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1、第三章三相可控整流电路ppt第1页，本讲稿共76页2.2 三相可控整流电路2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路第2页，本讲稿共76页交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广。三相可控整流电路三相可控整流电路引言引言第3页，本讲稿共76页 看一下利用二极管作整流元看一下利用二极管作整流元件的不可控整流电路件的不可控整流电路 。变压器。变压器原边接成三角形，副边接成星形，原边接成三角形，副边接成星形，副边有一个公共零点副边有一个公共零点“0”“
2、0”，它，它与负载一端相联与负载一端相联 ，所以三相，所以三相半波电路又称三相零式电路。半波电路又称三相零式电路。虚线画出相电压虚线画出相电压u ua a、u ub b、u uc c对零点对零点的电压波形，它们相位各差的电压波形，它们相位各差 120120。并画出了副边线电压。并画出了副边线电压 u uabab、u uacac波形。波形。2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路首先补充介绍首先补充介绍 三相半波不可控整流电路三相半波不可控整流电路第4页，本讲稿共76页 二极管在阳极电压高于阴极电压时导通，相反情况下二极管在阳极电压高于阴极电压时导通，相反情况下阻断。因此只有在相电压
3、的瞬时值为正时，整流二极管才阻断。因此只有在相电压的瞬时值为正时，整流二极管才可能导通。由于二极管的阴极连在一起作为输出，因此，可能导通。由于二极管的阴极连在一起作为输出，因此，在三个二极管中，只有正电压最高的一相所接的二极管才在三个二极管中，只有正电压最高的一相所接的二极管才能导通，其余两只必然受到反压而被阻断。能导通，其余两只必然受到反压而被阻断。关于关于“三相半波不可控整流电路三相半波不可控整流电路”的分析的分析(依前图依前图)第5页，本讲稿共76页 例如，在例如，在t=30-150t=30-150区间，区间，a a相的正电相的正电压压u ua a最高，与最高，与a a相相连的相相连的V
4、D1VD1导通，导通，VD1VD1导通后，导通后，忽略忽略VD1VD1管压降，则管压降，则d d点电位即为点电位即为u ua a，这时，这时u ua a电电位最高位最高 ，接在，接在b b相的相的VD2VD2和接在和接在c c相的相的VD3VD3二极二极管的阳极电位都低于阴极，因而承受反向电管的阳极电位都低于阴极，因而承受反向电压被阻断。压被阻断。第6页，本讲稿共76页第7页，本讲稿共76页 在在t=150-270t=150-270区间，区间，b b相电位相电位 u ub b最高，则最高，则VD2VD2导通，由于导通，由于VD2VD2导通，导通，d d点电位即为点电位即为u ub b，VD1V
5、D1、VD3VD3承受反承受反压而阻断，压而阻断，VD1VD1承受电压为电线电压承受电压为电线电压u uabab，VD3VD3承受电压承受电压为线电压为线电压u ucbcb。同理，在同理，在270-390270-390区间，区间，c c相电位最高，相电位最高，VD3VD3导通，导通，VD1VD1、VD2VD2、承受反压阻断，、承受反压阻断，VD1VD1端电压为端电压为u uacac，VD2VD2端电压端电压为为u ubcbc。第8页，本讲稿共76页 整整流流电电压压u ud d 在在一一周周期期内内有有三三次次脉脉动动，因因此此，整整流电压的脉动频率是电源频率的三倍。流电压的脉动频率是电源频率
6、的三倍。两个相电压波形的交点，整流管的电流进行交换，这两个相电压波形的交点，整流管的电流进行交换，这叫做叫做“换流换流”（或换相）（或换相）。这交点也就是三相半波可控。这交点也就是三相半波可控整流电路的整流电路的“自然换流点自然换流点”。我我 们们 可可 知知查看图请点击次处查看图请点击次处第9页，本讲稿共76页2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路1)电阻负载电阻负载电路的特点电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起共阴极接法。自然换相点自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点自然换相
7、点，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管触发角a的起点，即a=0。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 第10页，本讲稿共76页a=0 时的工作原理分析时的工作原理分析变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由3段组成。=30 的波形（的波形（图2-13）特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。30 的情况（的情况（图2-14）特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。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 第11页，本讲稿共76页图2-13 三相半波可控整流电路，电
8、阻负载，=30时的波形第12页，本讲稿共76页第13页，本讲稿共76页图2-14 三相半波可控整流电路，电阻负载，=60时的波形第14页，本讲稿共76页a=90a=90，a=120a=120时时的整流输出电压波的整流输出电压波形形u ud d a 在特殊点的波形第15页，本讲稿共76页a30时，负载电流连续，有：（2-18）当a=0时，Ud最大，为 。a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：(2-19)整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算第16页，本讲稿共76页Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。图2-15 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1电阻负载
9、2电感负载 3电阻电感负载第17页，本讲稿共76页 负载电流平均值为（2-20）晶闸管电流平均值为：晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即（2-21）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（2-22）触发角移相范围：第18页，本讲稿共76页 3 3、当、当a=150a=150时，整流输出电压为零。可见改变时，整流输出电压为零。可见改变 延迟角延迟角a a，就能控制整流输出电压。，就能控制整流输出电压。4 4、a=0-30 a=0-30范围内范围内 ，整流电压是连续的。，整流电压是连续的。分析所得的结论分析所得的结论1 1、当、当a=0a=0时，自然换相点输
10、出电压最高，时，自然换相点输出电压最高，为三相相电压正半周的包络线。为三相相电压正半周的包络线。2 2、当、当a a角增大时，整流电压随之减小。角增大时，整流电压随之减小。5 5、a=30-150a=30-150范围内，整流电压断续，在进范围内，整流电压断续，在进行整流电压计算时，需分别进行。行整流电压计算时，需分别进行。第19页，本讲稿共76页2）阻感负载）阻感负载特点：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时的波形如图2-16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
11、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。图2-16 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a=60时的波形第20页，本讲稿共76页 当当a a9090以后，电路尽管有很大的电感量，但以后，电路尽管有很大的电感量，但也不能维持输出电压（或电流）连续，而且输出电也不能维持输出电压（或电流）连续，而且输出电压平均值总是零压平均值总是零,下面画出了下面画出了a=120a=120时的输出整流时的输出整流电压波形。电压波形。因此三相半波可控整流电路电感负载时的移相范围因此三相半波可控整流电路电感负载时的移相范围为为9090。a 90a 90后会出现什么情况呢？后
12、会出现什么情况呢？第21页，本讲稿共76页数量关系数量关系负载电流连续：Ud/U2与a成余弦关系，如图2-15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。第22页，本讲稿共76页变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为（2-23）晶闸管的电流为负载电流平均值为：（2-24）晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值（2-25）移相范围第23页，本讲稿共76页 三相半波电路比单相是路整流波形平直，而且三三相半波电路比单相是路整流波形平直，而且三相负荷平衡，在一定范围得到广泛应用。但是从上节分相负荷平衡，在一定范围得到广
13、泛应用。但是从上节分析中了解到，其变压器副方有直流是流分量流过，每相析中了解到，其变压器副方有直流是流分量流过，每相只有只有1/31/3周期导电，变压器利用率低周期导电，变压器利用率低 。在较大功率时应用三相桥式（在较大功率时应用三相桥式（Three-phase Three-phase bridgebridge）整流电路，即三相全波整流电路。）整流电路，即三相全波整流电路。第24页，本讲稿共76页2.2.2 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共阴级组共阳极组导通顺序图2-17 三相桥式全控整流电路原理图第25页，本讲稿共76页共阴极接法与共阳极接法 为了了解
14、三相桥式电路的形成。我们先分为了了解三相桥式电路的形成。我们先分析一下三相半波电路的两种接法：析一下三相半波电路的两种接法：(1)、共阴极接法共阴极接法 (2)、共阳极接法共阳极接法 第26页，本讲稿共76页 三只晶闸管的阴极接在一起与负载相连，输出电压三只晶闸管的阴极接在一起与负载相连，输出电压u ud d相对于变压器公共点相对于变压器公共点“0”“0”是正输出电压，这种接法称为共是正输出电压，这种接法称为共阴极接法，又称为共阴极正组整流电路。阴极接法，又称为共阴极正组整流电路。如果将三只晶闸管阳极接在一起，与负载相连，这种如果将三只晶闸管阳极接在一起，与负载相连，这种接法称共阳极接法，又称
15、为共阳极负组整流电路。接法称共阳极接法，又称为共阳极负组整流电路。什么是共阴极、共阳极接法？第27页，本讲稿共76页 如图，设如图，设b b相晶闸管相晶闸管VT6VT6导通，在导通，在t1t1时时刻对晶闸管刻对晶闸管VT2VT2门极施加脉冲，由于门极施加脉冲，由于c c相最负则相最负则b b相换流到相换流到c c相，同相，同 c c 相相VT2VT2的导通使的导通使VT6VT6（在（在b b相）承受反压而关断，相）承受反压而关断，依次在依次在t2t2外外c c相换流到相换流到a a相。相。第28页，本讲稿共76页 共阳极接法电路工作在交流相电压的负半波共阳极接法电路工作在交流相电压的负半波 ，
16、因此共阳极接法输出相对于变压器公共点，因此共阳极接法输出相对于变压器公共点“0”“0”是负电压，其负载是流是负电压，其负载是流i id2d2在公共零线上的流向与共在公共零线上的流向与共阴极组的负载电流阴极组的负载电流i id1d1相反。共阳极接法的输出电压相反。共阳极接法的输出电压和电流的计算公式与共阴极接法相同。和电流的计算公式与共阴极接法相同。因此因此 我们得出！我们得出！第29页，本讲稿共76页1）三相桥式全控整流电路的形式三相桥式全控整流电路的形式三相桥式全控整流电路 在上图共阳极接法中，如果把共阴极正组整流在上图共阳极接法中，如果把共阴极正组整流电路与共阳极负组整流电路串联起来电路与
17、共阳极负组整流电路串联起来 ，即，即“0”“0”点点连起来，变压器共用一个副方绕组（对应连起来，变压器共用一个副方绕组（对应a a点、点、b b点点和和c c点分别点分别a-aa-a、b-bb-b、c-cc-c连接起来）；如果负载电连接起来）；如果负载电阻阻R R1 1=R=R2 2，则负载电流，则负载电流I Id1d1=I=Id2d2，且流向相反，因此零，且流向相反，因此零线上的平均电流为零。这样零线就变得多余而可线上的平均电流为零。这样零线就变得多余而可以取消以取消。第30页，本讲稿共76页 取取 消消 零零 线线 后后 的的 两两 个个 三三 相相 半半 波波 电电 路路 的的 串串 联
18、联 就就 形形成三相全控桥式电路，如图。成三相全控桥式电路，如图。取消零线后的波形取消零线后的波形第31页，本讲稿共76页2）三相桥式全控整流电路工作原理三相桥式全控整流电路工作原理 虽然两个三相半波可控整流电路串联形成虽然两个三相半波可控整流电路串联形成了三相桥式全控整流电路，但由于零线的取消，了三相桥式全控整流电路，但由于零线的取消，电流回路发生了变化，电路工作情况与三相半电流回路发生了变化，电路工作情况与三相半波情况不完全相同。波情况不完全相同。第32页，本讲稿共76页 为了分析方便，设为了分析方便，设a=0a=0即讨论在自然换流点换流时各晶闸管的工作即讨论在自然换流点换流时各晶闸管的工
19、作过程；电路中晶闸管接其导通顺序编号；共阴极正组晶闸管对应相序过程；电路中晶闸管接其导通顺序编号；共阴极正组晶闸管对应相序a a、b b、c c编号为编号为1 1、3 3、5 5；共阳极负组晶闸管对应相序；共阳极负组晶闸管对应相序a a、b b、c c编号为编号为4 4、6 6、2 2；对相电压波形按其自然换流点在一周期内分为；对相电压波形按其自然换流点在一周期内分为6 6等分，在图中以等分，在图中以-段表示。段表示。电路中晶闸管接其导通顺序编号电路中晶闸管接其导通顺序编号第33页，本讲稿共76页在在段时间内：段时间内：图示为图示为t=30-90t=30-90区间，占区间，占6060相角。由于
20、是共阴极组与共阳相角。由于是共阴极组与共阳极组相串联，因此，总是共阴极正组的一只晶闸管与共阳极负组的极组相串联，因此，总是共阴极正组的一只晶闸管与共阳极负组的一只晶闸管同时导通才能形成电流回路，为了保证在合闸后或在电一只晶闸管同时导通才能形成电流回路，为了保证在合闸后或在电流断续时能形成电流回路，必须对共阴极组和共阳极组该导通的晶流断续时能形成电流回路，必须对共阴极组和共阳极组该导通的晶闸管同时施加门极触发脉冲。闸管同时施加门极触发脉冲。第34页，本讲稿共76页 图画出门极脉冲波形。门极脉冲可用宽度大于图画出门极脉冲波形。门极脉冲可用宽度大于6060的宽脉冲，它使相邻二晶闸管同时存在触发脉的宽
21、脉冲，它使相邻二晶闸管同时存在触发脉冲，可以保证电流回路的形成，或者用双窄脉冲触冲，可以保证电流回路的形成，或者用双窄脉冲触发，即对每一晶闸管一周期内触发两次，其间隔相发，即对每一晶闸管一周期内触发两次，其间隔相差差6060，这也可使同一时刻有两个晶闸管受到触发，这也可使同一时刻有两个晶闸管受到触发，以保证电流回路的形式以保证电流回路的形式.第35页，本讲稿共76页设设在在段段时时间间开开始始t=30t=30时时，将将门门极极触触发发脉脉冲冲送送到到晶晶闸闸管管6 6和和1 1，由由于于共共阴阴极极正正组组这这时时a a相相电电位位最最高高，共共阳阳极极负负组组这这时时b b相相电电位位最最低
22、低，因因此此，共共阴阴极极正正组组a a相相晶晶闸闸管管1 1导导通通，共共阳阳极极负负组组b b相相晶晶闸闸管管6 6导导通通，于于是是a a相相电电流流i ia a经经晶晶闸闸管管11负负载载RR晶晶闸闸管管66相相形形成成回回路路，输输出出电电压压u ud d=u uabab（u uabab为为变变压压器器副副方方线线电电压压），电电流流i ia a=u uabab/R/R，晶晶闸闸管管1 1端端电电压压u uvt1vt1=0=0，一一直直到到段时间结束为止。段时间结束为止。详细分析详细分析第36页，本讲稿共76页 段段时时间间的的结结束束即即为为段段时时间间的的开开始始，其其t=90t
23、=90。在在这这时时，共共阴阴极极组组a a相相电电压压仍仍是是正正，晶晶闸闸管管1 1仍仍保保持持导导通通，但但共共阳阳极极组组是是电电位位最最负负的的已已不不是是b b相相，而而转转为为c c相相，这这时时对对c c相相晶晶闸闸管管2 2触触发发，则则c c相相晶晶闸闸管管2 2导导通通，电电流流从从b b相相换换到到c c相相，由由于于c c相相晶晶闸闸管管2 2的的导导通通将将b b相相晶晶闸闸管管6 6关关断断。这这时时电电流流通通路路为为a a相相晶晶闸闸管管1R1R晶晶闸闸管管2c2c相，输出电压相，输出电压u ud d=u=uac ac a a相电流相电流i ia a=u=ua
24、cac/R/R，晶闸管，晶闸管1 1端电压仍是零。端电压仍是零。在在段时间内段时间内：第37页，本讲稿共76页 共共阴阴组组b b相相电电位位最最高高，在在自自然然换换流流点点，即即t=150t=150，对对b b相相晶晶闸闸管管3 3触触发发后后，b b相相晶晶闸闸管管3 3导导通通，由由于于晶晶闸闸管管3 3的的导导通通使使晶晶闸闸管管1 1关关断断，晶晶闸闸管管1 1承承受受反反压压u uabab，a a相相电电流流i ia a中中断断，电电流流从从 a a相相换换到到b b相相。这这时时共共阳阳极极负负组组电电位位仍仍是是c c 相相最最低低，c c相相晶晶闸闸管管2 2继继续续导导通
25、通，因因此此输输出出电电压压u ud d=u ubcbc。电电流流回回路路为为b b相相晶晶闸闸管管3R3R晶闸管晶闸管2c2c相。相。在在段时间内段时间内：依此类推，在每一依此类推，在每一6060区间，区间，一组继续导通，另一组开始换流。一组继续导通，另一组开始换流。第38页，本讲稿共76页 在在段时间内，段时间内，b b相晶闸管相晶闸管3 3继续导通，继续导通，c c相晶相晶闸管闸管2 2换流给换流给a a相晶闸管相晶闸管4 4，输出，输出u ud d=u=ubaba，晶闸管，晶闸管1 1承受反压承受反压u uabab，变压器，变压器a a相绕组电流相绕组电流i ia a与与段时间的段时间
26、的方向相反。方向相反。段时间，段时间，a a相晶闸管相晶闸管4 4继续导通，继续导通，b b相晶闸相晶闸管管3 3换流给换流给c c相晶闸管相晶闸管5 5，输出，输出u ud d=u=ucaca，a a相绕组相绕组电流电流i ia a 与与段方向相同，晶闸管段方向相同，晶闸管1 1端电压为端电压为u uacac。在在 段时间内段时间内:第39页，本讲稿共76页 段时间，段时间，c c相晶闸管相晶闸管5 5继续导通，继续导通，a a相晶闸管相晶闸管4 4换流给换流给b b相晶闸管相晶闸管6 6；输出；输出u ud d=u=ucbcb，a a相绕组电流相绕组电流i ia a 中中断，晶闸管断，晶闸
27、管1 1端电压为端电压为u uacac。再下去就是重复上述过程。再下去就是重复上述过程。第40页，本讲稿共76页 根根据据上上述述六六段段时时间间的的讨讨论论，输输出出电电压压u ud d 、晶晶闸闸管管1 1端端电压为电压为u uAK1AK1波形示于图波形示于图1.281.28（d d）中，）中，波波 形形第41页，本讲稿共76页 流过晶闸管流过晶闸管1 1的电流的电流i ivr1vr1及变压器及变压器a a相绕电流相绕电流i ia a分别分别示于图示于图1.28(e)1.28(e)、（、（f f）.波形第42页，本讲稿共76页从波形图可以得出下列结论：从波形图可以得出下列结论：（1 1）门
28、极触发脉冲需大于）门极触发脉冲需大于6060的宽脉冲或间隔的宽脉冲或间隔6060的双窄脉冲。共阴极正组每只晶闸管门极脉冲相位差为的双窄脉冲。共阴极正组每只晶闸管门极脉冲相位差为120,120,共阳极组每只晶闸管门极脉冲相位差亦为共阳极组每只晶闸管门极脉冲相位差亦为120120；接在同一相绕组上的两只晶闸管门极脉冲相位差为接在同一相绕组上的两只晶闸管门极脉冲相位差为180180（如如a a相上的晶闸管相上的晶闸管1 1和和4 4）第43页，本讲稿共76页 （3 3）变变压压器器副副方方相相电电流流不不存存在在直直流流分分量量，克克服服了了三三相相半半波波电电路路的的缺点。缺点。（2 2）电流连续
29、时每一只晶闸管在一周期内导通）电流连续时每一只晶闸管在一周期内导通120120，阻断阻断240240。（4 4）每一只晶闸管承受的最大电压为变压器副方线）每一只晶闸管承受的最大电压为变压器副方线电压峰值，如果电路直接由电网供电，就是供电电源线电压峰值，如果电路直接由电网供电，就是供电电源线电压峰值。电压峰值。第44页，本讲稿共76页 （5 5）三相桥式全控整流电路负载电压（电流）的获得）三相桥式全控整流电路负载电压（电流）的获得必须有两只晶闸管同时导通，其中一只晶闸管在共阴极正必须有两只晶闸管同时导通，其中一只晶闸管在共阴极正组，另一只晶闸管在共阳极负组，而且这两只导通的晶闸组，另一只晶闸管在
30、共阳极负组，而且这两只导通的晶闸管不在同一相内，因此负载上的电压是两相电压之差，即管不在同一相内，因此负载上的电压是两相电压之差，即线电压，输出电压脉动频率是电源频率的线电压，输出电压脉动频率是电源频率的6 6倍倍 ，即一周期，即一周期内有内有6 6次脉动。次脉动。第45页，本讲稿共76页图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =0时的波形第46页，本讲稿共76页图2-19 =30第47页，本讲稿共76页图2-20 电阻负载 =60第48页，本讲稿共76页图2-21 电阻负载 =90第49页，本讲稿共76页晶闸管及输出整流电压的情况如表21所示时 段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶
31、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参照图218第50页，本讲稿共76页 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，且不能为同1相器件。（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4
32、，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180。第51页，本讲稿共76页（3）ud一电源周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲n可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发（常用）(5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。第52页，本讲稿共76页2)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况a60 时时（a=0 图222；a=30 图223）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区别在于：得到的负载电流id波形
33、不同。当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。a 60 时（时（a=90图224）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。第53页，本讲稿共76页图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =0时的波形第54页，本讲稿共76页图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =30时的波形第55页，本讲稿共76页图2-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =90时的波形第56页，本讲稿共76页3)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a
34、60 时）的平均值为：（2-26）带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为：（2-27）输出电流平均值为：Id=Ud/R第57页，本讲稿共76页当整流变压器为图2-17中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其有效值为：（2-28）晶闸管电压、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：（2-29）式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。第58页，本讲稿共76页2.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对
35、整流电路的影响考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，该漏感可用一个集中的电感LB表示。现以三相半波为例，然后将其结论推广。VT1换相至VT2的过程：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。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。图2-25 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形第59页，本讲稿共76页换相重叠角换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g g表示。换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电
36、压的平均值。（2-30）换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少。（2-31）第60页，本讲稿共76页换相重叠角g g的计算由上式得：进而得出：第61页，本讲稿共76页当 时，于是（2-35）（2-36）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。第62页，本讲稿共76页 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表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算 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 注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通
37、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63页，本讲稿共76页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: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64页，本讲稿共76页2.4 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数随着电力电子技术的发展，其应用日益广泛，由此带来
38、的谐波(harmonics)和无功(reactive power)问题日益严重，引起了关注。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65页，本讲稿共76页2.5 大功率可控整流电路大功率可控整流电路2.5.1 带平衡电抗器的双反星形带平衡电抗器的双反星形带平衡电抗器的双反星形带平衡电抗器的双反星形 可控整流电路可控整流电路可控整流电路可控整流电路2.5.2 多重化整流电路多重化整流电路第66页，
39、本讲稿共76页引言引言带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点：适用于低电压、大电流的场合。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。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。第67页，本讲稿共76页2.5.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路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。图2-35 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路电路结构的特点电路结构的特点
40、第68页，本讲稿共76页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2-36 双反星形电路，=0时两组整流电压、电流波形第69页，本讲稿共76页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
41、定电流的1%2%以内。第70页，本讲稿共76页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：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1.17U2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71页，本讲稿共76页平衡电抗器使得两组三相半波整流电路同时导电的原原理理分析分析：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u
42、b和ua两相的晶闸管能同时导电。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：（2-97）（2-98）图2-37 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2-38 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况第72页，本讲稿共76页虽然 ，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6和VT1同时导通。时间推迟至ub与ua的交点时，ub=ua，。之后 ub ub，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。原理分析：原理分析
43、：图2-37 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2-38 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况第73页，本讲稿共76页由上述分析以可得：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2-37 a。（2-98）谐波分析分析详见P75-P76。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：图2-37 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第74页，本讲稿共76页 =30、=60 和和 =90 时输出电压的波形分析时输出电压的波形分析分析输出波形时，可先求出ud1和ud
44、2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。图2-39 当 =30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形 第75页，本讲稿共76页整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为:Ud=1.17 U2 cos 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，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76页，本讲稿共76页