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1、2.3.12.3.1、三相半波（三相零式）不可控整流电路、三相半波（三相零式）不可控整流电路2.32.3三三 相相 可可 控控 整整 流流 电电 路路由三相变压器供电，为三角形星形联结。二次相电压有效值为U2，线电压为U21，其表达式为:自然换流点自然换流点：变压器二次相：变压器二次相电压正半周两相邻波形的交点。电压正半周两相邻波形的交点。工作原理：工作原理：t1-t2时刻：时刻：uA最高最高,VD1通，通，ud=uA。t2t3时刻时刻:则则VD2导通，导通，ud=uB,VD1受反压而关断受反压而关断;t3t4时刻时刻:VD3导通，导通，而而VD2关断，关断，ud=uc。导通角：导通角：120
2、o输出输出ud是一个脉动的直流电是一个脉动的直流电压，是三相交流相电压正半周压，是三相交流相电压正半周包络线包络线.不可控整流负载端直流不可控整流负载端直流平均电压值平均电压值为：为：u ud d波形用富氏级数展开得波形用富氏级数展开得 其其中中直直流流分分量量即即为为d d，最最低低次次的的谐谐波波为为三三次次谐谐波波分分量量，其其幅值为幅值为 U U22，其纹波因数为，其纹波因数为o o183 183 远比单相小远比单相小。VTVT承受最大反压：承受最大反压：2.3.2 2.3.2 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路自然换流点（自然换流点（1点离点离a相相电压相相电压ua的的原点原点
3、/6），），该点作为控制角该点作为控制角的的计算起点。计算起点。1）当）当=0时，时，同二极管整流。同二极管整流。1.电阻性负载电阻性负载2）30时时：如图如图=18 t1时刻时刻：uA最高最高,触发触发VT1管通，管通，ud=uA。t3 时刻:触发触发VT2导通，VT1受反压而关断ud=uB;t4时刻:触发触发VT3导通，而VT2关断，ud=uc。3）当）当30150时，时，输输出出ud、id波形断续，如图波形断续，如图2-3的的 e图所示，图所示，=60。导通角导通角=150-。VT所承受的最大所承受的最大正正压：压：VT所承受的最大所承受的最大反反压：压：从从uT1电压中知：电压中知：0
4、30负载端直流平均电压值为：负载端直流平均电压值为：当当30150时，输出时，输出ud、id波形断续，如图波形断续，如图2-3所示，导所示，导通角通角=150-。301502.大电感负载大电感负载30时：出时：出ud波同阻性负载。波同阻性负载。30时：出时：出ud波同阻性负载。波同阻性负载。时刻：触发时刻：触发VT1导通；导通；t1t2时刻：时刻：Ld使使VT1继续导通；继续导通；t2时刻：触发时刻：触发VT2导通，导通，VT1关断；关断；ud波出现部分负压。波出现部分负压。的移相范围：的移相范围：0-90VT承受的最大电压：承受的最大电压：输出直流电压为：输出直流电压为：输出电流平均值为输出
5、电流平均值为:流过晶闸管的平均电流与有效电流分别为流过晶闸管的平均电流与有效电流分别为12 12 由于变压器二次侧流过由于变压器二次侧流过VTVT的电流为的电流为120 120 o o底宽的矩形波为：底宽的矩形波为：VTVT的电流的电流i2可分解为直流分量i2-（=Id）与交流分量i2。因只有交流分量i2交流才能耦合到一次侧，所以一次一次侧电流电流与功率小于二次与功率小于二次侧的。一次电流有效值一次电流有效值I I1 1为为变压器一次、二次功率分别为变压器一次、二次功率分别为 整流变压器的功率用平均值整流变压器的功率用平均值S来衡量：来衡量：可加续流二极管：可加续流二极管：ud波和波和Ud计算
6、公式与阻性负载同，而计算公式与阻性负载同，而id波与大波与大L负载同。负载同。某某些些整整流流装装置置中中，考考虑虑能能共共用用一一大大散散热热器器与与安安装装方方便便采采用用共共阳接法，阳接法，缺点缺点是要求三个管子的触发电路的输出端彼此绝缘。是要求三个管子的触发电路的输出端彼此绝缘。三三 3 3、共阳接法三相半波可控整流电路、共阳接法三相半波可控整流电路三三相相半半波波整整流流电电路路只只需需三三只只晶晶闸闸管管，与与单单相相整整流流相相比比，输输出出电压脉动小、输出功率大、三相负载平衡。电压脉动小、输出功率大、三相负载平衡。大电感负载工作原理：大电感负载工作原理：自然换流点即自然换流点即
7、的计算起点：的计算起点：电压电压u2负负半周相邻波形的交点。半周相邻波形的交点。3）在）在u2正半周流经正半周流经TR的次级的次级绕组的电流为正；在电压负半周时绕组的电流为正；在电压负半周时流经流经TR次级绕组的电流为负，因次级绕组的电流为负，因此在一此在一T中中TR绕组不但提高了导电绕组不但提高了导电时间，且无直流流过，克服了三相时间，且无直流流过，克服了三相半波整流电路存在直流磁化和变压半波整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。器利用率低的缺点。2.3.32.3.3三三 相相 桥桥 式式 相相 控控 整整 流流 电电 路路优势：优势：1）与三相半波电路比，若要求）与三相半波电路比，若
8、要求Ud相同，则三相桥相同，则三相桥式电路的式电路的VT所承受的最大正反向电压的降低一半；所承受的最大正反向电压的降低一半；2）若若U2相同，则相同，则Ud比三相半波整流时高一倍。比三相半波整流时高一倍。对对Ug要求：使六个要求：使六个VT符合自然顺序触发导通。符合自然顺序触发导通。在在三三相相电电源源正正序序情情况况下下，VTVT1 1、VTVT4 4管管分分别别接接A A相相(A(A相相可可任任意意指指定定但但相相序序不不能能反反)，VTVT3 3、VTVT6 6接接 B B相相，VTVT5 5、VTVT2 2接接C C相相，这这样样触触发发脉脉冲冲与与管管子子导导通通顺顺序序为为1234
9、56123456，间间隔隔6060o o。触发形式：宽脉冲（宽度大于触发形式：宽脉冲（宽度大于60o）触发；双窄脉冲触发。）触发；双窄脉冲触发。以保证换相点均有相邻两个管子被触发。以保证换相点均有相邻两个管子被触发。1 1、带阻性负载、带阻性负载 1 1）工作原理：工作原理：共阴极组的自然换流点共阴极组的自然换流点(=0(=0)在在t t1 1、t t、t t时刻，分别触发时刻，分别触发、管管,两管触发间隔为两管触发间隔为120 120。60606060 共阳极组的自然换流点共阳极组的自然换流点(=0(=0)在在t t、t t、t t时刻，分别触发时刻，分别触发、晶闸管晶闸管,两管触发间隔为两
10、管触发间隔为120 120。6 6个管的轮流触发导通顺序为：个管的轮流触发导通顺序为：1 12 23 34 45 56 6。每。每两管触发间隔为两管触发间隔为60 60。例如当例如当=30=30时：时：1）触发过程：触发过程：60606060t1-2时：时：触发触发导通；导通；T6被被其补脉冲触发续通。其补脉冲触发续通。t2-3时：时：T分分6段，相隔段，相隔60id路径路径:uaT1R(L)T6ub。共阴极组共阴极组a相相ia为正，共阳极为正，共阳极组组b相相ib为负，输出为线电压为负，输出为线电压 ud =uab触发触发2导通；导通；继续通，继续通，id路径路径:uaT1R(L)T2uc。
11、共阴极组共阴极组a相相ia为正，为正，ic为负，为负，输出为线电压输出为线电压 ud =uac60606060id路径路径:ubT3R(L)T2uc。t3-4时：时：触发触发3导通；导通；2继续通继续通.输出为线电压输出为线电压 ud =ubct4-5时：时：触发触发4导通；导通；3继续通继续通.id路径路径:ubT3RT4ua。输出为线电压输出为线电压 ud =uba60606060t5-6时：时：触发触发5；T4.5通通,输出输出 ud =ucat6-7时：时：触发触发6；T5.6通通,ud =ucb当当=60=60时：时：当当=90=90时：时：2）、）、阻性负载参数计算阻性负载参数计算
12、 2）当当6060时时，负负载载电电流流断断续续，整整流流输输出出电电压压的的平平均均值值为：为：1）当）当6060时，负载电流连续，负载承受的是线电压设时，负载电流连续，负载承受的是线电压设其表达式为其表达式为 ，在，在 内积分上内积分上、下限为、下限为 和和 。因此，整流输出电压的平均值为：。因此，整流输出电压的平均值为：VTVT承受的最大正、反向峰值电压为承受的最大正、反向峰值电压为:思考题：当a=60和90时的波形？2电感性负载电感性负载1）工作原理：工作原理：电路如图：电路如图：工作过程：工作过程：=0时时触发触发导通；导通；T6被其补脉冲触发续被其补脉冲触发续通，通，t1-2时：时
13、：id路径路径:uaT1R(L)T6ub。iA为正，为正，iB为负，输出为负，输出ud=uAB触发触发2通；通；T1续通，续通，t2-3时：时：id路径路径:uAT1R(L)T2uC。iA为正，为正，ic为负，为负，ud=uACt3时时触发触发3通；通；2续通，续通，t3-4时：时：id路径路径:uBT3R(L)T2uC。iB为正，为正，iC为负，输出为负，输出ud=uBC触发触发4通；通；3续通，续通，t4-5时：时：id路径路径:uBT3R(L)T4uA。iB为正，为正，iA为负，输出为负，输出ud=uBA触发触发5通；通；4续通，续通，t5-6时：时：id路径路径:uCT5R(L)T4u
14、A。iC为正，为正，iA为负，输出为负，输出ud=uCA触发触发6通；通；5续通，续通，t6-7时：时：id路径路径:uCT5R(L)T6uB。iC为正，为正，iB为负，输出为负，输出ud=uCB当当60o时，时，触发过程：触发过程：触发触发通；通；因因Ld作用，作用，而而VT承受正线电压，承受正线电压，T6续通。续通。t1-2时：时：id路径路径:uAT1R(L)T6uB。iA为正，为正，iB为负，输出为负，输出ud=uABt2-3时：时：触发触发2通；通；T1续通，续通，id路径路径:uAT1R(L)T2uC。iA为正，为正，ic为为负，负，ud=uAC当当 uA过零变负时，因过零变负时，
15、因VT1、2承受正承受正线电压作用使线电压作用使T1续通。续通。触发触发3通；通；2续通，续通，t3-4时：时：id路径路径:uBT3R(L)T2uC。iB为正，为正，iC为负，输出为负，输出ud=uBCt4-5时：时：触发触发4通；通；3续通，续通，id路径路径:uBT3R(L)T4uA。iB为正，为正，iA为负，输出为负，输出ud=uBAt5-6时：时：5、4通，通，输出输出ud=uCAt6-7时：时：6、5通，通，输出输出ud=uCB90o时，时，触发过程：触发过程：触发触发通；通；因因Ld作用，而作用，而VT承承受正线电压，受正线电压，T6续通。续通。id路径路径:uAT1R(L)T6
16、uB。iA为正，为正，iB为负，输出为负，输出ud=uABuA uB时：时：因因Ld作用，作用，id0，T16续通。续通。输出输出ud=uAB2-353、整流输出电压平均值Ud的计算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（2-42）（2-43）（2-44）2-36当当整整流流变变压压器器为为图图2-20用用星星形形接接法法，带带阻阻感感负负载载时时，变变压压器器二次侧电流波形如图二次侧电流波形如图2-25中所示，其有效值为：中所示，其有效值为：（2-45）晶闸管电压、电流等的定量分析与
17、三相半波时一致。接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同。仅在计算Id时有所不同，当接反电势阻感负载时的Id为：式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。4.三相桥式全控整流电路缺相工作故障分析与处理（1）单只晶闸管故障（2）两只晶闸管故障1）同组不同相2）同相不同组2.3.4、三相桥式半控整流电路、三相桥式半控整流电路30o时，时，触发过程：触发过程：特点：桥路本身有续流作用。但同单相半控电路，可能出现特点：桥路本身有续流作用。但同单相半控电路，可能出现失控现象，需接续流管。失控现象，需接续流管。1.电阻性负载电阻性负载1
18、20o时，时，触发过程：触发过程：输出端电压平均值计算：输出端电压平均值计算：2.电感性负载电感性负载但不加续流但不加续流VD，可能出现失控现，可能出现失控现象，需接续流管。象，需接续流管。3.三相半控桥与全控桥的区别三相半控桥与全控桥的区别1)只需单脉冲；只需单脉冲；2）输出电压波形不同；）输出电压波形不同；3）a对对Ud和线电流的影响不同；和线电流的影响不同；4）脉冲前移自然换流点前易跳相；）脉冲前移自然换流点前易跳相；5）大电感负载时若脉冲丢失易失控。）大电感负载时若脉冲丢失易失控。4.三相半控桥缺相工作故障分析与处理三相半控桥缺相工作故障分析与处理a为30 时，ud各种波形。缺相工作故
19、障分析与处理1)每周期少两个波前，如a)。2）每周期少两个波前，且波形变化b。3）每周期只有两个波前c。缺相工作故障分析与处理4）每周期只有两个波前，且一个提前，不能自然换相d。5）每周期缺少不连续的四个波前e。6）每周期缺少连续的3个波前f。1.什么是逆变？为什么要逆变？什么是逆变？为什么要逆变？逆变（逆变（invertion）把直流电转变成交流电的过程。把直流电转变成交流电的过程。例：电力机车下坡行驶，例：电力机车下坡行驶，电动机正反转制动，电动机正反转制动，卷扬机下降过程等。卷扬机下降过程等。有源逆变有源逆变电路电路直流电逆变成与电网同频率的交流电直流电逆变成与电网同频率的交流电,返送回
20、返送回电网，即电网，即交流侧和电网连结。交流侧和电网连结。应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等压直流输电等变流电路：变流电路：对于可控整流电路，满足一定条件时，既可工作在对于可控整流电路，满足一定条件时，既可工作在整流状态又工作在逆变状态，称为整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。变流电路。无源逆变无源逆变变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载。2.42.4整流电路的整流电路的有源逆变工作状态有源逆变工作状态2.4.1 逆变的概念逆变的概念2-4
21、62、直流发电机、直流发电机电动机系统电能的流转电动机系统电能的流转图2-33 直流发电机电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EG EM b）两电动势同极性EM EG c）两电动势反极性，形成短路电路过程分析：电路过程分析：两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。图图b：M作作发发电电运运转转（回回馈馈制制动动）状状态态，此此时时，EMEG，电电流流反反向向，故故M输输出出电电功功率率，G则则吸吸收收电电功功率率，M轴轴上上输输入入的机械
22、能转变为电能反送给的机械能转变为电能反送给G。Id=（EM-EG）/R。图图c：两两电电动动势势顺顺向向串串联联，向向电电阻阻 R 供供电电，G和和M均均输输出出功功率率，由由于于 R 一一般般都都很很小小，实实际际上上形形成成短短路路，在在工工作作中中必必须须严防这类事故发生。严防这类事故发生。图图a：M作电动运转作电动运转,EGEM,电流电流Id从从G流向流向M，M吸收电功率。吸收电功率。Id=（EG-EM）/R。2-482.4.2有源逆变产生的条件有源逆变产生的条件图2-34 单相全波电路的整流和逆变交流电网输出电功率电动机输出电功率a)b)u10udu20u10OOwtwtIdidUd
23、EMu10udu20u10OOwtwtIdidUd|Ud|，才可实现电能的逆变。Ud调节：调节：图图2-3 4单相全波电路逆变状态单相全波电路逆变状态M的匀速制动过程：重物下的匀速制动过程：重物下降，降，M反转加速，反转加速，E大，当大，当EUd，有，有Id流过产生制动流过产生制动力矩力矩MZ，随，随Id增至与机械转增至与机械转矩相等时，重物均速下降。矩相等时，重物均速下降。b)=45可见：在可见：在9001800间调间调便便可改变重物匀速下降的速度。可改变重物匀速下降的速度。工作波形分析：工作波形分析：2-53实现有源逆变的条件：实现有源逆变的条件：1、有有直直流流电电动动势势，其其极极性性
24、和和晶晶闸闸管管导导通通方方向向一一致致，其值其值大于大于变流器直流侧平均电压。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 /2，使使Ud为为负值负值。半半控控桥桥或或有有续续流流二二极极管管的的电电路路，因因其其整整流流电电压压ud不不能能出出现现负负值值，也也不不允允许许直直流流侧侧出出现现负负极极性性的的电电动动势势，故故不不能能实现有源逆变。实现有源逆变。欲实现有源逆变，只能采用欲实现有源逆变，只能采用全控全控电路。电路。2-54逆变和整流的区别逆变和整流的区别：控制角控制角 不同。不同。0 /2 时，电路工作在时，电路工作在整流整流状态。状态。/2 /2时的控制角用时的
25、控制角用-=b b表示，表示，b b 称为称为逆变角逆变角。逆逆变变角角b b和和控控制制角角 的的计计量量方方向向相相反反，其其大大小小自自b b=0的的起始点起始点向左方向左方计量。计量。2.4.3逆变角逆变角b b 及逆变电压的计算及逆变电压的计算逆变时输出的直流电压：逆变时输出的直流电压：为计算方便，引入逆变角为计算方便，引入逆变角，令，令=180=1800 0-，故，故 逆变角逆变角 时脉冲时脉冲的的位置：在位置：在 时刻往前移时刻往前移。2.4.4、常用晶闸管有源逆变电路、常用晶闸管有源逆变电路1.三相半波有源逆变电路三相半波有源逆变电路b b 的的计量方向：对应负半周自然换流点往
26、左计量。当当b b=30，电路波形：，电路波形：改变改变b b 可实现调速。可实现调速。2.2.三相全控桥有源逆变电路三相全控桥有源逆变电路 30300 0（1501500 0）时）时的的u u d d电压波形分析：电压波形分析：电路参数计算：uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6wt1wt3wt2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2-38所示。2-60不同逆变角时的输出电压波形及
27、晶闸管两端电压波形如图2-38所示。图2-38 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6wt1wt3wt22.4.52.4.5、逆变失败与逆变角的限制、逆变失败与逆变角的限制 1.逆变失败（或颠覆）原因逆变失败（或颠覆）原因1).触发电路不可靠，触发电路不可靠，ugug丢失等丢失等。例：在例：在t2应触发应触发2 2，若无脉冲则若无脉冲则2 2无法通，无
28、法通，而而1 1不受反压关断，不受反压关断，续续通到正半周，使通到正半周，使Ud与与顺串，出现短路电流顺串，出现短路电流.2）.晶闸管晶闸管损坏，损坏，或快熔烧断等或快熔烧断等。wt1wt1时时VT3VT3意外通，而意外通，而wt2wt2时时因因VT2VT2的的ubucubuc而不通，则继续通。而不通，则继续通。3 3）交流电源缺相或突然消失。交流电源缺相或突然消失。4 4）换相裕量角）换相裕量角 不足，引起换相失败。不足，引起换相失败。2-39 d)2-39 d)此时此时u u A Au u B B，使，使1 1仍受正压而续通，仍受正压而续通，2 2管导通短时间后又受管导通短时间后又受反压关
29、断，造成逆变失败。反压关断，造成逆变失败。当当，在过，在过t2t2时（对应时（对应=0=0）换流还未结束。）换流还未结束。2.换相重叠角的影响换相重叠角的影响3.确定最小逆变角确定最小逆变角b bmin的依据的依据晶闸管的关断时间tq折合的电角度，tq大的甚至可达200300ms，折算到电角度约45换相重叠角，随直流平均电流和换相电抗的增加而增大安全裕量角。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10b bmin30-35b bmin的决定因素：的决定因素：触发电路可加保护电路。触发电路可加保护电路。b bmin=d d+g g +q q1、直流高压输电、直流高压输电 高压直流输电在几个
30、方面的应用：高压直流输电在几个方面的应用：跨越江河、海峡和大容量远距离的电缆输电、联系两个不同频跨越江河、海峡和大容量远距离的电缆输电、联系两个不同频率（率（50H50HZ Z与与60H60HZ Z）的交流电网、同频率两个相邻交流电网的非）的交流电网、同频率两个相邻交流电网的非同步并联等。同步并联等。作用：减少输电线中的能量损耗、提高输电效益以及增加电网作用：减少输电线中的能量损耗、提高输电效益以及增加电网稳定性和操作方便。稳定性和操作方便。高压直高压直流输电流输电原理：原理：2.4.6 有源逆变的应用有源逆变的应用2 2、绕线转子异步电动机的串级调速绕线转子异步电动机的串级调速串级调速串级调
31、速:即异步电动机转子回路引入附加电动势，实现电机调即异步电动机转子回路引入附加电动势，实现电机调速的方法。速的方法。原理：原理：利用三相整流将电机转子电动势变为直流，经滤波通过利用三相整流将电机转子电动势变为直流，经滤波通过有源逆变电路再变换为三相工频交流返送电网。有源逆变电路再变换为三相工频交流返送电网。三相整流输出为：三相整流输出为：三相逆变输出为：三相逆变输出为：运行时：运行时：改变改变，即可改变即可改变s，实现调速。，实现调速。系统运行过程：系统运行过程：1 1、起动、起动：2KM 2KM闭合串闭合串R R f f启动。启动。2 2、调速：、调速：3 3、停车、停车：1.35p l p
32、 l 串级调速特点：串级调速特点：节能；节能；调速范围小；调速范围小；功率因数低，产生功率因数低，产生高次谐波影响电网高次谐波影响电网质量。质量。3 3、直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统采用两组变流桥的可逆电路采用两组变流桥的可逆电路 对非卷扬机负载，电对非卷扬机负载，电动机转向不变，要发电动机转向不变，要发电制动，电流必须反向。制动，电流必须反向。此时必须采用两组变流此时必须采用两组变流器，按反并联连接，由器，按反并联连接，由一变压器供电，分别对一变压器供电，分别对电机正反转供电。电机正反转供电。反并联可逆电路常用反并联可逆电路常用的三种工作方式：的三种工作方式：逻辑无环流、有环流逻
33、辑无环流、有环流以及错位无环流。以及错位无环流。（一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理（一）逻辑控制无环流可逆电路的基本原理 直流电机的四象限运行工作情况分析：直流电机的四象限运行工作情况分析：环流的概念：环流的概念：逻辑无环流可逆电路的概念：逻辑无环流可逆电路的概念：电机正转电机正转第一象第一象限工作：限工作：组组90，EUda，处于整流状，电，处于整流状，电机正转。机正转。组封锁。组封锁。正到反转正到反转第一步：调第一步：调组组90,电机的电机的n与与E未变向，因未变向，因id迅迅速下降，产速下降，产 e eL L E E,WLd返能，返能，id，当当id=0，本桥逆变本桥逆变结束结束，此
34、时电机仍为此时电机仍为电动电动状态。状态。第二步第二步第二象第二象限：当限：当id=0后后，封锁，封锁组组,调调组的组的90，使，使EUd，则则桥进入有源逆变桥进入有源逆变，电机仍正转，电机仍正转，n。电机机械能电机机械能返电网。返电网。三象限三象限：当当n=0时，调时，调a90，使，使UdaE，桥整流，电动桥整流，电动机反转。机反转。第四象限第四象限：电机反转，电机发电运行，：电机反转，电机发电运行，1组逆变，组逆变，-13.3V时，时，V5重新通。重新通。使使u由由2.1V降降为为-13.7V，使使 T7、T8截截止止，输输出脉冲终止。出脉冲终止。V5截止时间即为脉宽，与反向充电回路时间常
35、数截止时间即为脉宽，与反向充电回路时间常数C3R14有关有关.初始相位的确定：初始相位的确定：ub4由锯齿波电压由锯齿波电压和和uc、ub三者共同决定。三者共同决定。如如果果uc=0，ub为为负负时时，ub4点点的的波波形形由由ue3+ub确定。确定。当当uc为为正正值值时时，ub4由三者确定。由三者确定。ub4等等于于0.7V后后，V4导导通通，ub4被被钳钳位位在在0.7V,使使电电路路输输出出脉脉冲冲。设设M点点是是V4由由截截止止到到导导通通的的转转折折点点，也也就就是脉冲的前沿。是脉冲的前沿。因因此此当当为为ub某某固固定定值值时时，改改变变uc即即可可改改变变ub4与与横横坐坐标标
36、交交点点，即即改改变变脉脉冲产生的时刻，即冲产生的时刻，即移相控制移相控制。加加ub的目的是为确定的目的是为确定uc=0时脉冲的初始相位。时脉冲的初始相位。移移相相说说明明：对对于于三三相相桥桥感感性性 负负 载载 且且 id连连 续续，初初 相相 在在=90o。对对可可逆逆系系统统，要要求求ug的的移移相相范范围围为为180o（实实际际为为120o），由由于于锯锯齿齿波波两两端端的的非非线线性性，因因而而要要求求锯锯齿齿波波的的宽宽度度大大于于180o（例如（例如240o）。）。使使用用时时令令uc=0，调调节节ub使使产产生生脉脉冲冲对对应应于于=150o的的位位置置锁锁定定RP10固固定
37、定Ub，调调节节Uc0时时，可可使使90o，电电路路为为整整流流状态。状态。调调 uc90o，电路处于逆变状态。，电路处于逆变状态。单桥整流得约单桥整流得约50V直流电源。直流电源。当当V8止止：50V直直流流源源经经R19对对C6 充充电，电，uN=50V。当当V8通通时时：C6经经TP、R17、V8迅迅速速放放电电，由由于于放放电电回回路路电电阻阻很很小小，N点点电电位位迅迅速速下下降降，当当uN下下跳跳到到14.3V时时 D10通通TP改由改由+15V稳压源供电。稳压源供电。这这时时虽虽然然 50V电电源源也也在在向向C6再再充充电电使使它它电电压压回回升升，但但由由于于充充电电回回路路
38、时时间间常常数数较较大大，uN被被15V电电源源钳钳位位在在14.3V。C6的作用：提高强触发脉冲前沿。的作用：提高强触发脉冲前沿。图图5.8.3 5.8.3 同步信号为锯齿波同步信号为锯齿波 的触发电路及工作波形图的触发电路及工作波形图1）强触发环节）强触发环节（3）其它环节）其它环节 C6的作用：提高强触发脉冲前沿。的作用：提高强触发脉冲前沿。加加强强触触发发后后，脉脉冲冲变变压压器器TP一一次次侧侧电电压压uTP如如图图2-29。采采用用强强触触发发可可缩缩短短开开通通时时间间，提提高高管管子子承承受受电电流流上上升升率的能力。率的能力。图图5.8.3 5.8.3 同步信号为锯齿波同步信
39、号为锯齿波 的触发电路及工作波形图的触发电路及工作波形图 V5、V6构成构成“或或”门门当当V5、V6都都导导通通时时，V7、V8都都截截止止，没没有有脉冲输出。脉冲输出。只只要要V5、V6有有一一个个截截止止，都都会会使使V7、V8导导通，有脉冲输出。通，有脉冲输出。第第一一个个脉脉冲冲由由本本相相触触发发单单元元的的uc对对应应的的控控制角制角 产生。产生。隔隔60 的的第第二二个个脉脉冲冲是是由由滞滞后后60 相相位位的的后后一一相相触触发发单单元元产产生生（通过（通过V6）。）。（2）.双脉冲形成环节双脉冲形成环节为得到双脉冲，为得到双脉冲，六个触发电路的六个触发电路的x x、Y Y端
40、可按图端可按图方式连接。方式连接。比如：比如：VT1的第的第一个脉冲由一个脉冲由1CF触发单元的触发单元的uc对对应的控制角应的控制角 产产生；生；隔隔 60 后后，2CF单单元元发发出出自自己己的的第第一一脉脉冲冲时时，由由2CF单单元元的的X将将一一个个下下跳跳的的电电位位输输入入到到1CF单单元元的的Y端端，控控制制1CF单单元元的的V6使使其其截截止止产生第二个脉冲。产生第二个脉冲。（3）脉冲封锁 在事故情况下或在可逆逻辑无环流系统，要求一组晶闸管桥路工作，另一组桥路封锁，这时可将脉冲封锁引出端接零电位或负电位，晶体管V7、V8就无法导通触发脉冲无法输出。需要特别注意：使用这种触发电路
41、的晶闸管装置，要求三相电源有确定的相序。在新装置安装使用时，必须先测定电源的相序，按照装置要求正确连接，才能正常使用。116/1311、无功的危害：无功的危害：导致设备容量增加。导致设备容量增加。使设备和线路的损耗增加。使设备和线路的损耗增加。线路压降增大，冲击性负载使电压剧烈波动。线路压降增大，冲击性负载使电压剧烈波动。2、谐波的危害谐波的危害降低发电、输电及用电设备的效率。降低发电、输电及用电设备的效率。影响用电设备的正常工作。影响用电设备的正常工作。引起电网局部的谐振，使谐波放大，加剧危害。引起电网局部的谐振，使谐波放大，加剧危害。导致继电保护和自动装置的误动作。导致继电保护和自动装置的
42、误动作。对通信系统造成干扰。对通信系统造成干扰。整流电路对公用电网的不利影响：带来谐波和无功问题。整流电路对公用电网的不利影响：带来谐波和无功问题。2.72.7 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数 117/1311、谐波谐波正弦波正弦波电压可表示为电压可表示为：式中式中U为电压有效值；为电压有效值；u为初相角；为初相角；为角频率，为角频率，=2 f=2/T；f为频率；为频率；T为周期。为周期。非正弦非正弦电压电压u(t)分解为如下形式的傅里叶级数：分解为如下形式的傅里叶级数：2.7.12.7.1、整流电路的谐波和功率因数概述整流电路的谐波和功率因数概述 基波（fundamenta
43、l）：频率与工频相同的分量。谐波：频率为基波频率的整数倍的分量。谐波次数：谐波频率和基波频率的整数比。118/131n次谐波电流含有率用HRIn（Harmonic Ratio for In）表示：电流谐波总畸变率THDi（Total Harmonic distortion）定义为：(2-76)(3-58)（Ih为总谐波电流有效值）(2-75)119/131 1）正弦电路 有功功率就是其平均功率：式中U、I分别为电压和电流的有效值，为电流滞后于电压的相位差。视在功率为：S=UI 无功功率为：Q=UIsin 功率因数定义：2 2、功率因数功率因数 定义:交流侧有功功率与视在功率之比。2）非正弦电路
44、 有功功率为：功率因数为：式中I1为基波电流有效值，1为基波电流与电压的相位差。式中，=I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比，称为基波因数，而cos1称为位移因数或基波功率因数。无功功率：一般定义为（反映了能量的流动和交换）：参照无功Q的定义，则Qf为：畸变功率D为：对于非正弦电路：存在畸变功率D，则Q包括基波i1产生的无功Qf和畸变功率D，即有：S2=P2+Qf2+D2 那么：Q2=Qf2+D2 功率因数低的原因：功率因数低的原因：1）波形畸变；）波形畸变；2）位移因数使电压与基波）位移因数使电压与基波i1的相差变大，致使在负载电流一定的相差变大，致使在负载电流一定时，交流输入的视在
45、功率近似不变，而输出时，交流输入的视在功率近似不变，而输出P随整流电压的降随整流电压的降低而减小。低而减小。123/1312.7.2整流电路交流侧谐波和功率因数分析整流电路交流侧谐波和功率因数分析1、单相桥式全控整流电路 将电流波形分解为傅里叶级数，可得 其中基波和各次谐波有效值为 n=1,3,5,可见，电流中仅含奇次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。图2-6 i2的波形124/131功率因数 基波电流有效值为i2的有效值I=Id，可得基波因数为 电流基波与电压的相位差就等于控制角，故位移因数为 功率因数为三相桥式全控整流电路大电感：以=30为例，电流
46、有效值为：电流波形分解为傅立叶级数)2、三相桥式全控整流电路126/131由式（2-96）可得电流基波和各次谐波有效值分别为结论：电流中仅含6k1（k为正整数）次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。功率因数基波因数为电流基波与电压的相位差仍为，故位移因数仍为 功率因数为127/131单相桥式不可控整流电路单相桥式不可控整流电路采用采用感容滤波感容滤波。电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下电容滤波的单相不可控整流电路交流侧谐波组成有如下规律：规律：谐波次数为谐波次数为奇次奇次。谐波次数越高，谐波谐波次数越高，谐波幅值幅值越小。越小。谐波与基波的
47、关系是不固定的。谐波与基波的关系是不固定的。越大，则谐波越小。越大，则谐波越小。关于功率因数的结论如下：关于功率因数的结论如下：位移因数接近位移因数接近1，轻载轻载超前，超前，重载重载滞后。滞后。谐波大小受谐波大小受负载负载和和滤波电感滤波电感的影响。的影响。128/131三相桥式不可控整流电路三相桥式不可控整流电路有滤波电感。有滤波电感。交流侧谐波组成有如下规律：交流侧谐波组成有如下规律：谐波次数为谐波次数为6k1次次，k=1，2，3。谐波次数越高，谐波谐波次数越高，谐波幅值幅值越小。越小。谐波与基波的关系是不固定的。谐波与基波的关系是不固定的。关于功率因数的结论如下：关于功率因数的结论如下
48、：位移因数通常是位移因数通常是滞后滞后的的,但与单相时相比但与单相时相比,位移位移因数更接近因数更接近1。随随负载负载加重（加重（RC的减小），总的功率因数的减小），总的功率因数提高；同时，随提高；同时，随滤波电感滤波电感加大，总功率因数也提加大，总功率因数也提高。高。2.7.3整流电路直流侧的谐波功率因数的分析整流电路直流侧的谐波功率因数的分析图2-87 =0时，m脉波整流电路的整流电压波形整流电路的输出电压是周期性的非正弦函数，主要成分为直流，同时包含各种频率的谐波，谐波对负载的工作不利。=0时，m脉波整流电路的整流电压和电流的谐波分析 整流电压表达式为进行傅里叶级数分解，得：式中，k=1
49、，2，3；且：电压纹波因数:其中m23612 u（%）48.218.274.180.9940可得：电压纹波因数 表2-4 不同脉波数m时的电压纹波因数值表(2-107)且：132/131负载电流的傅里叶级数 上式中：1、=0 时时整流电压、电流中的谐波有如下规律：整流电压、电流中的谐波有如下规律：1、m脉波整流电压脉波整流电压ud0的的谐波次数谐波次数为为mk（k=1，2，3.）次，即）次，即m的倍数次；的倍数次；整流电流整流电流的谐波由整的谐波由整流电压的谐波决定，也为流电压的谐波决定，也为mk次。次。2、当当m一定时，随一定时，随谐波次数谐波次数增大，谐波增大，谐波幅值幅值迅迅速减小，表明
50、最低次（速减小，表明最低次（m次）谐波是最主要的，其次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中有它次数的谐波相对较少；当负载中有电感电感时，负载时，负载电流谐波幅值电流谐波幅值dn的减小更为迅速。的减小更为迅速。3、m增加时，增加时，最低次谐波次数最低次谐波次数增大，且增大，且幅值幅值迅迅速减小，速减小，电压纹波因数电压纹波因数迅速下降。迅速下降。总结：总结：134/131 不为不为0 时时:整流电压分解为傅里叶级数为：整流电压分解为傅里叶级数为：以以n为参变量，为参变量，n次谐波幅值次谐波幅值：，对对 的关系如图的关系如图2-88所示：所示：1、当当 从从0 90 变化时，变化时，