36大功率可控整流电路.ppt

3.6 3.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路财炕膘盗讽盂隶负笛跺雨椽恋萄硼遗瞅兄烈今婆苔恿妒淬哎拆坠换杨弛欣36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术带带平平衡衡电电抗抗器器的的双双反反星星形形可可控控整整流流电电路路的的特特点：适用于低电压、大电流的场合点：适用于低电压、大电流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可减减少少交交流流侧侧输输入入电电流流的的谐谐波波或或提提高高功功率率因因数数，从而减小对供电电网的干扰。从而减小对供电电网的干扰。障抛杠汹都断厂釜埠里秧礁釉话艘嘻敲磁胸竿优予讼反叉雾更铆痘肃睫攒36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.6.1 3.6.1 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电解电镀等工业中应用电解电镀等工业中应用低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源带平衡电抗器的双反星形可控整流电路某糟诸惶缠账罩婆建锄嘻乌尹敢佑刀赂瓜俏悍两魏堡纲探焦汽艺两瑶辱蒲36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术电路结构的特点电路结构的特点变变压压器器二二次次侧侧为为两两组组匝匝数数相相同同极极性性相相反反的的绕绕阻阻，分分别别接接成两组三相半波电路。成两组三相半波电路。变变压压器器二二次次侧侧两两绕绕组组的的极极性性相反可消除铁芯的直流磁化。相反可消除铁芯的直流磁化。设设置置电电感感量量为为Lp的的平平衡衡电电抗抗器器是是为为保保证证两两组组三三相相半半波波整流电路能同时导电。整流电路能同时导电。与与三三相相桥桥式式电电路路相相比比，在在采采用用相相同同晶晶闸闸管管的的条条件件下下，双双反反星星形形电电路路的的输输出出电电流流可可大大一倍。一倍。箱纵涧旭疡乃赶秋乌匈阁市距不晒舍头陆惭恨猛菱氯均獭羹拯槛蓖嫁耙钢36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势如何实现？如何实现？如如图图可可知知，虽虽然然两两组组相相电电流流的的瞬瞬时时值值不不同同，但但是是平平均均电电流流相相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。双双反反星星形形电电路路，=0 时时两两组组整整流流电电压压、电电流流波波形形割帖盎细蒋存咙产棘戚陛烷照鹤港牲厚萝膛允更呻抑篓缆襟罩抛锄碧按变36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术接平衡电抗器的原因：接平衡电抗器的原因：两两个个直直流流电电源源并并联联时时，只只有有当当电电压压平平均均值值和和瞬瞬时时值值均均相相等时，才能使负载均流。等时，才能使负载均流。双双反反星星形形电电路路中中，两两组组整整流流电电压压平平均均值值相相等等，但但瞬瞬时时值值不等。不等。两两个个星星形形的的中中点点n1和和n2间间的的电电压压等等于于ud1和和ud2之之差差。该该电电压压加加在在Lp上上，产产生生电电流流ip，它它通通过过两两组组星星形形自自成成回回路路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。不流到负载中去，称为环流或平衡电流。考虑到考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2 ip。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便值足够大，以便限制环流在负载额定电流的限制环流在负载额定电流的1%2%以内。以内。沫秘萌瑚腑力柞月巢恶昏搬剪歧舅馈狰诲丑渠辞隧低黔侧匡辈羚挫黑倚歧36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术双双反反星星形形电电路路中中如如不不接接平平衡衡电电抗抗器器，即即成成为为六六相相半半波波整流电路整流电路：只只能能有有一一个个晶晶闸闸管管导导电电，其其余余五五管管均均阻阻断断，每每管管最最大大导导通通角角为为60o，平均电流为，平均电流为Id/6。当当=0=0o 时，时，Ud为为1.35U2，比三相半波时的，比三相半波时的1.17U2略大些。略大些。六六相相半半波波整整流流电电路路因因晶晶闸闸管管导导电电时时间间短短，变变压压器器利利用用率率低低，极少采用。极少采用。双双反反星星形形电电路路与与六六相相半半波波电电路路的的区区别别有有无无平平衡衡电电抗器。抗器。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。使得两组三相半波整流电路同时导电。对对平平衡衡电电抗抗器器作作用用的的理理解解是是掌掌握握双双反反星星形形电电路路原原理理的的关键。关键。倘处拾撼劝误炒硼既酸沧骤靡燃赛促痒冲疽麦啦贵琳述喝妓畜谁旅飘劈擒36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术由由于于平平衡衡电电抗抗器器的的作作用用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原理分析：的原理分析：平平衡衡电电抗抗器器L Lp p承承担担了了n n1 1、n n2 2间间的的电电位位差差，它它补补偿偿了了u ub b和和u ua a的的电电动动势势差差，使使得得u ub b和和u ua a两两相相的的晶晶闸闸管管能能同同时时导导电。电。时时，u ub b u ua a，VTVT6 6导导通通，此此电电流流在在流流经经L LP P时时，L LP P上上要要感感应应一一电电动动势势u up p，其其方方向向是是要要阻阻止止电电流流增增大大。可可导导出出L Lp p两两端端电电压压、整整流流输输出出电电压压的数学表达式如下：的数学表达式如下：平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况帛卑挫瞄猪霍鲸践忆俺蔬消国糊志缴秦鸦南咸杂谬入厦臂伙峙峙鲸辕判修36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术原理分析原理分析(续续)：虽虽然然 ，但但由由于于Lp的的平平衡衡作作用用，使使得得晶晶闸闸管管VT6和和VT1同同时时导通。导通。时时间间推推迟迟至至u ub b与与u ua a的的交交点点时时，u ub b=u ua a。之之后后 u ub b u ub b，电电流流才才从从VT6换换至至VT2。此此时时变变成成VT1、VT2同时导电。同时导电。每每一一组组中中的的每每一一个个晶晶闸闸管管仍仍按按三三相半波的导电规律而各轮流导电。相半波的导电规律而各轮流导电。平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况灭昏氦烂哉画讽舅饿绽毕么仁帐擒涨田蔫茫础个耘答赣烫棕仆三京淀待匣36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术由上述分析可得：由上述分析可得：平平衡衡电电抗抗器器中中点点作作为为整整流流电电压压输输出出的的负负端端，其其输输出出的的整整流流电电压压瞬瞬时时值值为为两两组组三三相相半半波波整整流流电电压压瞬瞬时时值值的的平平均均值值，见见下下式式，波波形形如如图图a中红色粗线所示。中红色粗线所示。平衡电抗器作用下输出电压的波形和平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衡电抗器上电压的波形沈懒钾织销惮迁酬古态示迅秆科蛹拥篡胃琉弓蔑掩较阑懊卿哼删鞍惦钢盒36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术 =30、=60 和和 =90 时时输输出出电电压压的的波波形形分分析析需需要要分分析析各各种种控控制制角角时时的的输输出出波波形形时时，可可先先求求出出两两组组三三相相半半波波电电路路的的ud1和和ud2波波形形，然然后后根根据据式式（2-98）做做出出波波形形(ud1+ud2)/2。双双反反星星形形电电路路的的输输出出电电压压波波形形与与三三相相半半波波电电路路比比较较，脉脉动动程程度度减减小小了了，脉脉动动频频率率加加大一倍，大一倍，f=300Hz。电电感感负负载载情情况况下下，移移相相范范围围是是90。如如果果是是电电阻阻负负载载，移移相相范范围围为为120。当 =30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形谗苞拣脚敦阮梅凿椽啃瘫炙咨购淌曾瓶迫盟织安七表殃谷霜惰萧衷竹颧虽36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术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:Ud=1.17 U2 cos 将将双双反反星星形形电电路路与与三三相相桥桥式式电电路路进进行行比比较较可可得得出出以下结论：以下结论：（1）三三相相桥桥为为两两组组三三相相半半波波串串联联，而而双双反反星星形形为为两两组组三三相相半半波并联，且后者需用平衡电抗器。波并联，且后者需用平衡电抗器。（2）当当U2相相等等时时，双双反反星星形形的的Ud是是三三相相桥桥的的1/2，而而Id是是单单相相桥的桥的2倍。倍。（3）两两种种电电路路中中，晶晶闸闸管管的的导导通通及及触触发发脉脉冲冲的的分分配配关关系系一一样样，ud和和id的波形形状一样的波形形状一样。殊函讼惯捣靡冉辣仁苯晤坞培馒毛批酿桌培寸罚著还晦店贡蹦逐胀取奔罚36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.6.2 3.6.2 多重化整流电路多重化整流电路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，为为减减轻干扰，可采用多重化整流电路。轻干扰，可采用多重化整流电路。1.移相多重联结移相多重联结并联多重联结的并联多重联结的12脉波整流电路脉波整流电路有并联多重联结和串联多重联结，对于交流输入电流来说，二者效果相同。不仅可减少输入电流谐波，也可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。使用了平衡电抗器来平衡2组整流器的电流，其原理与双反星形电路中是一样的。2个三相桥并联三相桥并联而成的12脉波整流电路脉波整流电路。擞拌讥声交村翌幕宽镶颐原赢困勃挑样规挂姜导验悍转挚却耐犊审野芍曳36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术移移相相30 构构成成的的串串联联2重重联联结结电电路路利用变压器二次绕组接法的不同，使两组三相交流电源间相位错开30，从而使输出整流电压ud在每个交流电源周期中脉动12次，故该电路为12脉波整流电路。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、大小相等的两组电压，接到相互串联的2组整流桥。移相移相30 串联串联2重联结电路重联结电路移相移相30 串联串联2重联结电路电流波形重联结电路电流波形贫遇顷彬冕浦怒虞毒寸醚棵削陈什伦临福鲸疟虹皖兆闲岸熬芦韦倚催酸讣36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术iA基波幅值Im1和n次谐波幅值Imn分别如下：即输入电流谐波次数为12k1，其幅值与次数成反比而降低。该电路的其他特性如下：直流输出电压位移因数cosj j1 1=cos （单桥时相同）功率因数=n n cosj j1 1 =0.9886cos 耕爹责花哮缅险恋底旧矾稻驯娥烛秘攀塞琉钳征乓散航馋弄疥处杨虫适钓36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术利用变压器二次绕阻接法的不同，互相错开20，可将三组桥构成串联串联3重联结电路重联结电路：整流变压器采用星形三角形组合无法移相20，需采用曲折接法。整流电压ud在每个电源周期内脉动18次，故此电路为18脉脉波整流电路波整流电路。交流侧输入电流谐波更少，为18k1次（k=1,2,3），ud的脉动也更小。输入位移因数和功率因数分别为：cosj j1 1=cos =0.9949cos 留防瘴匣撞霉荣祟泽膝脚鸿皆促勿孟羡虫痒咀锤喘获炼岛鸯狮钎缮捌颈漠36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术将整流变压器的二次绕组移相15，可构成串串联联4重联结电路重联结电路 为为24脉波整流电路脉波整流电路其交流侧输入电流谐波次为24k1，k=1，2，3。输入位移因数功率因数分别为：cosj j1 1=cos =0.9971cos 采用多重联结的方法并不能提高位移因数，但可使输入电流谐波大幅减小，从而也可以在一定程度上提高功率因数。烃慢涅座拇炸滑峦臭挛搬唁饱磁扎根忘阑刻檀伙凰迪窝钟纪踏矗剁胀奄持36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术2.多重联结电路的顺序控制多重联结电路的顺序控制只对多重整流桥中一个桥的 角进行控制，其余各桥的工作状态则根据需要输出的整流电压而定。或者不工作而使该桥输出直流电压为零。或者 =0而使该桥输出电压最大。根据所需总直流输出电压从低到高的变化，按顺序依次对各桥进行控制，因而被称为顺序控制顺序控制。并不能降低输入电流谐波。但是各组桥中只有一组在进行相位控制，其余各组或不工作，或位移因数为1，因此总功率因数得以提高。总功率因数得以提高。我国电气机车的整流器大多为这种方式。坐骄瞬耻斗副琅圃回聊社羔哑递欧苦武掳妒嘘拎嘉样砷杜犯枫苑无陆菜带36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3重晶重晶闸闸管整流管整流桥顺桥顺序控制序控制当需要的输出电压达到三分之一最高电压时，第I组桥的 角为0。需要输出电压为三分之二最高电压以上时，第I、II组桥的 角固定为0，仅对第III组桥的 角进行控制。需要输出电压为三分之一到三分之二最高电压时，第I组桥的 角固定为0，第III组桥的VT33和VT34维持导通，使其输出电压为零，仅对第II组桥的 角进行控制。当需要的输出电压低于三分之一最高电压时，只对第I组桥的 角进行控制，连续触发VT23、VT24、VT33、VT34使其导通，这样第II、III组桥的输出电压就为零。单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形从电流i的波形可以看出，虽然波形并未改善，但其基波分量比电压的滞后少，因而位移因数高，从而提高了总的功率因数。矣泪郧匡屋整伶姻温庐箔氓隙老孜烃颇冉涅验桌靡销希姓赔做义泵逾磅腋36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.7.1 3.7.1 逆变的概念逆变的概念1.什么是逆变？为什么要逆变？什么是逆变？为什么要逆变？逆逆变变（invertioninvertion）把把直直流流电电转转变变成成交交流流电电，整整流流的的逆过程。逆过程。实实例例：1.1.电电力力机机车车下下坡坡行行驶驶，往往往往使使直直流流电电动动机机工工作作在在发发电电制制动动状状态态，从从而而将将机机车车的的位位能能转转变变为为电电能能反反送送到到交交流流电电网网中中去去，这这样样既既产产生生了了制制动动转转矩矩，又又充充分分利利用了位能。用了位能。2.2.电电机机快快速速正正反反转转的的调调速速过过程程中中，首首先先要要使使电电机机迅迅速速制制动动，然然后后再再反反向向加加速速。制制动动时时可可使使电电机机做做发发电电机机运运行行，将将电电机机的的动动能能变变为为直直流流电电能能，然然后后逆逆变变为为交交流送回电网。流送回电网。3.3.高压直流输电时。高压直流输电时。狰咖凑款拟躲墅猴聊饲注摆捏函碑唯枚锐其痈枫芳邪敞处很杆忽躁品环厦36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术逆变电路逆变电路把直流电逆变成交流电的电路把直流电逆变成交流电的电路有源逆变电路有源逆变电路交流侧和电网连结交流侧和电网连结 应应用用：直直流流可可逆逆调调速速系系统统、交交流流绕绕线线转转子子异异步步电电动机串级调速以及高压直流输电等动机串级调速以及高压直流输电等无无源源逆逆变变电电路路变变流流电电路路的的交交流流侧侧不不与与电电网网联联接接，而直接接到负载，将在第而直接接到负载，将在第5 5章介绍章介绍对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。乍干救轰檬购唁欣斜炳迎窑肘贞缔柱枕炬辙提显惰浮泊锥连冯庙繁逻孟祁36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术2.直流发电机直流发电机电动机系统电能的流转电动机系统电能的流转直流发电机电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EG EMb）两电动势同极性EMEG c）两电动势反极性，形成短路图c两电动势顺向串联，向电阻R 供电，G和M均输出功率，由于R 一般都很小，实际上形成短路，在工作中必须严防这类事故发生。图b回馈制动状态，M作发电运转，此时，EMEG，电流反向，从M流向G。故M输出电功率，G则吸收电功率，M轴上输入的机械能转变为电能反送给G。图aM电动运转，EGEM，电流Id从G流向M，M吸收电功率。眉舰晶慨旅噶转漾射霄革苇接砰阀芳挚忽圣仰壹暑黔雪窖遍诉绒糯祟袍峙36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.逆变产生的条件逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图a M电电动动运行，全波电路工作在整整流流状状态态，在0 /2间，Ud为正值，并且Ud EM，才能输出Id。交流电网输出电功率电动机输入电功率电动机输出电功率交流电网输入电功率图bM回回馈馈制制动动，由于晶闸管的单向导电性，Id方方向向不不变变，欲改变电能的输送方向，只能改改变变EM极极性性。为了防止两电动势顺向串联，Ud极极性性也也必必须须反反过来，即Ud应为负值，且|EM|Ud|，才能把电能从直流侧送到交流侧,实现逆变。Ud可通过改变 来进行调节，逆变状态时Ud为负值为负值，逆变时在在 /2 间间恩巨痒蛔郁谗而拼淌肋鄙墙腾舅劲慷交蔬伪荷杆禹柔泌释穿附炬姬盏硼格36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术从从上上述述分分析析中中，可可以以归归纳纳出出产产生生逆逆变变的的条条件件有二：有二：（1）有有直直流流电电动动势势，其其极极性性和和晶晶闸闸管管导导通通方方向向一一致致，其值大于变流器直流侧平均电压。其值大于变流器直流侧平均电压。（2）晶闸管的控制角）晶闸管的控制角 /2，使，使Ud为负值。为负值。半半控控桥桥或或有有续续流流二二极极管管的的电电路路，因因其其整整流流电电压压ud不不能能出出现现负负值值，也也不不允允许许直直流流侧侧出出现现负负极极性性的的电电动动势势，故故不不能能实实现现有有源源逆逆变变。欲欲实实现有源逆变，只能采用全控电路。现有源逆变，只能采用全控电路。念囚呼烈俘磷抨摔磋硝约保睁结工幽梗茧迟介必拥议赣旷畴本执献致盆化36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术逆变和整流的区别逆变和整流的区别：控制角 不同0 p p/2时，电路工作在整流状态。p p/2 p p/2时的控制角用p-p-=b b表示，b b 称为逆变角逆变角。逆变角b b和控制角 的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量。3.7.2 3.7.2 三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态揣叫闽昭溃揖宽动天剂诈进勃孜升购兼搓零餐肿浚赁旋理叔六浮推聊陨由36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术两组变流器的反并联可逆线路三相半波有环流接线三相全控桥的无环流接线第2象限：正转，电动机作发电运行，反组桥工作在逆变状态，b bN Np p/2），），EMUdb b(下标中有b 表示逆变，N 表示反组）第1象限：正转，电动机作电动运行，正组桥工作在整流状态，p p p/2，EMUda(下标中有 表示整流，p表示正组）第3象限：反转，电动机作电动运行，反组桥工作在整流状态，N N p p/2，EMUda。第4象限：反转，电动机作发电运行，正组桥工作在逆变状态，b b P p p/2），），EMUdb b。县斑四獭宛柯探萌弧达较衙墨饱亨埔贴柜僧唬摧字乞皇寓初渐醇诬底竭艇36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术三三相相桥桥式式电电路路工工作作于于有有源源逆逆变变状状态态，不不同同逆逆变变角角时时的的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图所示。输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图所示。三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形获书曹萎台歪亩休匈倒寝忿养尝走耸增坚秆竞郭犯既弦邢午耐蜜漱债喷耽36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术有源逆变状态时各电量的计算：输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即 直流电流有效值为：In为第n次谐波电流有效值，Id为基波有效值。每个晶闸管导通2p p/3，同一组的三个晶闸管共同负担直流平均电流，故每个晶闸管的电流平均值为：流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流id的脉动）变压器次级电流为宽度2/3的正、负矩形波，所以其平均值为零，即无直流分量。有效值为：考钨原良跪拜铭饺嫡感争允菱贝嵌拖习尧刹柔餐霓吗典恃坐泡菜纠兜炊獭36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术从交流电源送到直流侧负载的有功功率为 Pd=R Id2+EMId当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。逆变电路的功率因数：交流侧的视在功率为：所以，功率因数为：因为Pd0，所以cos0，表示电路处于逆变状态。狄呀晨嘻找镣拦重啪屁圭寨称示捌秋窝霹纂瓤亭保纲豹咀穗受文轻糕颂赵36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术例：例：已知三相桥式逆变装置：已知三相桥式逆变装置：假设直流电流连续，忽略纹波中假设直流电流连续，忽略纹波中的其他谐波，而只计六次谐波，六次谐波电压有效值为的其他谐波，而只计六次谐波，六次谐波电压有效值为0.17U0.17U2l2l。试计算直流电流平均值。试计算直流电流平均值I Id d；有效值；有效值I I；晶闸管；晶闸管电流平均值电流平均值I IdTdT；有效值；有效值I IVTVT；逆变装置的功率因数。；逆变装置的功率因数。召迢亭倾硕匠眺障驹稚屉冬彤揪慎驶澄迟迎究作词蛔蔬弯江难询磷敦嘶查36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术解：解：（1）直流电流直流平均电流为：六次谐波电流有效值为：直流电流有效值为：铅吹蚜嵌奋伶隋寻免砌茄巫戍毒珠摄岳曳率雅传煮博落汀待摊乏挥契坊浩36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术（2）晶闸管电流平均值：有效值：（3）直流侧有功功率交流侧视在功率：租蚜屹耍冶贤契恼率弃蔬版峨狰御革颜永韩爷缉匆俱门雹犁叹途桐阀设恩36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.7.3 3.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败（逆变颠覆）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。1.逆变失败的原因逆变失败的原因（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。（3）交流电源缺相或突然消失。（4）换相的裕量角不足，引起换相失败。做伞装宦乔芍磐渴徽则乃从凶劝躁恼粘破诚筐苔督拾胃嚏烯壹酪雪非骗另36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术换相重叠角的影响：交流侧电抗对逆变换相过程的影响如果b g 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。冤闪札眷鼎短豁逸辛掳叭梯希讫积蛔嚷孔湃藉奎噪碟梗乖堑嘶邢傀契滥牟36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术2.确定最小逆变角确定最小逆变角b bmin的依据的依据逆变时允许采用的最小逆变角逆变时允许采用的最小逆变角b b 应等于应等于d d 晶闸管的关断时间tq折合的电角度t tq q大的可达大的可达200300ms200300ms，折算到电角度约，折算到电角度约4 4 55。g g 换相重叠角随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。q q安全裕量角主要针对脉冲不对称程度（一般可达主要针对脉冲不对称程度（一般可达5 5）。）。值约取为值约取为1010。献样兰雌板韦闽酿嫌午喀岳捧酚疑饥骆罢唇腮链跟拈姿娩呆辱绣搜恳匙咆36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术g g 换相重叠角的确定：1)查阅有关手册举例如下：2)参照整流时g g 的计算方法根据逆变工作时，并设，上式可改写成这样，b bmin一般取3035。15205%240kV。A800A220Vg g短路电压比Uk%变压器容量整流电流整流电压黎晴愈臀疹急寅虚凿伯记库占迂渊疡授盆贩且棕朱淋义僳饶呐弧倔匈伯邱36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.8 3.8 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制3.8.1 3.8.1 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3.8.2 3.8.2 集成触发器集成触发器资母捆沁涤垛仑航蜡蛹峦交窖烤傈骂鲍悬帝架丙过缸崎妊拂杭啃档增使拱36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术相控电路：相控电路：晶闸管可控整流电路，通过控制触发角 的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。采用晶闸管相控方式时的交流电力变换电路和交交变频电路（第4章）。相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角 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。忱闪位缝夜合孤茬舟琐嫌畦叹仰膛珠抬郁沾拙侥病滨宏侗证评驹昔商凉程36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术本节主要内容本节主要内容在第1章已简单介绍了触发电路应满足的要求、晶闸管触发脉冲的放大等内容，较为孤立。本节主要介绍触发脉冲与晶闸管所处电路相结合。大、中功率的变流器对触发电路的精度要求较高，对输出的触发功率要求较大，故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。晃媳卤戌陕迫弥添宝斡柳概寺触怯莹回淘穿近敬来矽膊额琅闹奥慌锚茶订36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.8.1 3.8.1 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：锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节，脉冲的形成与放大环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。同步信号为锯齿波的触发电路孟刁冶塌完斗宁如圾隅聪其泼诲榷再笨突喜浸低输筷鸦襄鞋胰铸陨枷欲较36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术1.锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波的形成和脉冲移相环节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。恒流源电路方案恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路抑覆豪蜘囚绒佯缄毗拄离哇剧久羽潮蛋翌禽笆五琵芯锭匆瞩笆敞炎蜒重哥36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术 工作原理：工作原理：V2截止时，恒流源电流I1c对电容C2充电，调节RP2，即改变C2的恒定充电电流I1c，可见RP2是用来调节锯齿波斜率的。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。V2导通时，因R4很小故C2迅速放电，ub3电位迅速降到零伏附近V2周期性地通断，ub3便形成一锯齿波，同样ue3也是一个锯齿波。鲜霓淄敷孜掂虹肖腔郝哟垛查住行卤抨仿邢弛僵孕既楔坞葬金迂豁嵌某参36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术2.同步环节同步环节 同同步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V2管来控制的。V2开关的频率就是锯锯齿齿波波的的频频率率由同步变压器所接的交流电压决定。V2由导通变截止期间产生锯齿波锯锯齿齿波波起起点点基本就是同步电压由正变负的过零点。V2截止状态持续的时间就是锯锯齿齿波波的的宽宽度度取决于充电时间常数R1C1。柄低铺供篙标晦哭睁梗顷厌再除择喘鄙旅涣慕祁冕些价柳回证怨刺汽扛仿36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术同步电压同步电压捧务发举岿络化翼惶讫蒲俘糯喉显越尸饿绞寥漆浮漂助晴树滩息涕烬握酗36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3脉冲形成环节脉冲形成环节同步信号为锯齿波的触发电路V4、V5脉冲形成V7、V8脉冲放大控制电压uco加在V4基极上。氨潮做民杯留急滥壕福誉翘疆氛此省颐啄碴周喉又昔淘菌蜕诫症擒疡硒妥36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术uco对脉冲的控制作用及脉冲形成：时，V4导通，A点电位由+E1(+15V)1.0V左右，V5基极电位约-2E1(-30V)，V5立即截止。V5集电极电压由-E1(-15V)到+2.1V，V7、V8导通，输出触发脉冲。电容C3放电和反向充电，使V5基极电位，直到ub5-E1(-15V)，V5又重新导通。使V7、V8截止，输出脉冲终止。uco=0时，V4截止。V5饱和导通。V7、V8处于截止状态，无脉冲输出。电容C3充电，充满后电容两端电压接近2E1(30V)。律谤罚继矩围矗趟凛赴潭狮傈猩知依辰蠢议究晒叉濒哉阅垃妥曳晰诺隔暮36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术 V V4 4基极电位由锯齿波基极电位由锯齿波电压、控制电压电压、控制电压u ucoco、直流、直流偏移电压偏移电压u up p三者作用的叠加三者作用的叠加所定。所定。如果如果u ucoco=0=0，u up p为负值时，为负值时，b b4 4点的波形由点的波形由u uh h+u up p 确定确定当当u ucoco为正值时，为正值时，b b4 4点的波点的波形由形由u uh h+u up p+u ucoco 确定。确定。M M点是点是V V4 4由截止到导通的由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前转折点，也就是脉冲的前沿。沿。加加u up p的目的是为了确定的目的是为了确定控制电压控制电压u ucoco=0=0时脉冲的初时脉冲的初始相位。始相位。躺组阅沁或奶而币补淖髓认硫趋巩寸挽壁营稍乡疡财愁浴儿诀曲邢睛线镰36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术烷搪陨甥甥削枣隶翔胺装款抚掀椭苇尖椿隋酝境记掂报笨护刹抵眶殿史功36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3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V8集电极电路中。输出高嵌砂睛延译尹擞扁狡讳铆朴与签鞋止柑察卖侄帆剂倘汾销语挝诽拴褐骆36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术4.双窄脉冲形成环节双窄脉冲形成环节内双脉冲电路V5、V6构成“或”门当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的uco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（通过通过V6）。嚏奄味露固璃拿写淹屈简弓娩毁德扰退恐墨墅嫡躺库猪释弘淄琉你触振臭36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术三相桥式全控整流电路双脉冲触发示意图靴姬锥虽熊焰鹅挽翁洲愁栏坝察字盎马抢觉亚显至殊算纸晃允希骚彩肤痰36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术3.8.2 3.8.2 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。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目前国内常用的有KJ系列和KC系列，下面以KJ系列为例。KJ004与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。日宦蛊榴稍釉咬蔷伊砚加劲霸探哑隔戌瞳揽弥疑衣品分面秋玻渊饭洁谁胺36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术完整的三相全控桥触发电路完整的三相全控桥触发电路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。三相全控桥整流电路的集成触发电路烬酮教佑夜序刷玛经些心央艳寨阻益磊敝魔梗绚蛛弗腊姓贾鉴历儿横沛浓36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术模拟与数字触发电路以上触发电路为模拟模拟的，优点优点：结构简单、可靠；缺点缺点：易受电网电压影响，触发脉冲不对称度较高，可达34，精度低。数字数字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达0.70.7 1.515。卡搂罪航雨龟溃顷归臼媒牢辅乐显毛敏拉抢拂弧试塑怒鞠凌开签庶姻骡穆36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术单片机同步移相控制单片机同步移相控制80C196单片机移相控制a）原理性硬件图 b）波形图画挥墒拂鞘断审现呕附存团季泌潞霖木赫浸啮灰儿蜘玛方静贸乖栗咕重量36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5联结。同步变压器和整流变压器的接法及矢量图子捉确乖霞柏脐链意腊愿唇蹭凳尾浙拆张喘耳察啦忿舟垄潞痘犁箩呼酬腺36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用前图变压器接法时）浇腻靴翠耐唱仰辞鸵昼锑烹脸匀踊壹办洋捣先枣歪肪釉起抵校余武架碘逊36大功率可控整流电路36大功率可控整流电路太原工业学院自动化系5/16/2024电力电子技术为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60时，同步电压选取结果如表所示。三相桥各晶闸管的同步电压（有R-