （1）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，）有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值大于变流器直流侧平均电压。其值大于变流器直流侧平均电压。 （2）晶闸管的控制角）晶闸管的控制角a a /2，使，使Ud为负值。为负值。半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变

6、。欲实现有源逆变，只能采用全控电路。2.7.1 逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念逆变的概念362.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别逆变和整流的区别：控制角 a a 不同 0a a /2 时，电路工作在整流状态。 /2 a a /2时的控制角用- a a = b b表示，b b 称为逆变角逆变角。 逆变角b b和控制角a a的计量方向相反，其大小自b =0的起始点向左方计量。返回37 三相桥式电路

7、工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形2.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6wt1wt3wt

8、2382.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败逆变失败（逆变颠覆） 逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。 （1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。 （2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。 （3）交流电源缺相或突然消失。 （4）换相的裕量角不足，引起换相失败。1. 逆变失败的原因逆变失败的原因返回392. 确定最小逆变角确定最小逆变角b bmin的依据的依据逆变时允许采用的最小逆变角b b 应等于

9、b bmin=d d +g g+q q （2-109）d d 晶闸管的关断时间tq折合的电角度g g 换相重叠角q q安全裕量角tq大的可达200300ms，折算到电角度约45。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10。2.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制402.8 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 2.8.1 工作于整流状态时工作于整流状态时2.8.2 工作于有源逆变状态时工作于有源逆变状态时2.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可

10、逆电力拖动系统41晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统。 是电力拖动系统中主要的一种，也是可控整流装置的主要用途之一。 对该系统的研究包括两个方面： 其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。 其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本节主要从第二个方面进行分析 。2.8 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统422.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统图2-53 两组变流器

11、的反并联可逆线路返回43两套变流装置反并联两套变流装置反并联连接的可逆电路（图2-53a和b）的相关概念和结论： 环流环流是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。 电动机正向运行时由正组变流器供电的；反向运行时，则由反组变流器供电。 根据对环流的不同处理方法，反并联可逆电路又可分为不同的控制方案，如配合控制有环流（ ）、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。 电动机都可四象限运行四象限运行。 可根据电动机所需运转状态来决定哪一组变流器工作及其工作状态：整流或逆变。ba2.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流

12、可逆电力拖动系统44直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动。电动机反向过程：电动机反向过程： 第1象限正转，电动机从正组桥取得电能。 先使电动机迅速制动，为此需切换到反组桥工作在逆变状态，此时电动机进入第2象限作正转发电运行，随着电动机转速的下降，不断地调节 ，使之由小变大直至 （n=0）。 如继续增大 ，即 ，反组桥将转入整流状态下工作 ， 电动机开始反转进入第3象限的电动运行。b2bb2a2.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统45abab 配合控制的有环流可逆系统 对正

13、、反两组变流器同时输入触发脉冲，并严格保证a =b b 的配合控制关系 。 假设正组为整流，反组为逆变，即有a Pb b N N ，Uda aP=Udb bN，且极性相抵，两组变流器之间没有直流环流。 但两组变流器的输出电压瞬时值不等，会产生脉动环流。 为防止环流只经晶闸管流过而使电源短路，必须串入环流电抗器LC限制环流。2.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统46逻辑无环流可逆系统逻辑无环流可逆系统 工程上使用较广泛，不需设置环流电抗器。 控制原则是：只有一组桥投入工作（另一组关断），所以两组桥之间不

14、存在环流。 两组桥之间的切换两组桥之间的切换不能简单地把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁，而同时把原来封锁着的另一组桥立即开通。 首先应使已导通桥的晶闸管断流，要妥当处理主回路内电感储存的能量，直到储存的能量释放完，主回路电流变为零，使原导通晶闸管恢复阻断能力。 随后再开通原封锁着的晶闸管，使其触发导通。 这种无环流可逆系统中，变流器之间的切换过程由逻辑单元控制，称为逻辑控制无环流逻辑控制无环流系统。 直流可逆电力拖动系统，将在后继课“电力拖动自动控制系统”中进一步分析讨论。2.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流

15、可逆电力拖动系统472.9相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路2.9.2 集成触发器集成触发器2.9.3 触发电路的定相触发电路的定相48相控电路：相控电路： 晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。 采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路（第4章）。相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制 为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角a a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉

16、冲。 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。2.9相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制49本节主要内容本节主要内容 在第1章已简单介绍了触发电路应满足的要求、晶闸管触发脉冲的放大等内容，较为孤立。本节主要介绍触发脉冲与晶闸管所处电路相结合。大、中功率的变流器对触发电路的精度要求较高，对输出的触发功率要求较大，故广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。2.9 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制502.9.1 同步信号为锯齿波的

17、触发电路同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路 输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。1脉冲形成环节脉冲形成环节2. 锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波的形成和脉冲移相环节3. 同步环节同步环节4. 双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节返回51 模拟与数字触发电路 以上触发电路为模拟模拟的，优点优点：结构简单、可靠；缺缺点点：易受电网电压影响，触发脉冲不对称度较高，可达34，

18、精度低。 数字数字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达0.7 1.5 。2.9.2 集成触发器集成触发器集成触发器集成触发器集成触发器集成触发器返回522.9.3 触发电路的定相触发电路的定相触发电路的定相触发电路的定相触发电路的定相触发电路的定相 触发电路的定相触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。 措施：措施： 同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致。 触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。图2-58 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图返回53本章小结本章小结本章小结本章小结本章小结本章小结1.可控整流电路，重点掌握：电力电子电路作