整流电路39节.pptx

电力电子技术电子教案第2章整流电路目录2.3 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的影响2.4 2.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路2.5 2.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数2.6 2.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路2.7 2.7 整流电路的有源逆变工作状态整流电路的有源逆变工作状态（自学）（自学）2.8 2.8 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统（自学）（自学）2.9 2.9 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制 本章小结本章小结2.3 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 LB B表示以三相半波为例，结论可推广 VT1换相至VT2的过程：因a a、b b两相均有漏感，故i ia a、i ib b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i ik k。i ik k=i ib b是逐渐增大的，而i ia a=I Id d-i ik k是逐渐减小的。当ik k增大到等于I Id d时，i ia a=0=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 2.3 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的影响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表示表示 换换相相过过程程中中，整整流流电电压压ud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应的的两两个相电压的平均值个相电压的平均值 （2-30）换换相相压压降降与与不不考考虑虑变变压压器器漏漏感感时时相相比比，ud平平均均值值降降低低的的多多少（以少（以B相为例讨论）相为例讨论）（2-31）2.3 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的影响换相重叠角换相重叠角g g的计算的计算（2-32）由上式得：由上式得：（2-33）进而得出：进而得出：（2-34）2.3 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的影响当当 时，时，于是，于是（2-35）（2-36）g g 随其它参数变化的规律：随其它参数变化的规律：（1）Id越大则越大则g g 越大；越大；（2）XB越大越大g g 越大；越大；（3）当）当 90 时，时，越小越小g g 越大。越大。2.3 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：（1）出现换相重叠角出现换相重叠角g g，整流输出电压平均值整流输出电压平均值Ud降低。降低。（2）整流电路的工作状态增多；整流电路的工作状态增多；（3）晶闸管的晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。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有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。2.4 2.4 电容滤波的不可控整流电路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电容滤波的单相不可控整流电路 在在交交直直交交变变频频器器、不不间间断断电电源源、开开关关电电源源、微微机机、电电视视机等家电产品中等应用场合中，大量应用机等家电产品中等应用场合中，大量应用1.工作原理及波形分析工作原理及波形分析图2-26电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a)电路b)波形（注i2与i相同）2.4.1 2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 基本工作过程：基本工作过程：在在u2正正半半周周过过零零点点至至w wt=0期期间间，因因u2-E1(-15V)，V5又又重重新新导导通通。使使V7、V8截截止，输出脉冲终止。止，输出脉冲终止。脉脉冲冲前前沿沿由由V4导导通通时时刻刻确确定定，脉脉冲冲宽宽度度与与反反向向充充电电回回路时间常数路时间常数R11C3有关有关电电路路的的触触发发脉脉冲冲由由脉脉冲冲变变压压器器TP二二次次侧侧输输出出，其其一一次次绕组接在绕组接在V5集电极电路中集电极电路中 2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路2.锯锯齿齿波波的的形形成成和和脉脉冲冲移相环节移相环节电路组成电路组成锯锯齿齿波波电电压压形形成成的的方方案案较较多多，如如采采用用自自举举式式电电路路、恒恒流流源电路等源电路等恒恒流流源源电电路路方方案案，由由V1、V2、V3和和C2等元件组成等元件组成 V1、VS、RP2和和R3为一为一 恒流源电路恒流源电路图2-55 同步信号为锯齿波的触发电路的工作波形 2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路 工作原理：工作原理：V2截止时，恒流源电流截止时，恒流源电流I1c对电容对电容C2充电，充电，调节调节RP2，即改变即改变C2的恒定充电电流的恒定充电电流I1c，可见可见RP2是是 用来调节锯齿波斜率的。用来调节锯齿波斜率的。V2导导通通时时，因因R4很很小小故故C2迅迅速速放放电电，ub3电电位位迅迅速速降降到到零伏附近零伏附近V2周周期期性性地地通通断断，ub3便便形形成成一一锯锯齿齿波波，同同样样ue3也也是是一一个锯齿波个锯齿波 2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路射极跟随器V3的作用是减小控制回路电流对锯齿波电压ub3的影响V4基极电位由锯齿波电压、控制电压uco、直流偏移电压up三者作用的叠加所定如果uco=0，up为负值时，b4点的波形由uh+确定当uco为正值时，b4点的波形由uh+确定M点是V4由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前沿加up的目的是为了确定控制电压uco=0时脉冲的初始相位pupu 2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路三相全控桥时的情况三相全控桥时的情况:接接感感性性负负载载电电流流连连续续时时，脉脉冲冲初初始始相相位位应应定定在在 =90；如如果果是是可可逆逆系系统统，需需要要在在整整流流和和逆逆变变状状态态下下工工作作，要要求求脉脉冲冲的的移移相相范范围围理理论论上上为为180（由由于于考考虑虑 min和和b bmin，实实际际一一般般为为120），由由于于锯锯齿齿波波波波形形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180，例例如如240，此此时时，令令uco=0，调调节节up的的大大小小使使产产生生脉脉冲冲的的M点点移移至至锯锯齿齿波波240 的的中中央央（120 处处），相相应应于于 =90 的位置。的位置。如如uco为为正正值值，M点点就就向向前前移移，控控制制角角 90，晶晶闸闸管管电电路路处处于逆变状态。于逆变状态。2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路3 同步环节同步环节 同同步步要要求求触触发发脉脉冲冲的的频频率率与与主主电电路路电电源源的的频频率率相相同同且且相相位位关关系确定系确定锯齿波是由开关锯齿波是由开关V2管来控制的管来控制的V2开开关关的的频频率率就就是是锯锯齿齿波波的的频频率率由由同同步步变变压压器器所所接接的的交交流流电电压决定压决定V2由由导导通通变变截截止止期期间间产产生生锯锯齿齿波波锯锯齿齿波波起起点点基基本本就就是是同同步步电电压由正变负的过零点压由正变负的过零点V2截截止止状状态态持持续续的的时时间间就就是是锯锯齿齿波波的的宽宽度度取取决决于于充充电电时时间间常常数数R1C1 2.9.1 2.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路4.双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路内双脉冲电路 V5、V6构成构成“或或”门门当当V5、V6都导通时，都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出都截止，没有脉冲输出只要只要V5、V6有一个截止，都会使有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出导通，有脉冲输出第一个脉冲由本相触发单元的第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角对应的控制角 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）三相桥式全控整流电路的情况三相桥式全控整流电路的情况 2.9.2 2.9.2 集成触发器集成触发器v可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便v晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路 目前国内常用的有目前国内常用的有KJ系列和系列和KC系列，下面以系列，下面以KJ系列为例系列为例KJ004 与分立元件的锯齿波移相触发电路相似与分立元件的锯齿波移相触发电路相似 分分为为同同步步、锯锯齿齿波波形形成成、移移相相、脉脉冲冲形形成成、脉脉冲冲分分选选及及脉脉冲冲放放大大几个环节几个环节图2-56 KJ004电路原理图 2.9.2 2.9.2 集成触发器集成触发器完完整整的的三三相相全全控控桥桥触触发发电路电路 3个 KJ004集成 块 和 1个KJ041集 成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可图2-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路 2.9.2 2.9.2 集成触发器集成触发器KJ041内部是由内部是由12个二极管构成的个二极管构成的6个或门个或门也也有有厂厂家家生生产产了了将将图图2-57全全部部电电路路集集成成的的集集成成块块，但但目目前应用还不多。前应用还不多。模拟与数字触发电路模拟与数字触发电路以以上上触触发发电电路路为为模模拟拟的的，优优点点：结结构构简简单单、可可靠靠，缺缺点点：易易受受电电网网电电压压影影响响，触触发发脉脉冲冲不不对对称称度度较较高高，可可达达3 4，精度低，精度低数数字字触触发发电电路路：脉脉冲冲对对称称度度很很好好，如如基基于于8位位单单片片机机的数字触发器精度可达的数字触发器精度可达0.7 1.5 2.9.3 2.9.3 触发电路的定相触发电路的定相触触发发电电路路的的定定相相触触发发电电路路应应保保证证每每个个晶晶闸闸管管触触发发脉脉冲冲与与施施加加于于晶晶闸闸管管的的交交流流电电压压保保持持固固定定、正正确确的相位关系的相位关系措施：措施：同同步步变变压压器器原原边边接接入入为为主主电电路路供供电电的的电电网网，保保证证频频率率一一致致触触发发电电路路定定相相的的关关键键是是确确定定同同步步信信号号与与晶晶闸闸管管阳阳极极电电压压的关系的关系图2-58 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图2.9.3 2.9.3 触发电路的定相变压器同步触发电路的定相变压器同步同同步步要要求求触触发发脉脉冲冲的的频频率率与与主主电电路路电电源源的的频频率率相相同同且且相相位位关系确定关系确定变变压压器器接接法法：主主电电路路整整流流变变压压器器为为D,y-11联联结结，同同步步变变压压器器为为D,y-11,5联结联结 图图2-59 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 2.9.3 2.9.3 触发电路的定相触发电路的定相表表2-4三相全控桥各晶闸管的同步电压三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用（采用图图2-59变压器接法时变压器接法时）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb 2.9.3 2.9.3 触发电路的定相触发电路的定相v为为防防止止电电网网电电压压波波形形畸畸变变对对触触发发电电路路产产生生干干扰扰，可可对对同同步步电电压压进进行行R-C滤滤波波，当当R-C滤滤波波器器滞滞后后角角为为60 时时，同同步步电电压压选选取取结结果如表果如表2-5所示所示表表2-5 三相桥各晶闸管的同步电压（有三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后滤波滞后60）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc 2.9.3 2.9.3 触发电路的定相光耦检测同步触发电路的定相光耦检测同步光隔离一般采用光耦合器图1-25光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型 本章小结本章小结主要内容及要求主要内容及要求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、单单相相全全控控桥桥式式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工作情况的影响；路工作情况的影响；2.电电容容滤滤波波的的不不可可控控整整流流电电路路的的工工作作情情况况，重点了解其工作特点；重点了解其工作特点；本章小结本章小结3与整流电路相关的一些问题，包括：与整流电路相关的一些问题，包括：（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，熟熟悉悉漏抗对整流电路工作情况的影响。漏抗对整流电路工作情况的影响。（2）整整流流电电路路的的谐谐波波和和功功率率因因数数分分析析，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电路路产产生生谐谐波波情情况况的的定定性性分分析析，功功率率因因数数分分析析的的特特点点、各各种种整整流流电电路路的的功功率率因因数分析。数分析。4 大功率可控整流电路的接线形式及特点，熟悉双大功率可控整流电路的接线形式及特点，熟悉双反星反星 形可控整流电路的工作情况，建立整流电路形可控整流电路的工作情况，建立整流电路多重化的概念。多重化的概念。本章小结本章小结5.可控整流电路的有源逆变工作状态。可控整流电路的有源逆变工作状态。6用用于于晶晶闸闸管管可可控控整整流流电电路路等等相相控控电电路路的的驱驱动动控控制，即晶闸管的触发电路。制，即晶闸管的触发电路。作业：P98-99：23、30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 返回返回 图2-26电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a)电路 b)波形 返回返回 图图2-27d d、q q 与与w wRC的关系曲线的关系曲线 返回返回 图2-28电容滤波的单相不可控整流电路输出电压与输出电流的关系 返回返回 图2-29感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a）电路图 b）波形 返回返回 图2-30电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形 返回返回 图2-31电容滤波的三相桥式整流电路当w wRC等于和小于 时的电流波形a）w wRC=b）w wRC 返回返回 图2-32考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形a）电路原理图 b）轻载时的交流侧电流波形 c）重载时的交流侧电流波形 返回返回 图2-33a=0时，m脉波整流电路的整流电压波形 返回返回 图2-34三相全控桥电流连续时，以n为参变量的与a 的关系 返回返回 图2-35带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 返回返回 图2-36双反星形电路，a=0时两组整流电压、电流波形 返回返回 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 返回返回 图2-38平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况 返回返回 图2-39当a=30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形 返回返回 图2-40并联多重联结的12脉波整流电路 返回返回 图2-41移相30串联2重联结电路 返回返回 图2-42移相30串联2重联结电路电流波形 返回返回 图2-43单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形 返回返回 图2-54同步信号为锯齿波的触发电路 返回返回 图2-55 同步信号为锯齿波的触发电路的工作波形 返回返回 图2-56KJ004电路原理图 返回返回 图2-57三相全控桥整流电路的集成触发电路 返回返回 图2-58三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图 返回返回 图2-59同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 返回返回