第三章3节励磁系统中整流电路课件

第三节励磁系统的整流电路整流电路三相桥式不可控三相桥式半控三相桥式全控第三节励磁系统的整流电路整流电路三相桥式不可1第三节励磁系统中的整流电路

三相桥式不可控整流电路三相桥式半控整流电路三相桥式全控整流电路一三个基本整流电路二整流电路的换流压降及外特性

三最小逆变角第三节励磁系统中的整流电路三相桥式不可控整流电路一三个2几个应知的问题？1．可控硅整流电路的作用可控硅整流电路的作用是将交流电压整流成直流电压向发电机励磁绕组或励磁机励磁绕组供给可控制的励磁电流。励磁调节器中使用的有三相半控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路两种。还有三相桥式不可控整流电路，通常用于供给大型发电机励磁电流。几个应知的问题？1．可控硅整流电路的作用32.可控硅整流管(晶闸管)，不可控硅整流管。仅在整流桥的一侧用可控硅整流管,称为半控整流桥；可控硅整流元件的阴极是连接在一起的,又称为共阴极型半控整流桥。3.如果将可控硅整流元件和不可控硅整流元件调换一下位置,就变成了共阳极型半控整流桥电路。如果不可控硅整流元件换成可控硅整流元件,变成全控整流桥电路。三相全控桥:输出直流电压的纹波小,能够实现逆变灭磁；但使用可控硅元件多,控制电路复杂。2.可控硅整流管(晶闸管)，不可控硅整流管。44.整流元件的通断可控硅整流元件的工作特性是：元件两端加正向电压，同时向控制极加正向触发信号就导通。元件导通之后触发信号就失去作用，只有元件的正向电流小于它的维持电流时才截止。为了使元件可靠截止,一般都向元件施加反向电压。因此，对于共阴极型半控桥式整流电路，在有触发脉冲的前提下,阳极电压最高的可控硅晶闸管元件和阴极电压最低的不可控整流器元件导通。4.整流元件的通断可控硅整流元件的工作特性是：元件两端加正向55.整流元件的导通次序6.可控硅的控制角α：控制角也叫触发角，控制角是向可控硅元件施加触发脉冲的角度。首先应确定角度的启始点，即零点在什么地方。三相半控桥式整流电路中可控硅控制角的零度为可控硅阳极电压的自然换相点,即1、3、5点,它们分别为VS1.VS3.VS5的控制角αΑ.αB.αC的零度。三相半控桥式整流电路的控制角α移相范围为0˚～180˚。5.整流元件的导通次序67.可控硅的导通角β导通角是可控硅经过一次触发之后导通的角度。它与控制角α的大小和整流电路负荷的性质有关：①对于电阻性负荷，α≤60˚时，β＝120˚；

α＞60˚时，β＜120˚。②对于电感性负荷，与电感的大小有关。当电感足够大时，β＝120˚；当电感足够小且α＞60˚时，β有可能小于120˚；

α＜60˚时，β＝120˚。图α=30˚α=60˚α>60˚7.可控硅的导通角β导通角是可控硅经过一次触发之后导通的角度78.整流电路的输入电压励磁调节器中，三相半控桥式整流电路的输入交流电压或来自交流励磁机，或来自交流励磁变压器的副边；可以是相电压，也可以是线电压。9.整流电路的输出电压输出电压有瞬时电压和平均电压之分。平均电压是瞬时电压的等效平均值。一般可控硅整流电路的输出电压是指平均电压。它是一个直流电压。8.整流电路的输入电压励磁调节器中，8第三章3节励磁系统中整流电路课件9+-RfeaebecV1V3V5V4V6V2一、三相桥式不可控整流电路eaeceb

teabacbcbacacbabacbc161232345456161232u

t1工作原理共阴极连接的二极管，在

t=30-150之间是V1导通，V3、V5承受反压而关断；在

t=150-270之间是V3导通；在

t=270-390之间是V5导通。共阳极连接的二极管，在

t=90-210之间是V2导通，V4、V6承受反压而关断；在

t=210-330之间是V4导通；在

t=330-450之间是V6导通。+-RfeaebecV1V3V5V4V6V2一、三相桥式不可102输出电压:负载电压U是线电压波形的包络线，以2/6为其脉动周期，输出空载电压平均值为2输出电压:负载电压U是线电压波形的包络线，以2/6为其11RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V二、三相桥式半控整流电路（一）工作原理RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V二、三相12eaeceb

teugabacbcbacacbabacbc161232345456161232

tu

t脉冲控制角=0135ωt1时刻,ua=uc为A相的α=0°触发VS1,根据整流管正负极间正向电压最大一相导通的原理,ub最低,输出uab>0V4

V6V2在自然换相点246换相,波形连续。eaecebteugabacbcbacacbabacbc113RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V脉冲控制角=30°0uguAuCuBeαΑ=30˚αB=30˚αC=30˚ttαΑ=0αC=0αB=0t1t3t2Ug1Ug3Ug5（c）α=30°时输出瞬时电压的波形图165243ULt（b）可控硅触发脉冲波形图0uabubcubauacucbucaRfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V脉冲控制角14三相半控桥式整流电路在α=60°时的电压波形0eAeCeBeαΑ=60˚αB=60˚αC=60˚ttt1t3t2Ug1Ug3Ug5t可控硅阳极电压的波形输出电压的波形tUg10uA135ucbuacubaucbuac脉冲控制角=60°uguLRfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V三相半控桥式整流电路在α=60°时的电压波形0eAeCeBe15α=90°时uc<ub,输出uac>0到了4点ua=uc,uac=0,S1、D2同时截止,间断,波形不连续。udugu电路α=90°时udugu电路16RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V脉冲控制角=120°uguL0eAeCeBeαΑ=120˚ttt1t2Ug1Ug3tαB=120˚αC=120˚Ug5ucbuacuba0153α=0°控制角

＝120

，输出电压波形不连续，各整流元件导通时间小于120

。

Ug5RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V脉冲控制角17uaucubuacubaucbα>60°后输出电压波形不连续，元件导通角小于120°而流过负载上的电流因L的存在经V形成通路,因L很大故电流仍是平滑的α>60°时，uaucubuacubaucbα>60°后α>60°时，18RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2VuguL

t

te

t当

＝180

时，各相触发脉冲都在负侧自然换相点出现，晶闸管因正向电压为零而不能导通，输出平均电压为零。由上述讨论可知，当触发脉冲控制角

从o～180

范围内移相时，输出电压从最大值连续降低到零。

RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2VuguLt19（二）输出电压与控制角关系对于三相半控桥式整流电路，输出电压为Ud060˚120˚180˚α当触发脉冲控制角α从0˚～180˚范围移相时

，输出电压从最大值连续降为零。通过控制触发角α的大小，可以控制励磁电流输出的大小。（二）输出电压与控制角关系对于三相半控桥式整流电路，输出电20（三）失控现象和续流二极管的作用uguL

t

te

tt3t4t5RfeaebecVS1VS3VS5V4V6V2V1eaecVS1V2V1+(-)-(+)（三）失控现象和续流二极管的作用uguLttett321续流管:二极管V1称为续流二极管,简称续流管。Ud>0时,三相半控桥式整流电路向负荷输出电流IL。由于励磁绕组有很大的电感，当电流IL流过励磁绕组时,会在励磁绕组中储存大量的磁能。Ud=0时,整流电路不再向励磁绕组提供电流，励磁绕组中存储的磁能就要转换成电能释放出来。续流管V1就是为了使电能有释放通路而设置的。续流管:二极管V1称为续流二极管,简称续流管。22危险：如果没有续流管，励磁绕组中存储的磁能就要通过可控硅整流电路强行放电，造成可控整流电路该关断时不能关断。这就是可控整流电路的失控现象。续流管作用：①可以保证可控整流电路不失控(可靠关断)；②也使励磁绕组中的电流IL不致因加到励磁绕组两端的电压是断续的而断续，而是保持连续状态。危险：如果没有续流管，励磁绕组中存储的磁能就要通过可控硅整流23三、三相桥式全控整流电路ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L三、三相桥式全控整流电路ReaebecVS1VS3VS5V24◤在晶闸管需导通的区域仅用初始的一个窄脉冲去触发的方式称“单窄脉冲触发”

◢

◤每个元件除了在各自的换流点处有一个脉冲之外，还在60度电角度之后的下一个导通元件的导通时刻补了一个脉冲。所补的脉冲在电流连续的稳态工作时并不起任何作用，但它却是电路启动及在电流断续时使电路正常工作所不可缺少的，这种触发方式称之为“双窄脉冲触发”。

◢

◤若把上面的双窄脉冲连成一个宽脉冲，电路当然也可正常工作，这种触发方式称之为“宽脉冲触发”◢

三相桥式全控整流电路触发脉冲的形式ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L◤在晶闸管需导通的区域仅用初始的一个窄脉冲去触发的方式称“单25euLug

t

t

tug

tReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制角=0°工作原理euLugtttugtReaebecVS1VS3VS26ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制角=60°euLug

t

t

tug

t2eaebecReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制27ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制角=90°uL

tug

tug

te

tt1t2ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制28ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制角=60°150°eug

t

t

tug

tuLt1t2VS6VS1VS3VS2VS4ReaebecVS1VS3VS5VS4VS6VS2L脉冲控制293输出电压与控制角关系电感性负载逆变角=180°-uL

tug

tug

te

tt1t2在

<90

时，输出平均电压Ud为正，三相全控桥工作在整流状态。在

>90

时，输出平均电压Ud为负，三相全控桥工作在逆变状态。3输出电压与控制角关系电感性负载逆变角uLtugtu30α=30°时ug1触发S1通b最低,设S6已通输出uab经60°后,c最负,ug2触发S2通,输出uac,经60°后ug3触发S3通,输出ubc,ug4ug5ug6ug1间隔60°触发S4S5S6S1始终ud>0。uduguaucubα=30°时ug1触发S1通uduguaucub31α=60°时ug1触发S1通b最低,设S6已通输出uab3点ua=ub,uab=0经60°后,c最负,ug2触发S2通,输出uac,4点ua=uc,uac

=0零点出现之后ug3ug4ug5ug6ug1按间隔60°触发S3S4S5S6S1波形如图,可知当α<60°时始终ud>0的连续波形。ucaubcuacuabubaucb1534ud全桥ugu26α=60°时ug1触发S1通ucaubcuacuabubau32ubauacuabubcubaucaucbudα=90°时ug1触发S1通,此时虽然uc比ub负,但S2未触发S6仍通输出uab,2点ua=ub,uab=0,2、3点之间,ua<ub,uab<0;但电感产生的反电动势eL,eL=－Ldid∕dt较大,eL-uab>0,使Id维持原方向保持连续,3点S2上的电压uc的αc=90°,ug2触发S2通,S6关断,3、4点之间,ua<0uc<0,但uac>0;电流方向不变连续的,ud波形正负两部分对称相等平均值为零,Id也为零。全桥uguubauacuabubcubaucaucbudα=90°时u3360°<α<90°范围内,输出ud为交替的正负两部分,且正部分较大,故输出ud平均值>0,ud>0时产生Id,ud<0时,有反电动势eL

维持Id连续。当α=90°时,ud波形对称相等平均值为零,Id也为零。因此整流过程只在0°≤α

≤

90°内产生。α＝0°时仍属于不控整流状态。在整流状态下Ud=1.35Ulcosα=2.34Upcosα60°<α<90°范围内,输出ud为交替的正负两部分,且正部34电阻性负载电阻性负载uL

tug

tug

te

tt1t2电阻性负载uLtugtugtett1t2352.逆变过程分析全控桥在α>90°后，转成逆变状态，即直流变为交流输出。励磁系统中，利用逆变状态来实现快速灭磁。①理想逆变过程：当全控桥90°<α<180°工况时，为逆变状态。Ud060˚90˚120˚180˚α2.34Up2.34Up整流区逆变区2.逆变过程分析全控桥在α>90°后，转成逆变状态，即直流变36α>90°时,如α=120°1点S1通,1点后uab<0;但eL较大,eL力图维持id不变,L上储能释放并倒送到交流侧,在交流侧产生的电压eL与id方向相反,交流侧吸收功率。直到2,触S2,2、3点之间,ua<uc,uac<0;在eL作用下S2可以通,并S6止,L中的磁能继续向交流侧馈回能量,每隔60°送一脉冲维持逆变过程,直到能量放完。全桥uduguα>90°时,如α=120°全桥udugu37α=180°时,有完整的交