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1、会计学1三相可控整流电路三相可控整流电路本章内容本章内容本章内容本章内容:三相半波可控、三相桥式全控整流电路的三相半波可控、三相桥式全控整流电路的三相半波可控、三相桥式全控整流电路的三相半波可控、三相桥式全控整流电路的工作原工作原工作原工作原理理理理、波形分析波形分析波形分析波形分析及及及及计算计算计算计算，整流电压的，整流电压的，整流电压的，整流电压的谐波分析谐波分析谐波分析谐波分析，变，变，变，变压器压器压器压器漏抗漏抗漏抗漏抗对整流电路的影响，可控整流电路带反对整流电路的影响，可控整流电路带反对整流电路的影响，可控整流电路带反对整流电路的影响，可控整流电路带反电势负载时的工作情况，大功率
2、可控整流电路接电势负载时的工作情况，大功率可控整流电路接电势负载时的工作情况，大功率可控整流电路接电势负载时的工作情况，大功率可控整流电路接线形式及其特点。线形式及其特点。线形式及其特点。线形式及其特点。学习要点学习要点学习要点学习要点:掌握三相半波、三相桥式全控整流电路在不同性掌握三相半波、三相桥式全控整流电路在不同性掌握三相半波、三相桥式全控整流电路在不同性掌握三相半波、三相桥式全控整流电路在不同性质负载下的质负载下的质负载下的质负载下的工作原理工作原理工作原理工作原理及及及及波形分析波形分析波形分析波形分析，控制角移相范，控制角移相范，控制角移相范，控制角移相范围，电流有效值、平均值的计
3、算，对相位控制触围，电流有效值、平均值的计算，对相位控制触围，电流有效值、平均值的计算，对相位控制触围，电流有效值、平均值的计算，对相位控制触发脉冲的基本要求。掌握整流电路的发脉冲的基本要求。掌握整流电路的发脉冲的基本要求。掌握整流电路的发脉冲的基本要求。掌握整流电路的谐波分析谐波分析谐波分析谐波分析。掌握变压器掌握变压器掌握变压器掌握变压器漏抗漏抗漏抗漏抗对整流电路的影响。了解可控整对整流电路的影响。了解可控整对整流电路的影响。了解可控整对整流电路的影响。了解可控整流电路带反电势负载时的工作情况。理解以带平流电路带反电势负载时的工作情况。理解以带平流电路带反电势负载时的工作情况。理解以带平流
4、电路带反电势负载时的工作情况。理解以带平衡电抗器的双反星性电路为代表的大功率整流电衡电抗器的双反星性电路为代表的大功率整流电衡电抗器的双反星性电路为代表的大功率整流电衡电抗器的双反星性电路为代表的大功率整流电路工作原理。路工作原理。路工作原理。路工作原理。本章学习内容与学习要点本章学习内容与学习要点第1页/共60页引言引言交流测由三相电源供电。交流测由三相电源供电。交流测由三相电源供电。交流测由三相电源供电。负负负负载载载载容容容容量量量量较较较较大大大大，或或或或要要要要求求求求直直直直流流流流电电电电压压压压脉脉脉脉动动动动较较较较小小小小、容易滤波。容易滤波。容易滤波。容易滤波。基基基基
5、本本本本的的的的是是是是三三三三相相相相半半半半波波波波可可可可控控控控整整整整流流流流电电电电路路路路，三三三三相相相相桥桥桥桥式全控整流电路应用最广式全控整流电路应用最广式全控整流电路应用最广式全控整流电路应用最广 。第2页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路电路的特点：电路的特点：电路的特点：电路的特点：变变变变压压压压器器器器二二二二次次次次侧侧侧侧接接接接成成成成星星星星形形形形得得得得到到到到零零零零线线线线，而而而而一一一一次次次次侧侧侧侧接接接接成成成成三三三三角形避免角形避免角形避免角形避免3 3次谐波流入电网。次谐波流入电网。次谐波流入电网。次谐波流入
6、电网。三三三三个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管分分分分别别别别接接接接入入入入a a、b b、c c三三三三相相相相电电电电源源源源，其其其其阴阴阴阴极极极极连连连连接接接接在在在在一起一起一起一起共阴极接法共阴极接法共阴极接法共阴极接法 。图3-1 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形 1)电阻负载电阻负载自然换相点：二极管换相时刻为二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角管触发角a的起点，即的起点，即a=0。b)c)d)e)f)u2Riduaubuc=0O
7、t1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttta)动画演示第3页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a=0 时的工作原理分析时的工作原理分析变变压压器器二二次次侧侧a相相绕绕组组和和晶晶闸闸管管VT1的的电电流流波波形形，变变压压器器二二次绕组电流有直流分量。次绕组电流有直流分量。晶晶闸闸管管的的电电压压波波形形，由由3段段组组成。成。图3-1 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形 =30 的波形（的波形（图3-2）特特点点：负负载载电电流流处处于于连连续续和和断断续之间的临界状态。续之间的临界状态。30 的情况（的情况（图3
8、-3）特点：负载电流断续，晶闸管特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于导通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuc=0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttta)R动画演示第4页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（3-1）当a=0时，Ud最大，为 。(3-2)整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算a30时，负载电流连续，有：a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：第5页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路UUd d/UU2 2随随a a变化的规律如图变化的规律如图2-152-15中的曲线中的曲线1
9、1所示。所示。图3-4三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1电阻负载2电感负载3电阻电感负载第6页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 负载电流平均值为负载电流平均值为 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即（3-3）（3-4）（3-5）第7页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2）阻感负）阻感负载载图3-5 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及=60时的波形特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。a30时：整流电压波形与电阻负载时相同。a30时（如a=60时
10、的波形如图所示）。u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，ud波形中出现负的部分。id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线。阻感负载时的移相范围为90。udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOttt动画演示第8页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路数量关系数量关系数量关系数量关系由于负载电流连续，Ud可由式（3-1）求出，即Ud/U2与a成余弦关系，如图3-4中的曲线2所示。如果负载中的电感量不是很大，Ud/U2与a的关系将介于曲线1和2之间，曲线3给出了这种情况的一个例子。图3-3三相半波可控整流电路Ud/U
11、2随a变化的关系1电阻负载2电感负载3电阻电感负载第9页/共60页3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为晶闸管的额定电流为晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。（3-6）（3-7）（3-8）第10页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共共阴阴极极组组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT
12、1，VT3，VT5）共共阳阳极极组组阳极连接在一起的3个 晶 闸 管（VT4，VT6，VT2）图3-6三相桥式全控整流电路原理图导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6第11页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1 1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续 波形图：a=0 （图37）a=30（图38）a=60（图39）当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值 波形图：a=90（图310）带电阻负载时三相桥式全控
13、整流电路a角的移相范围是120第12页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路晶闸管及输出整流电压的情况如表晶闸管及输出整流电压的情况如表3-13-1所示所示时 段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb 请参照图37第13页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路（2 2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求：按按VTVT1 1-VT-V
14、T2 2-VT-VT3 3-VT-VT4 4-VT-VT5 5-VT-VT6 6的的顺顺序序，相相位位依依次次差差6060。共共阴阴极极组组VTVT1 1、VTVT3 3、VTVT5 5的的脉脉冲冲依依次次差差120120，共共阳阳极组极组VTVT4 4、VTVT6 6、VTVT2 2也依次差也依次差120120。同同一一相相的的上上下下两两个个桥桥臂臂，即即VTVT1 1与与与与VTVT4 4，VTVT3 3与与与与VTVT6 6，VTVT5 5与与与与VTVT2 2，脉冲相差脉冲相差180180。三相桥式全控整流电路的特点特点（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能
15、为同1相器件。第14页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路（3 3）u ud d一一周周期期脉脉动动6 6次次，每每次次脉脉动动的的波波形形都都一一样样，故故该该电路为电路为6 6脉波整流电路。脉波整流电路。（4 4）需保证同时导通的）需保证同时导通的2 2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲可可采采用用两两种种方方法法：一一种种是是宽宽脉脉冲冲触发触发 一种是一种是双脉冲双脉冲触发（常用）触发（常用）(5(5）晶晶闸闸管管承承受受的的电电压压波波形形与与三三相相半半波波时时相相同同，晶晶闸闸管管承受最大正、反向电压的关系也相同。承受最大正、反向电压的关系也相同。三相桥式全控
16、整流电路的特点特点第15页/共60页a60 时时（a=0 图311；a=30 图312）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路2)2)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 60 时（时（a=90图313）阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。阻感负载时，ud波形会出现负的部分。带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90。区别在于：得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候
17、，id的波形可近似为一条水平线。第16页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3)3)定量分析定量分析定量分析定量分析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（3-9）（3-10）第17页/共60页3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路当当整整流流变变压压器器为为图图3-63-6中中所所示示采采用用星星形形接接法法，带带阻阻感感负负载载时时，变变压压器器二二次次侧侧电电流流波波形形如如图图3-123-12中中所所示示，其其有有效值为：效值为：（3-11）晶闸
18、管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。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，接反电势阻感负载时的Id为：（3-12）式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。第18页/共60页3.3 整流电压的谐波分整流电压的谐波分析析随着电力电子技术的发展，其应用日益广泛，由此带随着电力电子技术的发展，其应用日益广泛，由此带来的来的谐波谐波(harmonics)(harmonics)和和无功无功(reactive power)(reactive power)问题日益严问题日益严重，引起了关注。重，引起了关注
19、。无功的危害：导致设备容量增加。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。谐波的危害：降低设备的效率。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。导致继电保护和自动装置的误动作。对通信系统造成干扰。第19页/共60页3.3 整流电压的谐波分析整流电压的谐波分析谐波谐波谐波谐波对于非正弦波电压，满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数傅里叶级数：正弦波电压可表示为：基波（fundamental）频率与工频相同的分量谐波频率为基波频率大于1整数倍的分量谐波次数谐波频率和基波频率的整数比谐波分析基础谐波分析基础第20页/共60页3.3 整流电压的谐波整流电压的
20、谐波分析分析 整整流流电电路路的的输输出出电电压压中中主主要要成成分分为为直直流流，同同时时包包含含各各种频率的谐波，这些谐波对于负载的工作是不利的。种频率的谐波，这些谐波对于负载的工作是不利的。图3-14 =0时，m脉波整流电路的整流电压波形 =0 时，m脉波整流电路的整流电压的谐波分析。整流输出电压谐波分析整流输出电压谐波分析详见书详见书P49第21页/共60页3.3 整流电压的谐波整流电压的谐波分析分析 =0=0 时整流电压、电流中的谐波有如下规律：时整流电压、电流中的谐波有如下规律：m脉波整流电压ud0的谐波次数为mk（k=1，2，3.）次，即m的倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波
21、决定，也为mk次。当m一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低次（m次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中有电感时，负载电流谐波幅值dn的减小更为迅速。m增加时，最低次谐波次数增大，且幅值迅速减小，电压纹波因数迅速下降。第22页/共60页3.3 整流电压的谐波整流电压的谐波分析分析 不为不为不为不为0 0 时的情况时的情况时的情况时的情况：整流电压谐波的一般表达式十分复杂，整流电压谐波的一般表达式十分复杂，下面只说明谐波电压与下面只说明谐波电压与 角的关系。角的关系。图3-15 三相全控桥电流连续时，以n为参变量的与 的关系以n为参变量，n次谐波幅值对 的关系如图2-3
22、4所示：当 从0 90 变化时，ud的谐波幅值随 增大而增大，=90 时谐波幅值最大。从90180之间电路工作于有源逆变工作状态，ud的谐波幅值随 增大而减小。第23页/共60页ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断,换流过程结束。3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流电路的影响对整流电路的影响考考虑虑包包括括变变压压器器漏漏感感在在内内的的交交流流侧侧电电感感的的影影响响，该漏感可用一个集中的电感该漏感可用一个集中的电感L LB B表示。表示。现以三相半波为例，然后将其结论推广。现以三相半波为例，然后将其结论推广。VT1换相至VT2的
23、过程：因a、b两相均有漏感，故ia、ib均不能突变。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ik。图3-16 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形udidtOtOgiciaibiciaIduaubuc第24页/共60页3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流电路的影响对整流电路的影响换相重叠角换相重叠角换相重叠角换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度换相过程持续的时间，用电角度g g g g表示。表示。换换相相过过程程中中，整整流流电电压压u ud d为为同同时时导导通通的的两两个个晶晶闸闸管管所所对对应的两个相电压的平均值。应的两个相电压的平均值。换相
24、压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少。（3-13）（3-14）第25页/共60页3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流电路的影响对整流电路的影响换换相相重重叠叠角角g g g g的的计计算算由上式得：进而得出：（3-15）（3-16）（3-17）第26页/共60页3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流电路的影响对整流电路的影响由上述推导过程，已经求得：由上述推导过程，已经求得：当 时，于是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 90 时，越小g g 越大。（3-18）（3-19）第27页/共60页3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流
25、电路的影响对整流电路的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响 电路形式单相全波单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路 表3-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用；三相桥等效为相电压等于 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按 代入。第28页/共60页3.4 变压器漏变压器漏抗抗对整流电路的影响对整流电路的影响变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变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
26、路影响的一些结论:出现换相重叠角g g，整流输出电压平均值Ud降低。整流电路的工作状态增多。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。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。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。第29页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载时的工作情况可控整流电路带反电势负载时的工作情况引言引言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可控整流晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统装置带直流电动机负载组成的系统。是电力拖动系
27、统中主要的一种。是电力拖动系统中主要的一种。是可控整流装置的主要用途之一。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。第30页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载时的工作情况可控整流电路带反电势负载时的工作情况整整流流电电路路接接反反电电动动势势负负载载时时，负负载载电电流流断断续续，对对整整流流电电路路和和电电动机的工作都很不利。动机的工作都很不利。图3-17 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形通常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大范
28、围内连续，如图3-17。udOidtuaubucudOiaibicictEUdidR第31页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载时的可控整流电路带反电势负载时的工作情况工作情况此时，整流电路直流电压的平衡方程为此时，整流电路直流电压的平衡方程为 （3-203-20）式中，式中，。为电动机的反电动势为电动机的反电动势 负载平均电流负载平均电流I Id d所引起的各种所引起的各种电压降，包括：电压降，包括：n n变压器的电阻压降变压器的电阻压降 n n电枢电阻压降电枢电阻压降n n由重叠角引起的电压降由重叠角引起的电压降 晶闸管本身的管压降，它基本晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。上是一
29、恒值。系统的两种工作状态：系统的两种工作状态：电流连续工作状态电流连续工作状态 电流断续工作状态电流断续工作状态第32页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载时的工作情况可控整流电路带反电势负载时的工作情况 转速与电流的机械特性关系式为转速与电流的机械特性关系式为 1)电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性 在电机学中，已知直流电动机的反电动势为（3-21）可根据整流电路电压平衡方程式（3-20），得（3-22）（3-23）图3-18 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性其机械特性是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。调节 角，即可调节电动机的转速。O
30、na1a2a3a3a2a1Id(RB+RM+)IdCe3XB2p第33页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载时的可控整流电路带反电势负载时的工作情况工作情况2)2)电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性当负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流当负载减小时，平波电抗器中的电感储能减小，致使电流不再连续，此时其机械特性也就呈现出非线性。不再连续，此时其机械特性也就呈现出非线性。电动机的实际空载反电动势都是 。时为：。主电路电感足够大，可以只考虑电流连续段，完全按线性处理。当低速轻载时，可改用另一段较陡的特性来近似处理
31、，等效电阻要大一个数量级。当Id减小至某一定值Id min以后，电流变为断续，这个 是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。图3-19 电流断续时电动势的特性曲线断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OIdminId(0.585U2)(U2)2第34页/共60页3.5 可控整流电路带反电势负载可控整流电路带反电势负载时的工作情况时的工作情况电流断续时电动机机械特电流断续时电动机机械特电流断续时电动机机械特电流断续时电动机机械特性的特点：性的特点：性的特点：性的特点：图3-20 电流断续时电动势的特性曲线电流断续时理想空载转速抬高。机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。随着
32、a 的增加，进入断续区的电流值加大。断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OIdminId(0.585 U2)(U2)2Oa3a2a1Id分界线断续区连续区a5a4E0E图3-21 考虑电流断续时不同 时反电动势的特性曲线 1 a 2 a 3 a 460 第35页/共60页3.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路引言引言带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点：适用于适用于低电压低电压、大电流大电流的场合。的场合。多重化整流电路的特点：多重化整流电路的特点：在采用相同器件时可达到更大的功率。在采用相同器件时可达到更大的功率。可减少交流侧输入电流
33、的谐波或提高功率因数，从可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，从而减小对供电电网的干扰。而减小对供电电网的干扰。第36页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路电路结构的特点电路结构的特点电路结构的特点电路结构的特点图3-22 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路。二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。平衡电抗器是为保证两组三相半波整流电路能同时导电。与三相桥式电路相比，双反星形电路的输出电流可大一倍。第37页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可
34、控整流电路整流电路绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势消除直流磁通势如图可知，虽然两组相电流的瞬时值不同，但是平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。图3-23 双反星形电路，=0时两组整流电压、电流波形ttud1uaubuciaud2iaucuaubucOtOOtOId12Id16Id12Id16第38页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路接平衡电抗器的原因：接平衡电抗器的原因：接平衡电抗器的原因：接平衡电抗器的原因：当电压平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流。两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等。两个星形的中点n1和n2间的
35、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，称为环流环流或平衡电流平衡电流。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%2%以内。第39页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路六相半波整流电路六相半波整流电路六相半波整流电路：只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通角为60o，平均电流为Id/6。当=0o时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U
36、2略大些。因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用。平衡电抗器的作用：平衡电抗器的作用：使得两组三相半波整流电路同时导电。对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理的关键。第40页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路平平衡衡电电抗抗器器使使得得两两组组三三相相半半波波整整流流电电路路同同时时导导电电的的原理分析原理分析原理分析原理分析：图3-24 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形图3-25 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况平衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电位差，它补偿了ub和ua的电动势差，使得ub和ua
37、两相的晶闸管能同时导电。（3-23）（3-24）时，ubua，VT6导通，此电流在流经LP时，LP上要感应一电动势up，其方向是要阻止电流增大。可导出Lp两端电压、整流输出电压的数学表达式如下：upud1,ud2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub第41页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路原理分析原理分析原理分析原理分析(续续续续)：图3-24 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形图3-25 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况虽然，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6和VT1同时导通。时间
38、推迟至ub与ua的交点时，ub=ua，。之后ubub，电流才从VT6换至VT2。此时VT1、VT2同时导电。每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电。upud1,ud2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub第42页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路由上述分析以可得：由上述分析以可得：图3-24 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值。波形如图3-24 a。（3-25）谐波分析分析详见P63-
39、P64。ud中的谐波分量比直流分量要小得多，且最低次谐波为六次谐波。直流平均电压为：u,uupd1d2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub第43页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路 =30=30 、=60=60 和和和和 =90=90 时时时时输输输输出出出出电电电电压压压压的的的的波波波波形形形形分析分析分析分析图3-26当 =30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形分析输出波形时，可先求出ud1和ud2波形，然后根据式（2-98）做出波形(ud1+ud2)/2。输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度减小
40、了，脉动频率加大一倍，f=300Hz。电感负载情况下，移相范围是90。电阻负载情况下，移相范围为120。90=。60=。30=udududtOtOtOuaubucucuaububucucuaububucucuaub第44页/共60页3.6.1带平衡电抗器的双反星形可控带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电路整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为:UUd d=1.17=1.17 U U2 2 coscos 将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出以下结论：三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两组三相半波并联，且后者需用平衡电抗器。当U2相等时，
41、双反星形的Ud是三相桥的1/2，而Id是单相桥的2倍。两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样，ud和id的波形形状一样。第45页/共60页3.6.2 多重化整流电路多重化整流电路概述：概述：整整流流装装置置功功率率进进一一步步加加大大时时，所所产产生生的的谐谐波波、无无功功功功率率等等对对电电网网的的干干扰扰也也随随之之加加大大，为为减减轻轻干干扰扰，可可采用采用多重化整流电路多重化整流电路。原理：按照一定的规律将两个或更多的相同结构的整流电路 进行组合得到。目标：移项多重联结减少交流侧输入电流谐波。第46页/共60页3.6.2 多重化整流电路多重化整流电路1)1)移相多重联结移相多
42、重联结移相多重联结移相多重联结图3-27 并联多重联结的12脉波整流电路有并联多重联结和串联多重联结。可减少输入电流谐波，减小输出电压中的谐波并提高纹波频率，因而可减小平波电抗器。使用平衡电抗器平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。2个三相桥并联而成的12脉波整流电路脉波整流电路。第47页/共60页3.6.2 多重化整流电路多重化整流电路移相移相移相移相3030 构成的串联构成的串联构成的串联构成的串联2 2重联结电路重联结电路重联结电路重联结电路图3-28 移相30串联2重联结电路 图3-29 移相30串联2重联结电路电流波形整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成相位相差30、大小相等的
43、两组电压。该电路为12脉波整流电路。星形三角形0a)b)c)d)ia1Id180360ia2iab2iAIdiab2tttt000Id2333Id33IdId323(1+)Id323(1+)Id33Id13第48页/共60页本章小结本章小结1.1.可可控控整整流流电电路路，重重点点掌掌握握：电电力力电电子子电电路路作作为为分分段段线线性性电电路路进进行行分分析析的的基基本本思思想想、三三相相半半波波可可控控整整流流电电路路和和三三相相全全控控桥桥式式整整流流电电路路的的原原理理分分析析与与计计算算、各各种种负负载载对对整整流流电电路路工工作情况的影响；作情况的影响；2.2.与整流电路相关的一些
44、问题，包括：与整流电路相关的一些问题，包括：(1)(1)变变压压器器漏漏抗抗对对整整流流电电路路的的影影响响，重重点点建建立立换换相相压压降降、重重叠叠角角等等概概念念，并并掌掌握握相相关关的的计计算算，熟熟悉悉漏漏抗抗对对整整流流电电路路工作情况的影响。工作情况的影响。(2)(2)整整流流电电路路的的谐谐波波分分析析，重重点点掌掌握握谐谐波波的的概概念念、各各种种整整流流电路产生谐波情况的定性分析。电路产生谐波情况的定性分析。第49页/共60页 本章小结本章小结3.3.晶闸管直流电动机系统的工作情况，重点掌握各种状态时系统的特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等。4.4.大功率可控整流电路
45、的接线形式及特点，熟悉双反星形可控整流电路的工作情况，建立整流电路多重化的概念。第50页/共60页图图图图3-23-2 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=30=30=30=30 时的波形时的波形时的波形时的波形=30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac第51页/共60页图图图图3-33-3 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=60=60=60=60
46、时的波形时的波形时的波形时的波形tttt=60u2uaubucOOOOuGudiVT1第52页/共60页图图图图3-7 3-7 三相桥式全控整流电路带电阻三相桥式全控整流电路带电阻三相桥式全控整流电路带电阻三相桥式全控整流电路带电阻负载负载负载负载a a=0=0=0=0 时的波形时的波形时的波形时的波形u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt=0iVT1uVT1第53页/共60页图图图图3-8 3-8 三相桥式全控整流电路带电阻三相桥式全控整流电路带电阻三相桥式全控整流
47、电路带电阻三相桥式全控整流电路带电阻负载负载负载负载a a=30=30=30=30 时的波形时的波形时的波形时的波形ud1ud2=30iaOtOtOtOtuduabuacuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1第54页/共60页图图图图3-9 3-9 三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电阻负载阻负载阻负载阻负载a a=60=60=60=60 时的波形时的波形时的波形时的波形=60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabu
48、acuaubucOtt1OtOtuVT1第55页/共60页图图图图3-10 3-10 三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电三相桥式全控整流电路带电阻负载阻负载阻负载阻负载a a=90=90=90=90 时的波形时的波形时的波形时的波形ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1第56页/共60页图图图图3-11 3-11 三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感负载负载负载负载a a=0=0=0=0 时的波形
49、时的波形时的波形时的波形ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua=0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1第57页/共60页图图图图3-12 3-12 三相桥式全控整流电路带阻三相桥式全控整流电路带阻三相桥式全控整流电路带阻三相桥式全控整流电路带阻感负载感负载感负载感负载a a=30=30=30=30 时的波形时的波形时的波形时的波形ud1=30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc第58页/共60页图图图图3-13 3-13 三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感三相桥式全控整流电路带阻感负载负载负载负载a a=90=90=90=90 时的波形时的波形时的波形时的波形=90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT1第59页/共60页