电力系统自动化 第2章 励磁自动系统02

1、Nanjing Forestry University第二章 同步发电机励磁自动控制系统（2）王 军 Email：2/332022-6-21第三节第三节 励磁系统的整流电路励磁系统的整流电路1、三相桥式不可控整流电路、三相桥式不可控整流电路2、三相桥式半控整流电路、三相桥式半控整流电路3、三相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路4、整流电路的换流压降、整流电路的换流压降5、整流电路的外特性、整流电路的外特性6、最小逆变角、最小逆变角3/332022-6-21第三节第三节 励磁系统的整流电路励磁系统的整流电路AKAKa)IKAPNJb)c)AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J

2、1J2J3 特性：特性： 阳极电压阳极电压高于阴极电压则导高于阴极电压则导通，反之则截止。通，反之则截止。 特性：阳极电压高特性：阳极电压高于阴极电压，且出现于阴极电压，且出现触发脉冲，则导通；触发脉冲，则导通；截止是自然关断，即截止是自然关断，即出现阳极电压低于阴出现阳极电压低于阴极电压极电压整流二极管整流二极管晶闸管晶闸管4/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路1 1aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2AB 三相桥式不可控整流电路三相桥式不可控整流电路由由三相变压器三相变压器的二次侧（的二次侧（交流交流励磁机电枢绕组励磁机电

3、枢绕组）供电，）供电， 整流整流元件为元件为二极管二极管 承受最高电压的二极管导通承受最高电压的二极管导通 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组5/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路2 2aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2AC 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组 三相桥式不可控整流电三相桥式不可控整流电路由路由三相变压器三相变压器的二次侧的二次侧（交流励磁机电枢绕组交流励磁机电枢绕组）供）供电，电， 整流元件为整

4、流元件为二极管二极管 承受最高电压的二极管导承受最高电压的二极管导通通6/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路3 3aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2BC 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组 三相桥式不可控整流三相桥式不可控整流电路由电路由三相变压器三相变压器的二次的二次侧（侧（交流励磁机电枢绕组交流励磁机电枢绕组）供电，供电， 整流元件为整流元件为二极管二极管 承受最高电压的二极承受最高电压的二极管导通管导通7/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相

5、桥式不可控整流电路4 4aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2BA 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组 三相桥式不可控整流三相桥式不可控整流电路由电路由三相变压器三相变压器的二次的二次侧（侧（交流励磁机电枢绕组交流励磁机电枢绕组）供电，供电， 整流元件为整流元件为二极管二极管 承受最高电压的二极承受最高电压的二极管导通管导通8/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路5 5aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2CA 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载

6、为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组 三相桥式不可控整流三相桥式不可控整流电路由电路由三相变压器三相变压器的二次的二次侧（侧（交流励磁机电枢绕组交流励磁机电枢绕组）供电，供电， 整流元件为整流元件为二极管二极管 承受最高电压的二极承受最高电压的二极管导通管导通9/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路6 6aebecefRV1V1V3V3V5V5V4V4V6V6V2V2CB 直流侧负载为发电机转子线圈直流侧负载为发电机转子线圈或者为励磁机励磁绕组或者为励磁机励磁绕组 三相桥式不可控整流三相桥式不可控整流电路由电路由三相变压器三相变压器的二

7、次的二次侧（侧（交流励磁机电枢绕组交流励磁机电枢绕组）供电，供电， 整流元件为整流元件为二极管二极管 承受最高电压的二极承受最高电压的二极管导通管导通10/332022-6-21一、三相桥式不可控整流电路一、三相桥式不可控整流电路负载电压是线电压波形的包络线负载电压是线电压波形的包络线2/6/026tdeeUbadabadEEU35. 134. 20 分别为变压分别为变压器二次侧相电压和线器二次侧相电压和线电压有效值电压有效值 输出空载电压平输出空载电压平均值均值aEabE0dU11/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路二、三相桥式半控整流电路aebecefRVS1VS1V1V1V4

8、V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L整流元件整流元件V2 V4 V6 为整流为整流二极管，二极管，共阳极连接；共阳极连接；VS1 VS3 VS5为晶闸管，为晶闸管，共阴极连接，共阴极连接，V1为续流二极管为续流二极管12/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角0 0度）度）在三相可控整流电路中，控制角的起在三相可控整流电路中，控制角的起点规定为各相的自然换向点点规定为各相的自然换向点00三相桥式半控整流电路在控制角为零三相桥式半控整流电路在控制角为零度时的工况与不可控整流桥相同度时的工况与不可控整流桥相同13/332022-6-21

9、二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角3030度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为3030度度14/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角3030度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5

10、L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为3030度度15/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角3030度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的

11、二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为3030度度16/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角3030度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为3030度度17/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路

12、（控制角6060度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为6060度度18/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角6060度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整

13、流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为6060度度19/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角6060度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制

14、角为控制角为6060度度20/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角120120度）度）aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为120120度度21/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路（控制角二、三相桥式半控整流电路（控制角120120度）度）aebecefRVS

15、1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L 注注: 在三相桥式半控整流电路中在三相桥式半控整流电路中,不是承受最高电压的晶闸管不是承受最高电压的晶闸管元件导通元件导通,而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通而是受触发的晶闸管和最低电压相的二极管导通控制角为控制角为120120度度cbaeee输出波形出现了不连续现象输出波形出现了不连续现象22/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路二、三相桥式半控整流电路aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L当控制角为当控制角为180度时，输出电压为零度时，输出电压为零

16、 触发脉冲的控制角从触发脉冲的控制角从0到到180度的范围内移相时，输出电压度的范围内移相时，输出电压从最大值连续降低到零。从最大值连续降低到零。626/52/2/6/321tdeetdeeUcabad 2cos135. 12cos134. 2abaEE62 2cos135. 12cos134. 23216/76/ababadEEtdeeU23/332022-6-21二、三相桥式半控整流电路二、三相桥式半控整流电路- -失控与措施失控与措施aebecefRVS1VS1V1V1V4V4V6V6V2V2VS3VS3VS5VS5L L+-在感性负载两端并联一个在感性负载两端并联一个反向续流反向续流二

17、极管二极管，在晶闸管电压过零关断时，在晶闸管电压过零关断时，电感两端的反电动势经过续流二极电感两端的反电动势经过续流二极管形成电流回路，使得电感的反电管形成电流回路，使得电感的反电动势对晶闸管的关断不产生影响。动势对晶闸管的关断不产生影响。24/332022-6-21三、三相桥式全控整流电路三、三相桥式全控整流电路aebecefRVS1VS1VS3VS3VS5VS5L LVS4VS4VS6VS6VS2VS2整流元件整流元件VS2 VS4 VS6 为为晶闸晶闸管，共阳极连接；管，共阳极连接；VS1 VS3 VS5 为晶闸为晶闸管，共阴极连接，管，共阴极连接，控制角为控制角为0 0度度控制角为控制

18、角为6060度度25/332022-6-21三、三相桥式全控整流电路三、三相桥式全控整流电路aebecefRVS1VS1VS3VS3VS5VS5L LVS4VS4VS6VS6VS2VS2控制角为控制角为9090度度控制角由控制角由6060度转为度转为150150度度整流元件整流元件VS2 VS4 VS6 为为晶闸晶闸管，共阳极连接；管，共阳极连接；VS1 VS3 VS5 为晶闸为晶闸管，共阴极连接，管，共阴极连接，26/332022-6-21三、三相桥式全控整流电路三、三相桥式全控整流电路 控制角小于控制角小于90度，输出平均电压为正，三相桥式全控整流电路度，输出平均电压为正，三相桥式全控整流

19、电路处于处于整流整流状态。状态。 控制角大于控制角大于90度小于度小于180度，输出平均电压为负值，三相桥式全度，输出平均电压为负值，三相桥式全控整流电路处于控整流电路处于逆变逆变状态，将直流转换为交流。状态，将直流转换为交流。cos35. 1cos6sin223cos26216/6/ababldEEtdtEU33cos135. 13cos123sin23113/ababldEEtdtEU327/332022-6-21四、整流电路的换流压降四、整流电路的换流压降aebecefRVS1VS1VS3VS3VS5VS5L LVS4VS4VS6VS6VS2VS2 由于整流电路中存在电感电由于整流电路中存在电感电流，整流器件相间换流不能瞬间流，整流器件相间换流不能瞬间突变完成。突变完成。 在这段换流过程中，在这段换流过程中，会出现共阴极或共阳极组会出现共阴极或共阳极组的三相桥臂中两相交流回的三相桥臂中两相交流回路元件同时导通。路元件同时导通。 这段换流期间对应的电这段换流期间对应的电角度成为换流角角度成为换流角28/332022-6-21四、整流电路的换流压降四、整流电路的换流压降be2baee 22abbabeeeeeu3sin23coscos2mmAu dtEtdtE coscos23326mEA