第02章 整流电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章,整流电路,2.1,单相可控整流电路,2.2,三相可控整流电路,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,2.4,电容滤波的不可控整流电路,2.5,整流电路的谐波和功率因数,2.6,大功率可控整流电路,2.7,整流电路的有源逆变工作状态,2.9,相控电路的驱动控制,本章小结,1,整流电路的分类：,按组成的器件可分为,不可控,、,半控,、,全控,三种。,按电路结构可分为,桥式电路,和,零式电路,。,按交流输入相数分为,单相电路,和,多相电路,。,按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为,单拍电路,和,双拍电路,。,整流电路：,出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。,2,2.1,单相可控整流电路,2.1.1,单相半波可控整流电路,2.1.2,单相桥式全控整流电路,2.1.3,单相全波可控整流电路,2.1.4,单相桥式半控整流电路,3,2.1.1,单相半波可控整流电路,电阻负载,1,）带电阻负载的工作情况,变压器,T,起变换电压和电气隔离的作用。,电阻负载的特点,：电压与电流成正比，两者波形相同。,Single Phase Half Wave Controlled Rectifier,图,2-1,单相半波可控整流电路及波形,w,t,T,VT,R,0,u,2,u,VT,u,d,i,d,p,2p,a,q,0,0,0,u,1,w,t,w,t,w,t,w,t,1,u,2,u,g,u,d,u,VT,4,VT,的,a,移相范围为,180,通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为,相位控制方式,，简称,相控方式,。,触发延迟角,：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用,a,表示,也称,触发角,或,控制角,。,导通角,：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用,表示,基本数量关系,直流输出,电压平均值,为,2.1.1,单相半波可控整流电路,电阻,5,2),带阻感负载的工作情况,阻感负载的特点,：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。,讨论负载阻抗,角,j,、,触发角,a,、,晶闸管导通角,的关系。,(,略,),2.1.1,单相半波可控整流电路,阻感,避免,U,d,过小，需加续流二极管,图,2-2,带阻感负载的,单相半波电路及其波形,0,0,0,i,d,0,0,q,a,+,+,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,p,2p,w,t,1,u,2,u,g,u,d,u,VT,6,当,u,2,过零变负时，,VD,R,导通，,u,d,为零，,VT,承受反压关断。,L,储存的能量保证了电流,i,d,在,L-R-VD,R,回路中流通，称为,续流,。,数量关系,(,i,d,近似恒为,I,d,）,2.1.1,单相半波可控整流电路,阻感,p-a,图,2-4,单相半波带阻感负载,有续流二极管的电路及波形,i,d,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,p,2p,w,t,1,u,2,u,d,u,VT,w,t,i,VT,i,VDR,I,d,I,d,p+a,7,VT,的,a,移相范围为,180,。,简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯,直流磁化,。,实际上很少应用此种电路。,分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。,单相半波可控整流电路的特点,2.1.1,单相半波可控整流电路,8,9,2.1.2,单相桥式全控整流电路,1),带电阻负载的工作情况,工作原理及波形分析,VT,1,和,VT,4,组成一对桥臂，在,u,2,正半周承受电压,u,2,，,得到触发脉冲即导通，当,u,2,过零时关断。,VT,2,和,VT,3,组成另一对桥臂，在,u,2,正半周承受电压,-,u,2,，,得到触发脉冲即导通，当,u,2,过零时关断。,Single Phase Bridge,Contrelled,Rectifier,i,d,p,a,图,2-5,单相全控桥式,带电阻负载时的电路及波形,w,t,u,d,i,2,w,t,w,t,i,d,u,VT1,4,u,d,(,i,d,),10,2.1.2,单相桥式全控整流电路,数量关系,a,角的移相范围为,180,。,向负载输出的平均电流值为：,流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：,11,2.1.2,单相桥式全控整流电路,流过晶闸管的电流有效值：,变压器二次测电流有效值,I,2,与输出直流电流,I,有效值相等：,由以上两式得：,不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量,S,=,U,2,I,2,。,12,2.1.2,单相桥式全控整流电路,2,）带阻感负载的工作情况,假设负载,电感很大,，负载电流,i,d,连续且波形近似为一水平线。,u,2,过零变负时，晶闸管,VT,1,和,VT,4,并不关断,(,电感作用仍有电流,),。,至,t,=,+,a,时刻，,VT,2,和,VT,3,两管,施加触发脉冲,、导通。,VT,2,和,VT,3,导通后，,VT,1,和,VT,4,承受反压关断，流过,VT,1,和,VT,4,的电流迅速转移到,VT,2,和,VT,3,上，此过程称,换相,，亦称,换流,。,图,2-6,单相全控桥带,阻感负载时的电路及波形,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,u,d,i,d,u,VT1,4,i,VT1,4,i,VT2,3,i,2,I,d,I,d,I,d,I,d,和图,2-5,不同,因为此时,VT2,、,VT3,是导通的,13,2.1.2,单相桥式全控整流电路,数量关系,晶闸管移相范围为,90,。,晶闸管导通角,与,a,无关，均为,180,。,电流的平均值和有效值：,变压器二次侧电流,i,2,的波形为正负各,180,的矩形波，其相位由,a,角决定，有效值,I,2,=,I,d,。,晶闸管承受的最大正反向电压均为,。,14,2.1.2,单相桥式全控整流电路,3,）带反电动势负载时的工作情况,在,|,u,2,|,E,时，才有晶闸管承,受正电压，有导通的可能。,在,a,角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。,导通之后，,u,d,=,u,2,，,i,d,=(,u,d,-,E,)/,R,，,直至,|,u,2,|=,E,，,i,d,即降至,0,使得,晶闸管关断，此后,u,d,=,E,。,与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度,停止导电，,称为停止导电角，,i,d,O,E,u,d,I,d,O,w,t,a,q,d,图,2-7,单相桥式全控整流,电路接反电动势,电阻负载时的电路及波形,w,t,15,2.1.2,单相桥式全控整流电路,当,30,的波形,负载电流,断续,，晶闸管导通角小于,120,。,a,=60,a,=60,O,u,d,w,t,u,2,u,G,u,a,u,b,u,c,i,VT1,w,t,w,t,w,t,p/6+a,p,29,当,a,=0,时，,U,d,最大，为 。,整流电压平均值的计算,a,30,时，负载电流连续，有：,a,30,时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,2.2.1,三相半波可控整流电路,30,U,d,/,U,2,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,U,d,/,U,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,2.2.1,三相半波可控整流电路,31,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（,a,=60,时,），即,2.2.1,三相半波可控整流电路,32,2,）阻感负载,特点：阻感负载，,L,值很大，,i,d,波形基本平直。,a,30,时：整流电压波形与电阻负载时相同。,a,30,时（,a,=60,时的波形）。,u,a,过零时，,VT,1,不关断，直到,VT,2,的脉冲到来，才换流（,u,d,波形中出现负的部分）。,i,d,波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将,i,d,近似为一条水平线。,移相范围,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,a,u,VT1,u,d,w,t,u,a,u,b,u,c,i,d,w,t,w,t,w,t,w,t,i,c,i,b,i,a,u,ac,w,t,u,ac,u,ab,2.2.1,三相半波可控整流电路,33,数量关系,由于负载电流连续，可求出,U,d,为：,U,d,/,U,2,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，,U,d,/,U,2,与,a,的关系将介于曲线,1,和,2,之间，如曲线,3,。,2.2.1,三相半波可控整流电路,三相半波可控整流电路,U,d,/,U,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,34,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。,2.2.1,三相半波可控整流电路,35,2.2.2,三相桥式全控整流电路,三相桥是应用最为广泛的整流电路,共阴极组：,135,共阳极组：,462,图,2-17,三相桥式,全控整流电路原理图,导通顺序：,123456,36,1,）电阻负载：,移相范围,120,当,a,60,时，,u,d,波形均连续，对于电阻负载，,i,d,波形与,u,d,波形形状一样，也连续,波形图：,a,=0,（,图,2,18,）,a,=30,（,图,2,19,）,a,=60,（,图,2,20,）,当,a,60,时，,u,d,波形每,60,中有一段为零，,u,d,波形不能出现负值,波形图：,a,=90,（,图,2,21,）,2.2.2,三相桥式全控整流电路,37,图,2-18,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=0,时的波形,u,2,u,d1,u,d2,u,2L,u,d,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,w,t,1,0,0,0,0,a,=0,i,VT1,u,VT1,w,t,w,t,w,t,w,t,u,a,u,b,u,c,38,图,2-19,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a=30,时的波形,a,=30,0,0,0,0,u,d1,u,d2,u,d,u,VT1,w,t,w,t,w,t,w,t,i,a,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,w,t,1,u,a,u,b,u,c,39,图,2-20,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a=60,时的波形,O,O,O,w,t,w,t,w,t,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ac,u,ac,u,ab,a,=60,u,d1,u,d2,u,d,u,VT1,u,a,u,b,u,c,w,t,1,40,图,2-21,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a=90,时的波形,0,0,0,0,0,w,t,u,d1,u,d2,u,d,w,t,w,t,w,t,w,t,i,d,i,VT1,i,a,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,a,=90,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,41,晶闸管及输出整流电压的情况,如表,2,1,所示,时 段,I,II,III,IV,V,VI,共阴极组中导通的晶闸管,1,1,3,3,5,5,共阳极组中导通的晶闸管,6,2,2,4,4,6,整流输出电压,u,d,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,2.2.2,三相桥式全控整流电路,变压器,a b c,共阴极组,1 3 5,共阴极组,4 6 2,请参照图,2,18,42,（,2,）对触发脉冲的要求：,按,1-2-3-4-5-6,的顺序，相位依次差,60,。,共阴极组,1,、,3,、,5,的脉冲依次差,120,，共阳极组,4,、,6,、,2,也依次差,120,。,同一相的上下两个桥臂,，,即,14,，,36,，,52,，脉冲相差,180,。,三相桥式全控整流电路的,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。,2.2.2,三相桥式全控整流电路,43,电阻性负载,触发角,=0,相电,压波,形,负载,电压,波形,触发,脉冲,时序,SCR,导通,顺序,44,双窄脉冲触发,单宽脉冲触发,三相桥式全控整流电路触发方式,按管子同时导通的顺序成对地施加触发脉冲,1,1,3,3,5,5,1,1,3,6,2,2,4,4,6,6,2,2,基本脉冲,添补脉冲,2.2.2,三相桥式全控整流电路,45,（,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。,2.2.2,三相桥式全控整流电路,1,1,3,3,5,5,1,1,3,6,2,2,4,4,6,6,2,2,基本脉冲,添补脉冲,（,3,）,u,d,一周期脉动,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,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）,46,a,60,时（,a,=0,图,2,22,；,a,=30,图,2,23,）,u,d,波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。包括：,各晶闸管的通断情况,输出整流电压,u,d,波形,晶闸管承受的电压波形,2),阻感负载,移相范围,90,区别在于：得到的负载电流,i,d,波形不同。,当电感足够大的时候,，,i,d,的波形可近似为一条水平线,。,2.2.2,三相桥式全控整流电路,47,图,2-22,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a=0,时的波形,0,0,0,0,a,=0,w,t,1,u,d1,u,d2,u,d,w,t,w,t,i,d,i,VT1,u,c,u,a,u,b,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,2,u,2L,w,t,w,t,48,图,2-23,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a=30,时的波形,a,=30,0,0,0,0,u,d1,u,d2,u,d,w,t,w,t,i,d,i,a,w,t,w,t,w,t,1,u,c,u,a,u,b,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,49,2),阻感负载,移相范围,90,a,60,时（,a,=90,图,2,24,）,阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。,电阻负载时，,u,d,波形不会出现负的部分。,阻感负载时，,u,d,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,。,2.2.2,三相桥式全控整流电路,50,图,2-24,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a=90,时的波形,a,=90,u,ac,u,ab,u,ac,0,0,0,u,d1,u,d2,u,d,w,t,u,VT1,w,t,w,t,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,c,u,a,u,b,w,t,1,51,3),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,60,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：,I,d,=,U,d,/,R,2.2.2,三相桥式全控整流电路,52,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：,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,I,d,时有所不同,，接反电势阻感负载时的,I,d,为：,式中,R,和,E,分别为负载中的电阻值和反电动势的值。,2.2.2,三相桥式全控整流电路,53,i,k,=,i,b,逐渐增大，,i,a,=,I,d,-,i,k,。,当,i,k,增大到等于,I,d,时，,i,a,=0,，,VT,1,关断,换流过程结束。,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,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,L,B,表示。,现以三相半波为例,结论推广。,VT,1,换相至,VT,2,的过程：,因为漏感，,i,a,、,i,b,不能突变。,VT,1,和,VT,2,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,i,k,。,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,u,d,i,d,w,t,0,0,g,i,c,i,a,i,b,i,c,i,a,I,d,u,a,u,b,u,c,a,w,t,54,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠,角,换相过程持续的时间，用电角度,g,表示。,换相过程中，整流电压,u,d,为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。,换相压降,与不考虑变压器漏感时相比，,u,d,平均值降低的多少（阴影部分）。,（,*,）,55,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠角,g,的计算（由*式）,由上式得：,进而得出：,56,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,当 时，于是,g,随其它参数变化的规律,：,（,1,）,I,d,越大则,g,越大；,（,2,）,X,B,越大,g,越大；,（,3,）当,a,90,时，,越小,g,越大。,57,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,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,注：,单相全控桥电路中，环流,i,k,是从,-,I,d,变为,I,d,。,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。,电路形式,单相全波,m=2,单相全桥,m=2,三相半波,m=3,三相全桥,m=6,m,脉波整流电路,58,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,变压器漏感对整流电路影响的一些结论,:,出现,换相重叠角,g,，,整流输出电压平均值,U,d,降低。,整流电路的,工作状态增多,。,晶闸管的,d,i/,d,t,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,d,i/,d,t,。,换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的,d,u/,d,t,，,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。,59,2.4,电容滤波的不可控整流电路,2.4.1,电容滤波的单相不可控整流电路,2.4.2,电容滤波的三相不可控整流电路,在交,直,交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中，大量应用。,最常用的是,单相桥,和,三相桥,两种接法。,由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为,二极管整流电路,。,60,2.4.1,电容滤波的单相不可控整流电路,常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及的微机、电视机等家电产品中。,1,）工作原理及波形分析,基本工作过程,：,在,u,2,正半周过零点至,w,t,=0,期间，因,u,2,E,M,b,）,两电动势同极性,E,M,E,G,c,）,两电动势反极性，形成短路,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低,的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。,2.7.1,逆变的概念,103,3),逆变产生的条件,单相全波电路代替上述发电机,图,2-45,单相全波电路的整流和逆变,2.7.1,逆变的概念,电动机输出电功率,u,10,u,d,u,20,u,10,a,0,0,w,t,I,d,i,d,U,d,E,M,a,i,d,=,i,VT1,+,i,VT2,i,VT1,i,VT2,i,VT1,u,10,u,d,u,20,u,10,0,0,w,t,I,d,i,d,|,U,d,|,p,/2,，,使,U,d,为,负值,。,半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压,u,d,不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。,欲实现有源逆变，只能采用,全控,电路。,2.7.1,逆变的概念,105,2.7.2,三相桥整流电路的有源逆变工作状态,逆变和整流的区别：控制角,不同,0,p,/2,时，电路工作在,整流,状态。,p,/2,p,/2,时的控制角用,p-,=,b,表示，,b,称为,逆变角,。,逆变角,b,和控制角,a,的计量方向相反，其大小自,b,=0,的起始点,向左方,计量。,三相桥式电路工作于有源逆变状态，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,2-46,所示。,106,图,2-46,三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形,2.7.2,三相桥整流电路的有源逆变工作状态,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,a,u,b,u,c,u,2,u,d,0,w,t,0,b,=,p,/3,w,t,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,w,t,1,w,t,2,w,t,3,b,=,p,/4,b,=,p,/6,b,=,p,/3,b,=,p,/4,b,=,p,/6,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,107,输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即,每个晶闸管导通,2,p,/3,，,故流过晶闸管的电流有效值为：,从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：,当逆变工作时，由于,E,M,为负值，故,P,d,一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。,在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：,有源逆变状态时各电量的计算：,108,2.7.3,逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败（逆变颠覆）,逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路,短路,，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成,顺向串联,，形成很大,短路电流,。,触发电路工作不可靠，造成脉冲丢失、脉冲延迟等。,晶闸管发生故障，,失去正常通断能力,。,交流电源发生异常现象，如断电、缺相、或电压过低,。,换相的裕量角不足，晶闸管不能可靠关断,。,1),逆变失败的原因,为了保证逆变电路的正常工作，必须选用可靠的触发器，正确选择晶闸管的参数，减小电路中,du/de,和,di/dt,的影响，以免发生误导通逆变角,不能等于零，而且不能太小，必须控制在某一允许的最小角度内。,109,换相重叠角的影响：,图,2-47,交流,侧电抗对逆变换相过程的影响,b,g,时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。,u,d,0,0,i,d,w,t,w,t,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,p,b,g,b g,i,VT3,i,VT3,i,VT2,i,VT1,i,VT2,如果,b,g,时，该通的,V,T1,关断，该断的（,V,T3),不能关断，最终导致逆变失败。,110,2),确定,最小逆变角,b,min,的依据,d,晶闸管的关断时间,t,q,折合的电角度,g,换相重叠角,q,安全裕量角,t,q,大的可达,200300ms,，,折算到电角度约,4,5,。,随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。,主要针对脉冲不对称程度（一般可达,5,）。,值约取为,10,。,2.7.3,逆变失败与最小逆变角的限制,逆变时允许采用的最小逆变,角,b,应等于,b,min,=,d,+,g,+,q,111,g,换相重叠角的确定：,查阅有关手册,整流电压,整流电流,变压器容量,短路电压比,U,k,%,g,220V,800A,240kV,。,A,5,%,15,20,参照,整流时,g,的计算方法,根据逆变工作时 ，并设 ，上式可改写成,b,min,一般取,30,35,。,2.7.3,逆变失败与最小逆变角的限制,112,2.9,相控电路的驱动控制,2.9.1,同步信号为锯齿波的触发电路,2.9.2,集成触发器,（略）,2.9.3,触发电路的定相,（略）,113,2.9,相控电路的驱动控制,引言,相控电路：,晶闸管可控整流电路，通过控制触发,角,a,的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。,相控电路的驱动控制,为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角,a,的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。,晶闸管相控电路，习惯称为,触发电路,。,大、中功率的变流器广泛应用的是,晶体管触发电路,，其中以,同步信号为锯齿波的触发电路,应用最多。,114,2.9.1,同步信号为锯齿波的触发电路,输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲。,三个基本环节：,脉冲的形成与放大,、,锯齿波的形成和脉冲移相,、,同步环节,。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。,图,2-54,同步信号为锯齿波的触发电路,115,G,K,图,2-54,同步信号为锯齿波的触发电路,116,+15V,控制电压,脉冲,形成,G,K,脉冲输出,脉冲,放大,1),脉冲形成环节,-15V,117,脉冲前沿由,V,4,导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数,R,11,C,3,有关。,电路的触发脉冲由脉冲变压器,TP,二次侧输出，其一次绕组接在,V,8,集电极电路中。,u,b4,=0.7V,时,，,V,4,导通，,A,点电位迅速由,15V,降至,1V,，由于,C,3,两端电压不能突变，所以,V5,基极电位降为,-30V,，,V5,立即截止，其集电极电压上升，使,V,7,、,V,8,导通，,输出触发脉冲,。,同时,C3,经,VD4,、,V4,放电并经,+15V,、,R11,反向充电，,V5,基极电压上升，当大于,-15V,时，,V5,又重新导通，,V7,、,V8,截止，脉冲终止。,u,b4,=0,时，,V,4,截止。,+15V,经,R,11,供给,V,5,很大的基极电流，,V,5,饱和导通，其集电极电压为,-15V,。,V,7,、,V,8,截止，,无脉冲,输出。,C,3,被充电到接近于,30V,。,118,锯齿波电压形成的方案较多，如采用,自举式电路,、,恒流源电路,等；本电路采用恒流源电路：由,V,1,、,V,2,、,V,3,和,C,2,等元件组成,2),锯齿波的形成,V3,恒流源电路,V,2,截止时,：恒流源对,C,2,充电，其,电压线性上升,，上升的斜率由充电电流决定（,RP,2,调节,I,1C,）,V,2,导通时：,C,2,快速放电,。,V,3,发射极输出锯齿波。,119,采用叠加原理分析：,2),脉冲移相,120,3),同步环节,同步,要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。,锯齿波是由开关,V,2,管来控制的。,V,2,开关的频率就是,锯齿波的频率,由同步变压器所接的交流电压决定。,V,2,由导通变截止期间产生锯齿波,锯齿波起点,基本就是同步电压由正变负的过零点。,V,2,截止状态持续的时间就是,锯齿波的宽度,取决于充电时间常数,R,1,C,1,。,2.9.1,同步信号为锯齿波的触发电路,121,4),双窄脉冲形成环节,内双脉冲电路,V,5,、,V,6,构成“或”门,当,V,5,、,V,6,都导通时，,V,7,、,V,8,都截止，没有脉冲输出。,只要,V,5,、,V,6,有一个截止，都会使,V,7,、,V,8,导通，有脉冲输出。,第一个脉冲由本相触发单元的,u,co,对应的控制角,产生。,隔,60,的第二个脉冲是由滞后,60,相位的后一相触发单元产生（通过,V,6,）。,2.9.1,同步信号为锯齿波的触发电路,三相全控桥整流电路,122,本章小结,可控整流电路，重点掌握：电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；,电容滤波的不可控整流电路的工作情况，重点了解其工作特点；,与整流电路相关的一些问题，包括：,(1),变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况的影响。,(2),整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整流电路的功率因数分析。,123,大功率可控整流电路的接线形式及特点，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。,可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。,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，了解可逆电力拖动系统的工作情况，建立环流的概念。,用于晶闸管的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法。,本章小结,124,