电力电子技术课件：2_5 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路

1、第五节 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,2,无Lp时波形 (以=0o为例） *六相半波可控整流电路 *任一瞬间，只有相电压最高的那一相SCR可以触发导通。 *SCR最大导通角60度； *每管平均电流为Id/6; * ud为六相电压波形包络线,没有平衡电抗器的电路分析,3,无Lp时波形（六相半波可控整流电路） Ud=1.35U2（ =0时 ） 缺点： SCR导通角小变压器利用率低 未达到并联目的；很少采用。,4,平衡电抗器补偿了两组输出Ud1和Ud2的瞬时电压之差 使二组晶闸管同时导电，并联向负载提供电流。,平衡电抗器的作用,5,各个换流点类似三相半波整流电路分析 Ta Tb Tc 的换相点

2、如图 Ta Tb Tc 的换相点如图,平衡电抗器的工作原理分析,c a,a b,b c,b c,c a,a b,6,以t1时刻来分析，此时： uauc Id1上升, 平衡电抗器会产生感应电势 平衡电抗器的感应电动势,平衡电抗器的工作原理分析(以=0o为例）,7,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路构成,由两组共阴极三相半波可控整流电路组合而成（并联方式组合） 电源变压器初级接成三角形，两组次级绕组都接成三相星形 在两个中点之间，接有平衡电抗器LP 适用于低电压高电流场合,8,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点,两组次级绕组相位差180度双反星形电路 有Lp后，负载电流由两组各分担一半。 由于

3、每相是反星结构，磁芯内磁通方向相反，没有直流磁化问题 两组器件的工作过程与三相半波独立时一样。,9,平衡电抗器的工作原理分析,10,关系分析： 感应电势产生环路电流, 定义为iP,id/2,id/2,ip,id1=id/2 +ip id2=id/2 - ip,11,关系分析： 右边电路回路方程： 左边电路回路方程： 由此可得：,数量分析,12,输出电压的波形： 1）画出ud1 （abc组三相共阴半波） 2）画出ud2 （abc三相共阴半波） 3）根据 画出ud,ud1,ud2,ud,(以=0o为例）,根据 画出,up的波形：,14,控制角=30度时: 确定各组的ud1 确定各组的ud2,15,

4、控制角=30度时: 做出ud=(ud1+ud2)/2波形. 例t1 t2 时间段： ud1=ua, ud2=ub(=-ub), ud=uab/2,t1,t2,16,控制角=60度和90度时ud波形(大电感负载)： 与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为90度，电阻性负载为120度（输出电压只有正半部分）。,17,双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等 两个星形的中点O1和O2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。,电路工作小结,ud1,ud2,ud,O2 O O1,18,考虑到ip后，每

5、组三相半波承担的电流分别为0.5Id ip 为了使两组电流尽可能平均，一般使Lp足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%-2%以内 双反星形电路如不接Lp，即成为六相半波整流电路,电路工作小结,19,输出电压的波形： 输出电压仍为对应两组输出电压的平均值 输出电压为对应两相的线电压的一半,平衡电抗器的工作原理分析,20,谐波含量减小，最低次谐波为六次 输出平均电压与三相半波整流相同（波形连续） 带平衡电抗器，所以双反星结构等效于两组三相半波并联，输出电压平均值不变,ud波形特点,21,双反星整流电路的外特性如图 当IdIdmin时，两组三相半波电路同时并联供电 当IdIdmin时，单组供电(此

6、时Ip=0.5Idmin) 当0时，Id=0时，Ud由1.17U2转化为1.35U2,双反星整流电路的外特性 (以=0o为例）,六相半波可控整流电路,实际电路内阻使外特性下垂,临界连续负载电流,22,双反星形整流电路-由两组三相半波电路并联 三相桥式电路-两组三相半波电路串联 电路的串联使输出电压提高，并联可使输出电流加大（用同容量SCR） 在大功率整流设备中常常把整流电路串并联连接以增大输出功率,带平衡电抗器的双反星形整流电路特点总结,23,带平衡电抗器的双反星形整流电路特点总结,两组三相半波电路双反星形并联工作，整流电压波形形状与六相的整流波形一样；（与六相半波波形相同） 整流电压的最低次

7、谐波为六次。比三相半波好。 同时有两相导电，变压器不存在直流磁化。 与六相半波整流电路相比，变压器次级绕组利用率提高了一倍，故变压器容量比六相半波小。 每组三相半波整流电流是负载电流的50%。SCR选择和变压器次级绕组容量的确定按Id/2计算即可。大电感负载时IT=I2=0.289Id（是三相半波时的一半）,24,1.Lp计算： 由于uP主要谐波为三次，所以感抗为 而最大环流为 所以有： 进一步化简：,平衡电抗器的参数计算,作业：补充题 已知图226电路和图228（b）相序， 画出45o 时ud1 、ud2 和ud（定义如下）波形 ， 思考：图226，45o 1)接近空载时的输出电压波形 2)

8、没有Lp时的输出电压波形,26,Backup,27,预备知识：付氏变换,物理含义：若函数x(t)表示信号，t时间。则X(f)表示信号的频谱，f频率。,28,x(t)是以T为周期的矩形函数，则其付立叶级数表示为：,29,整流电压的谐波分析,对于m相整流输出电路，一个输入周期内输出电压脉动m次 P42 （不作要求） 利用傅立叶分解： 输出电压可以分解出直流分量各个高次谐波,30,ud1和ud2的计算： 2.输出电压平均值Ud,平衡电抗器的参数计算,31,1.Lp计算： 以=0时感应电势up的大小来估算 up=ud1-ud2(波形如图所示)，up最低次谐波为3次,平衡电抗器的参数计算,32,第六节

9、十二相整流电路（多重化整流电路）,一.两组三相桥串联组成的 十二相整流电路,33,两组三相桥串联组成的十二相整流电路,*整流变压器二次绕组分别 采用星形和三角形接法构 成线电压相位相差30度, 大小相等的两组电压,接 到互相串联的两组整流桥. *输出电压在每个交流电源 周期中脉动12次 *应用:高电压(小电流) 供电质量高(低电压纹波),34,*整流变压器二次绕组分别 采用星形和三角形接法构 成线电压相位相差30度, 大小相等的两组电压,接 到互相并联的两组整流桥. *使用了平衡电抗器来平衡 两组整流器的电流.原理与双 反星形一样. *不仅可减小输入电流谐波也 可减小输出电压谐波并提高 纹波频

10、率,可减小平波电抗器.,两组三相桥并联组成的十二相整流电路,35,作业：2-18,注意：原边电流波形,36,三相相电压和线电压关系,37,双反星形电路中并联的两组三相半波电路输出整流电压互差60 在同一控制角下，虽然两组电压平均值相同，但瞬时电位不等。,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,38,t2: uc =ua up=(ua-uc)=0 Ta和Tc继续同时导通,平衡电抗器的工作原理分析,39,平衡电抗器总的感应电势等于两相电压瞬时值的差值 负载上两端电压ud为,平衡电抗器的工作原理分析,平衡电抗器的作用: 将使电压较高的相ua减小up2，电压较低的相uc增加up2而使Ta和Tc同时导通，向负载供电。,40