第五章整流电路1.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,第五章：整流电路,5.1 整流器的性能指标,5.2 单相相控整流电路,5.3 三相相控整流电路,5.4 大容量相控整流电路,5.5 相控整流电路的换相压降,5.6 整流电路的谐波分析,5.7 有源逆变电路,5.8 晶闸管相控电路的驱动控制,5.9,PWM,整流电路,第五章：整流电路,整流电路；交流转换为直流,按照输入交流电源的相数:,单相、三相和多相整流电路；,按电路中组成的电力电子器件控制特性:,不可控、半控和全控整流电路；,根据整流电路的结构形式,:半波、全波和桥式整流电路等类型。,相控整流电路:电压可调；,二极管整流电路,:,电压固定；,整流电路的类型,：,5.1 整流器的性能指标,（1）输出的,直流电压,大小可以控制；,（2）输出直流侧电压和交流侧电流中的纹波都必须限制在,允许范围,内；,（3）整流器的,效率,要高。,利用电力电子器件的可控开关特性把交流电能,变为直流电能的整流电路构成的系统称为,整流器,。,2、整流器电路性能和控制方式必须满足的要求：,1、定义：,5.1 整流器的性能指标,整流器的输出电压是脉动的，其中除了有主要的直流成分外，,还有一定的交流谐波成分。定义整流器的输出电压的交流纹波有,效值,U,H,与直流平均值,U,D,之比为电压纹波系数,u,。,即,1、电压纹波系数,u,（5.1.1）,如果直流输出电压有效值用,U,表示，则 ，因此有：,若第,n,次谐波峰值为,U,nm,则定义,U,nm,与,U,D,之比为电压脉动系数,S,n,，,（5.1.3）,（5.1.2）,2、电压脉动系数,Sn,5.1 整流器的性能指标,整流电路输入端为各次谐波电流之和。,输入电流总畸变率,THD（Total Harmonic Distortion）,又称谐波因数,HF（Harmonic Factor），,是指除基波电流以外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比，即,3、输入电流总畸变率,THD,（5.1.4）,式中,I,sn,为,n,次谐波电流有效值。,4、输入功率因数,PF,定义交流电源输入有功功率平均值,P,与其视在功率,S,之比为输入,功率因数,PF（Power factor）,即,对于的正弦波，谐波电流在一个周期内的平均功率为零，只有基波电流,I,s1,形成有功功率,上式中,1,是输入电压与输入电流基波分量之间的相位角。则,称为基波位移因数(或基波功率因数)，于是输入功率因数为:,（5.1.5）,（5.1.6）,上式表明：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素,共同决定。,1,越小，基波功率因数 越大，相应的,PF,也越大。另一方面，输入电流总畸变率,THD,越小，功率因数,PF,也越大。,4、输入功率因数,PF(,续),（5.1.7）,中 称为基波因数，且有,所以,式,（5.1.6）,第五章：整流电路,5.1 整流器的性能指标,5.2 单相相控整流电路,5.3 三相相控整流电路,5.4 大容量相控整流电路,5.5 相控整流电路的换相压降,5.6 整流电路的谐波分析,5.7 有源逆变电路,5.8 晶闸管相控电路的驱动控制,5.9,PWM,整流电路,在单相相控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度,称为控制角,(,或移相角,),，晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角，用,表示。,5.2.1,单相半波相控整流电路,图,5.2.1,单相半波可控整流,1.电阻性负载,（5.2.2）,5.2.1,单相半波相控整流电路,上式(5.2.3)表明，只要改变控制角,(,即改变触发时刻)，就可以改变整流输出电压的平均值，达到相控整流的目的。,1.电阻性负载时参数计算：,根据波形图5.2.1(,b)，,可求出整流输出电压平均值为：,移相范围：,整流输出电压,U,d,的平均值从最大值变,化到零时，控制角,的变化范围为移相范围。,当,=0,时，,U,d,=0.45U,2,为最大值,，,当,=,时，,U,d,=0,。,这种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。,单相半波相控整流电路带电阻性负载时移相范围为,。,图,5.2.1,单相半波可控,整流波形图,5.2.1,单相半波相控整流电路,1.电阻性负载时参数计算（续）：,图,5.2.1,单相半波可控,整流波形图,根据有效值的定义，整流输出电压的有效值为,（5.2.4）,那么，整流输出电流的平均值,I,d,和有效值,I,分别为,电流的波形系数,K,f,为,（5.2.7）,（5.2.5）,（5.2.6）,上式,(5.2.7),表明，控制角,越大，波形系数,K,f,越大。,5.2.1,单相半波相控整流电路,1.电阻性负载时参数计算（续）：,图,5.2.1,单相半波可控,整流原理,（5.2.8）,如果忽略晶闸管,T,的损耗，则变压器二次侧输出的有功功率为,电源输入的视在功率为,（5.2.10）,（5.2.9）,从上式可知，功率因数是控制角,的函数，且越,大，相控整流输出电压越低，功率因数,PF,越小。,当,=0,时，,PF=0.707,为最大值。这是因为电路的输出电流中不仅存在谐波，而且基波电流与基波电压(即电源输入正弦电压)也不同相，即是使电阻性负载，,PF,也不会等于1。,电路的功率因数,5.2.1,单相半波相控整流电路,2.电感性负载,（等效为电感,L,和电阻,R,串联）,图5.2.3 感性负载单相半波可控整流电路及其波形,工作原理,2.电感性负载,5.2.1,单相半波相控整流电路,感性负载上的输出电压平均值,U,d,为,故,（5.2.11）,（5.2.12）,（5.2.13）,式,(5.2.13),表明,感性负载上的电压平均值等于负载电阻上的电压平均值。,由于负载中存在电感，使负载电压波形出现负值部分，晶闸管的流通角,变大，且负载中,L,越大，,越大，输出电压波形图上负压的面积越大，从而使输出电压平均值减小。在大电感负载,LR,的情况,下，负载电压波形图中正负面积相近，即不论,为何值，,都有,2.电感性负载（大电感）,5.2.1,单相半波相控整流电路,图,5.2.4,LR,时不同,时的电流波形,2.电感性负载（大电感）,5.2.1,单相半波相控整流电路,大电感负载时输出平均电压为零，解决的办法是在负载两端并联续流二极管,D,，,如图,5.2.5(,a),所示。,图,5.2.5,大电感负载接续流管的单相,半波整流电路及电流电压波形,在电源电压正半周，负载电流由晶闸管导通提供；,电源电压负半周时，续流二极管,D,维持负载电流；,因此负载电流是一个连续且平稳的直流电流。大电感负载时，负载电流波形是一条平行于横轴的直线，其值为,I,d,；,晶闸管与续流管承受的最大电压均为,5.2.1,单相半波相控整流电路,2.电感性负载（大电感）参数计算,若设,T,和,D,分别为晶闸管和续流二极管在一个周期内的导通角，,则容易得出晶闸管的电压平均值为,流过续流二极管的电流平均值为,流过晶闸管和续流管的电流有效值分别为,（5.2.17）,（5.2.14）,（5.2.15）,（5.2.16）,1）优点：,线路简单，调整方便；,2）缺点：,（1）输出电压脉动大，负载电流脉动大（电阻性负载时）。,（2）整流变压器次级绕组中存在直流电流分量，使铁芯磁化，变压器容量不能充分利用。若不用变压器，则交流回路有直流电流，使电网波形畸变引起额外损耗。,3）应用：,单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场合。,3、单相半波可控整流电路特点：,5.2.1,单相半波相控整流电路,5.2.2 单相桥式相控整流电路,1、阻性负载,图,5.2.6,单相全控桥式整流电路,带电阻性负载的电路与工作波形,（,的移相范围是0180,理论上）,工作原理分析：,5.2.2 单相桥式相控整流电路,1、阻性负载参数计算：,3）输出电流的平均值和有效值分别为,2）整流输出电压的有效值为,即,U,d,为最小值时，,=180，Ud,为最大值时,=0，,所以单相全控,桥式整流电路带电阻性负载时，,的移相范围是0180。,1）整流输出电压的平均值,（5.2.18）,（5.2.19）,（5.2.20）,（5.2.21）,5.2.2 单相桥式相控整流电路,1、阻性负载参数计算：,4）流过每个晶闸管的平均电流为输出电流平均值的一半，即,5）流过每个晶闸管的电流有效值为,（5.2.23）,（5.2.22）,6）晶闸管承受的最大反向电压为,U,2,。,7）在一个周期内每个晶闸管只导通一次，流过晶闸管的电流,波形系数为,（5.2.24）,5.2.2 单相桥式相控整流电路,1、阻性负载参数计算：,9）在一个周期内电源通过变压器两次向负载提供能量，因此负载电流有效值与变压器次级电流有效值,I,2,相同。那么电路的功率因数可以按下式计算,8）负载电流的波形系数为,（5.2.26）,（5.2.25）,5.2.2 单相桥式相控整流电路,、的移相范围相等，均为,0,180,；,、输出电压平均值,U,d,是半波整流电路的倍；,、在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减,小一半；,、功率因数提高了 倍。,通过上述数量关系的分析，,电阻负载时，,对单相全控桥式整流电路与半波整流电路可作如下比较：,单相全波整流的电压、电流比值、功率因数与,的关系曲线,特点：,电感电流不能突变；,电流滞后电压过零。,根据负载中电感量,L,的大小不同，,电路有,4,种可能工况：,二、电感性负载,（一）,L,、,较小，,较大，且,时，负载断流；,（二）当,时，电流临界连续；,（三）,L,、,较大，,较小,且,，电流连续；,（四）,L,、,很大，,w,L,R,，,，,i,D,断流情况,L,较小则,较小，,较大，负载断流，元件的导电角,1.,工作原理：,2.,波形分析,稳态情况波形分析（特征）：,输入电流,i,s,为正弦波，滞后于电源电压的角度为,；相当于电源不经晶闸管而直接对,RL,供电。,负载电流,i,D,是“正弦双半波”；,整流电压直流平均值,（二）当,时，电流临界连续,稳态情况：,（,1,）,波形：,整流电压波形、平均值、元件导通角,等，与,电流临界连续时的相同；,（,2,）特征：,晶闸管电流的初值、终值都不为零,;,负载电流不再是,“,正弦双正半波,”,，任何时刻都大于零；,（三）,R,，,90,，,，电流连续且忽略脉动,5.2.2 单相桥式相控整流电路,2,大电感负载,图,5.2.8,单相全控桥式整流电路带电感性负载电路与波形图,工作原理分析：,电路控制角的,移相范围为,0,/2,(,使输出电压极性不变上正下负）,5.2.2 单相桥式相控整流电路,2,大电感负载,参数计算：,1）在电流连续的情况下整流输出电压的平均值为,2）整流输出电压有效值为,3）晶闸管承受的最大正反向电压为,U,2,。,(0,90),(5.2.27),(5.2.28),4）在一个周期内每组晶闸管各导通,180,，两组轮流导通，,变压器次级中的电流是正负对称的方波，电流的平均值,I,d,和,有效值,I,相等，其波形系数为。,5.2.2 单相桥式相控整流电路,2,大电感负载,参数计算：,5）在电流连续的情况下整流输出电流的平均值为,(5.2.29),(5.2.30),单相全控桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，,变压器次级中电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，,变压器的利用率高。,在大电感负载情况下，,接近,/2,时，输出电压的平均值接,近于零，负载上的电压太小。且理想的大电感负载是不存在的，,故实际电流波形不可能是一条直线，而且在,/2,（,/2,），,电流就出现断续。电感量越小，电流开始断续的,值就越小。,6）结论：,图5.2.9 单相全控桥式整流电路带反电势负载电路与波形图,3,反电势负载工作原理,5.2.2 单相桥式相控整流电路,反电动势负载：,对于可控整流电路来说，被充电的蓄电池、电容器、正在运行的直流电动机的电枢（电枢旋转时产生感应电动势,E,）,等本身是一个直流电压的负载。,图5.2.9 单相全控桥式整流电路,带反电势负载电路波形图,3反电势负载工作原理,5.2.2 单相桥式相控整流电路,导电角,时，整流电流波形出现断流。其波形如图,5.2.9(,c),所示，图中的,为停止导电角。也就是说与电阻负载时相比，晶闸管提前了,电角度停止导电。,(5.2.31),时，若触发脉冲到来，晶闸管因承受负电压不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当,时刻晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样就要求触发角,。,3反电势负载参数计算,5.2.2 单相桥式相控整流电路,(5.2.33),(5.2.32),1）整流器输出端直流电压平均值,2）整流电流平均值,1大电感负载时的工作情况,5.2.3,单相桥式半控整流电路,图,5.2.10,单相半控桥式整流电路带,大电感负载时的电压、电流波形图,晶闸管在触发时刻被迫换流，二极管则在电源电压过零时自然换流；由于自然续流的作用，整流输出电压,u,d,的波形没有负半波的部分，与全控桥电路带电阻性负载相同。,的移相范围为,0180,，,U,d,、,d,的计算公式和全控桥带电阻性负载时相同；流过晶闸管和二极管的电流都是宽度为,180,的方波且与,无关，交流侧电流为正负对称的交变方波。,工作特点：,1大电感负载时的工作情况,5.2.3,单相桥式半控整流电路,图,5.2.10,单相半控桥式整流电路带,大电感负载时的电压、电流波形图,在实际运行中，当突然把控制角 增大到,180,以上或突然切断触发电路时，会发生正在导通的晶闸管一直导通两个二极管轮导通的失控现象。此时触发信号对输出电压失去了控制作用，失控在使用中是不允许的，为了消除失控，带电感性负载的半控桥式整流电路还需加接续流二极管。,续流二极管的作用：,消除失控,2大电感负载时参数计算,5.2.3,单相桥式半控整流电路,输出电压平均值为,输出电压有效值为,(5.2.36),(5.2.35),5.2.3,单相桥式半控整流电路,在控制角为,时，每个晶闸管一周期内的导通角为 ，续流管的流通角为 ，,2大电感负载时参数计算,流经续流二极管的平均电流和有效电流分别为,(5.2.38),(5.2.37),(5.2.40),(5.2.39),则流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为,第五章：整流电路,5.1 整流器的性能指标,5.2 单相相控整流电路,5.3 三相相控整流电路,5.4 大容量相控整流电路,5.5 相控整流电路的换相压降,5.6 整流电路的谐波分析,5.7 有源逆变电路,5.8 晶闸管相控电路的驱动控制,5.9,PWM,整流电路,1）在,t,1,t,2,期间，相电压比、相都高，如果在,t,1,时刻触发晶闸管,导通，负载上得到相电压,u,A,。,2）在,t,2,t,3,期间，相电压最高，若在,t,2,时刻触发,导通，负载上得到,B,相电压,u,B,，,关断,。,3）在,t,3,t,4,时期间，,C,相电压最高，若在,t,3,刻触发,导通，负载上得到相电压,u,C,，,并关断,。,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载工作原理分析,图,5.3.1,电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形,(,=0,),自然换流点：,t,1,、t,2,和,t,3,时刻距相电压波形过零点30电角度，它是各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应的晶闸管因承受反压，不能触发导通，所以把它叫做自然换流点。（,对于每一个晶闸管，承受正向电压最大的一相导通）,在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控制角,的起点，即该处,=0（,注意：这与单相可控整流电路是不同的,而非从晶闸管承受正向电压那一瞬时作为起点）。,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载工作原理分析,图,5.3.1,电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形,(,=0,),5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载工作原理分析,当,=30,时，,u,d,、,i,d,波形临界连续。,当,=150,时，整流输出电压为零。,在,30,时，输出电压和电流波形将不再连续；,在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之间的电流转移是在瞬间完成的；,负载上的电压波形是相电压的一部分；,晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而不是相电压。,整流输出电压的脉动频率为,H,Z,(,脉波数,m=3),。,结论：,图,5.3.2,三相半波相控整流,=18,、,60,时的波形图,随,增加输出电压将逐步将减小。,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载数量关系,若,A,相电源输入相电压,，,B,、,C,相相应滞后 则有如下数量关系：,式中,为整流变压器二次侧相电压有效值。,(5.3.1),当,30,时，负载电流连续，各相晶闸管每周期,轮流导电,120,，即导通角,T,=120,。,输出电压平均值为,当,=0,时整流输出电压平均值,d,最大。增大,，,U,d,减小，当,=150,时，,U,d,=0,。,所以带电阻性负载的三相,半波相控整流电路的,移相范围为,0150,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载数量关系,(5.3.1),当,30,时，负载电流断续，,输出电压平均值,d,为,(4)晶闸管承受的最大反向电压为电源线电压峰值，,即,，,最大正向电压为电源相电压，即 。,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、电阻性负载数量关系,(5.3.4),（5）负载电流的平均值,流过每个晶闸管的平均电流,（负载周期为,，,晶闸管为 ）,流过每个晶闸管的电流有效值为,(5.3.5),(5.3.3),(5.3.6),5.3.1,三相半波相控整流电路,1、大电感负载,(1)在,30,时，,u,d,的波形与电阻性负载时相同。,(2)30,时,u,d,波形出现部分负压。,(3)尽管,30，,由于大电感负载的作用，仍然使各相晶闸管导通120，保证了电流的连续。,电路特点：,图5.3.3,大电感负载的三相半波整流电路及波形,续流二极管,接续流二极管,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、大电感负载数量关系,流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为,当,=0,时,U,d,最大,，,当,=90,时，,U,d,=0。,因此，大电感负载时，,三相半波整流电路的移相范围为090,。,整流输出电压平均值,u,d,为,（注意,=150,对应,t=180,）,(5.3.8),(5.3.7),(5.3.9),5.3.1,三相半波相控整流电路,1、大电感负载接续流二极管时,4）续流二极管在一周期内导通三次，其导通角,D,=3(30)。,1）,u,d,的波形与纯电阻性负载时一样，,U,d,的计算公式也一样。,图5.3.3,大电感负载的,三相半波整流电路,2）负载电流,i,d,=i,T1,+i,T2,+i,T3,+i,D,。,3）一周期内晶闸管的导通角,T,=150。,5.3.1,三相半波相控整流电路,1、大电感负载接续流二极管时,图5.3.3,大电感负载的,三相半波整流电路,（,5.3.13,）,5）流过晶闸管的平均电流和有效电流分别为,6）流过续流管的平均电流和,有效电流分别为,（,5.3.10,）,（,5.3.11,）,（,5.3.12,）,5.3.2,三相桥式相控整流电路,共阴极组的自然换流点(,=0),在,t,1,、t,、t,时刻，分别,触发,、,、,晶闸管。,共阳极组的自然换流点(,=0),在,t,、t,、t,时刻，分别,触发,、,、,晶闸管。,晶闸管的导通顺序为：,1,2,3,4,5,6,。,图,5.3.4,三相桥式相控整流电路,带电阻负载 时的情况,1、,电阻性负载工作原理,2、,三相桥式全控整流电路的特点,5.3.2,三相桥式相控整流电路,（,l,）,每个时刻均需,2,个不同组的晶闸管同时导通，形,成向负载供电的回路，且不能为同一相的晶闸管；（,对于每一个晶闸管，承受正向电压最大的一相导通，承受负向电压最小即最负的一相导通）,（2）对触发脉冲的要求：6个晶闸管的触发脉冲按,u,g1,u,g2,u,g3,u,g4,u,g5,u,g6,的顺序（相位依次差60）,分别触发晶闸管,1,2,3,4,5,6,；,共阴极组,1,、,3,、,5,的触发脉冲依次相差120，,共阳极组,、,、,的触发脉冲也依次差 120,同一相的上下两个桥臂，即,T,1,与,T,4,，T,3,与,T,6,，T,5,与,T,2,脉冲相差180；,2、,三相桥式全控整流电路的特点,5.3.2,三相桥式相控整流电路,宽脉冲触发：,使脉冲宽度大于,60,(一般取,80,100,);,双脉冲触发：,用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差,60,，脉宽一般为,20,30,。,（3）全控桥触发脉冲类型：,（4）带电阻负载时三相桥式全控整流电路角,的移相范围是,120,。,3、,三相桥式全控整流,电路,不同时工作原理,5.3.2,三相桥式相控整流电路,=30,时工作波形：,图5.3.5 三相桥式相控整流电路,带电阻负载,=30,时的情况,3、,三相桥式全控整流,电路,不同时工作原理,5.3.2,三相桥式相控整流电路,=60,时工作波形：,图5.3.6 三相桥式相控整流电路,带电阻负载,=60,时的情况,5.3.2,三相桥式相控整流电路,=90,时工作波形：,图5.3.7 三相桥式相控整流电路,带电阻负载,=90,时的情况,3、,三相桥式全控整流,电路,不同时工作原理,4、,三相桥式全控整流电路参数计算,5.3.2,三相桥式相控整流电路,2）当,60,时，负载电流不连续，整流输出电压的平均值为,1）当,60,时，负载电流连续，负载上承受的是线电压设其表达式为 ，在 内积分上、下限为 和 。因此当控制角为时，整流输出电压的平均值为,（,5.3.14,）,（,5.3.15,）,晶闸管承受的最大正、反向峰值电压为,5、大电感负载,5.3.2,三相桥式相控整流电路,图5.3.8 带大电感负载的,三相全控桥式 整流电路及,=0,时的电流电压波形,1）=0,时工作波形,电路移相范围为09,0,5、大电感负载,5.3.2,三相桥式相控整流电路,图5.3.9 带大电感负载的三相全控桥式整流电路在,=30、90,时的电流电压波形,2）=30、90,时工作波形,6、大电感负载参数计算,5.3.2,三相桥式相控整流电路,在,0,90,范围内负载电流连续，负载上承受的是线电压，设其表达式为 ，而线电压超前于相电压,30,，在内 积分上、下限为 和 。因此当控制角为,时：,(5.3.16),1）整流输出电压的平均值为,（,0,90,）,2）负载电流平均值为,(5.3.17),5.3.2,三相桥式相控整流电路,三相全控桥式整流电路中，晶闸管换流只在本组内进行，每隔,120,换流一次，即在电流连续的情况下，每个晶闸管的导通角,T,=120,。,因此,3）流过晶闸管的电流平均值和有效值,(5.3.18),(5.3.19),4）流进变压器次级的电流有效值为,5）晶闸管承受的最大电压为,(5.3.20),6、大电感负载参数计算,第五章：整流电路,5.1 整流器的性能指标,5.2 单相相控整流电路,5.3 三相相控整流电路,5.4 大容量相控整流电路,5.5 相控整流电路的换相压降,5.6 整流电路的谐波分析,5.7 有源逆变电路,5.8 晶闸管相控电路的驱动控制,5.9,PWM,整流电路,1.,带平衡电抗器的双反星形相控整流电路工作原理,5.4 大容量相控整流电路,图,5.4.1,带平衡电抗器的双反星形,相控整流电路及其波形图,2、带平衡电抗器的双反星形相控整流电路数量关系,5.4 大容量相控整流电路,(5.4.4),图,5.4.1(,a),中如果正、负整流组输出电流和在周期内连续，则,T,1,、,T,3,、,T,5,和,T,4,、,T,6,、,T,2,的导电角都为 ，在控制角,=,0,时,U,d1,、u,d2,相差6,0,即,则：,(5.4.3),(5.4.5),从上面的关系式可知，,如果负载中有大电感,(),，三次谐波很难流入负载，三次谐波电压产生的三次谐波电流只在两组半波整流电路中流动，称之为环流。,5.4 大容量相控整流电路,(5.4.8),2、带平衡电抗器的双反星形相控整流电路数量关系,根据图 5.4.1(,b),得到整流输出电压瞬时值为,将式（5.4.3）、（5.4.4）代入上式得,如果控制角为,，,输出直流电压平均值为,(5.4.6),输出直流电压平均值为,(5.4.7),3,、平衡电抗器,工作原理：,由于平衡电抗器 的接入，瞬时电压差 加在电抗,器两端，当 时，,，使 降低 后接入负载，,使 升高 后接入负载，电感使两组整流桥输出到负载,的电压达到平衡，正、负两组同时导电，故称之为平衡电,抗器。,5.4,大容量相控整流电路,2.,带平衡电抗器的双反星形相控整流电路数量关系,由式,由于每组三相半波整流电流是负载电流的,1/2,，故晶闸管的选择和变压器二次绕组额定容量的确定只要按,I,d,/2,计算即可。流过晶闸管和变压器二次绕组的电流相同，在电感性负载时都是方波，其等效值为,晶闸管承受的最大正反向电压的计算，与三相半波时相同。关于变压器所流过的电流其二次绕组与三相半波时相同，一次绕组则与三相桥式相同。,（,5.4.9,）,可知，输出电压中的谐波阶次,n,为,6k,，,k=1,2,3.,，,n=6,12,18.,，,最低谐波为,6,次谐波，其值仅为直流平均值,的,2,35,。,（,5.4.6,）,5.4,大容量相控整流电路,3,、,结论,（,4,）两种电路中晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系,一样，,u,d,和,i,d,的波形形状一样。,将双反星形电路与三相桥式电路进行比较：,（,1,）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，同时有两相导电，变压器磁路平衡，不存在直流磁化问题；,（,2,）当,U,2,相等时，双反星形的,U,d,是三相桥的,1/2,，而,I,d,是,单相桥的,2,倍；,（,3,）每一整流器件承担负载电流,I,d,的一半，整流器件流过电流的有效值在电感性负载时为,0.289 I,d,，,所以与其他整流电路相比，提高了整流器件承受负载的能力；,