（高职)2.3 三相相控整流电路ppt课件.ppt

2.3 三相相控整流电路 2.3 三相相控整流电路三相相控整流电路电力电子技术电力电子技术( (第第5 5版版) )第第2 2章章 相控整流电路相控整流电路 1 1）在）在t1t2期间，相电压比、相都高，如果在期间，相电压比、相都高，如果在t1时刻触时刻触发晶闸管发晶闸管导通，负载上得到相电压导通，负载上得到相电压uA。 2 2）在）在t2t3期间，相电压最高，若在期间，相电压最高，若在t2时刻触发时刻触发导通，导通，负载上得到负载上得到B相电压相电压uB， 关断关断 。 3 3）在）在t3 t4时期间，时期间，C C相电压最高，若在相电压最高，若在t3刻触发刻触发导通，导通，负载上得到相电压负载上得到相电压uC，并关断，并关断。 2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 1 1、电阻性负载工作原理分析、电阻性负载工作原理分析图图2.3.1 2.3.1 三相半波相控整流电阻性负载电路及波形三相半波相控整流电阻性负载电路及波形( (=0=0) ) 自然换流点：自然换流点：tt1 1、tt2 2和和tt3 3时刻距相电压波形过零点时刻距相电压波形过零点3030电角电角度，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。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。 在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控制角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，的起点，即该处即该处=0=0（注意：这与单相可控整流电路是不同的）。（注意：这与单相可控整流电路是不同的）。 2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 1 1、电阻性负载工作原理分析、电阻性负载工作原理分析图图2.3.1 2.3.1 三相半波相控整流电阻性负载电路及波形三相半波相控整流电阻性负载电路及波形( (=0=0) )2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 1 1、电阻性负载工作原理分析、电阻性负载工作原理分析当当=30=30时，时，u ud、i id波形临界连续。波形临界连续。 当当=150=150时，整流输出电压为零。时，整流输出电压为零。在在30时，输出电压和电流波形将时，输出电压和电流波形将不再连续。不再连续。在电源交流电路中不存在电感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情况下，晶闸管之间的电流转移是在瞬间完成的。瞬间完成的。负载上的电压波形是相电压的负载上的电压波形是相电压的一部分。一部分。晶闸管处于截止状态时所承受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。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整流输出电压的脉动频率为 HZ( (脉波数脉波数m=3)。结论：结论：图图2.3.2 2.3.2 三相半波相控整流三相半波相控整流=18=18、6060时的波形图时的波形图150503 2.3.1 三相半波相控整流电三相半波相控整流电路路 1 1、电阻性负载数量关系、电阻性负载数量关系 若若A相电源输入相电压相电源输入相电压 ，B、C相相应相相应滞后滞后 ,则有如下数量关系：则有如下数量关系：tUuA sin222 120)300 (cos17. 1)(sin23/2126562 UttdUUd 式中式中为整流变压器二次侧相电压有效值。为整流变压器二次侧相电压有效值。 (2.3.1) 当当3030时，负载电流连续，各相晶闸管每周期时，负载电流连续，各相晶闸管每周期轮流导电轮流导电120120，即导通角，即导通角T T =120=120。输出电压平均值为。输出电压平均值为 当当=0时整流输出电压平均值时整流输出电压平均值d最大。增大最大。增大，Ud减小，当减小，当=150时，时，Ud=0。所以带电阻性负载的三相。所以带电阻性负载的三相半波相控整流电路的半波相控整流电路的移相范围为移相范围为01502.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 1 1、电阻性负载数量关系、电阻性负载数量关系(2.3.1) 当当30时，负载电流断续，时，负载电流断续， ，输出电压，输出电压平均值平均值d为为150 62)(sin23/21ttdUUd3)30cos(117. 12 U)15030( (4) 晶闸管承受的最大反向电压为电源线电压峰值，晶闸管承受的最大反向电压为电源线电压峰值，即即 ，最大正向电压为电源相电压，即，最大正向电压为电源相电压，即 。22U26U2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 1 1、电阻性负载数量关系、电阻性负载数量关系(2.3.4) （5 5）负载电流的平均值）负载电流的平均值 dddRUI ddTII31 )2cos2332(212 dTRUI30 o)2sin412cos4365(212 dTRUI15030 流过每个晶闸管的平均电流流过每个晶闸管的平均电流流过每个晶闸管的电流有效值为流过每个晶闸管的电流有效值为(2.3.5) (2.3.3) (2.3.6) 2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 2 2、大电感负载、大电感负载 (1) (1)在在3030时，时，u ud d的波形与电的波形与电阻性负载时相同。阻性负载时相同。 (2)30 (2)30时时u ud d波形出现部分负压。波形出现部分负压。 (3) (3)尽管尽管3030，由于大电感负，由于大电感负载的作用，仍然使各相晶闸管导通载的作用，仍然使各相晶闸管导通120120，保证了电流的连续。，保证了电流的连续。 电路特点：电路特点：图图 三相半波整流大电感负载电路及波形三相半波整流大电感负载电路及波形 2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 2 2、大电感负载、大电感负载流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为 65622cos17. 1)(sin23/21UttdUUd 当当=0时时Ud最大最大，当当=90时，时，Ud=0。因此，大电。因此，大电 感负载时，感负载时，三相半波整流电路的移相范围为三相半波整流电路的移相范围为090。整流输出电压平均值整流输出电压平均值ud为为dddTdTIIII313601202 dddTTIIII577. 0312 (2.3.8) (2.3.7) (2.3.9) 2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 2 2、大电感负载、大电感负载4 4）续流二极管在一周期内导通三）续流二极管在一周期内导通三次，其导通角次，其导通角D D=3(=3(3030) )。 1）ud的波形与纯电阻性负载时一样，的波形与纯电阻性负载时一样，Ud的计算公式也一样。的计算公式也一样。)300(cos17. 1)(sin23/2126562 UttdUUd图图 2.3.3 三相半波整流大电三相半波整流大电感负载电路感负载电路2 2）负载电流）负载电流i id=i=iT1+i+iT2+i+iT3+i+iD。3 3）一周期内晶闸管的导通角）一周期内晶闸管的导通角 T=150=150。2.3.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 2 2、大电感负载、大电感负载（）（）5 5）流过晶闸管的平均电流和有效电流分别为）流过晶闸管的平均电流和有效电流分别为6 6）流过续流管的平均电流和有效）流过续流管的平均电流和有效电流分别为电流分别为ddTdTIII 3601502 ddTTIII 3601502 ddDdDIII 120302 ddDDIII 120302 （）（）（）（）（）（）图图 4.3.3 三相半波整流大电三相半波整流大电感负载电路感负载电路2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 共阴极组的自然换流点共阴极组的自然换流点( (=0=0) )在在tt1 1、tt、tt时刻，分别时刻，分别触发触发、晶闸管。晶闸管。 共阳极组的自然换流点共阳极组的自然换流点( (=0=0) )在在tt、tt、tt时刻，分别时刻，分别触发触发、晶闸管。晶闸管。 晶闸管的导通顺序为：晶闸管的导通顺序为：1 12 23 34 45 56 6。 图图 三相桥式相控整流电路带电阻负载三相桥式相控整流电路带电阻负载 时的电路及其波形时的电路及其波形01 1、电阻性负载、电阻性负载三相桥式全控整流电路的特点：三相桥式全控整流电路的特点： 2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 （l l）每个时刻均需）每个时刻均需2 2个不同组的晶闸管同时导通，形个不同组的晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中且不能为同一相的晶闸管。成向负载供电的回路，其中且不能为同一相的晶闸管。 （2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求：6个晶闸管的触发脉冲按个晶闸管的触发脉冲按 ug1ug2ug3ug4ug5ug6的顺序（相位依次差的顺序（相位依次差60） 分别触发晶闸管分别触发晶闸管123456；共阴极组共阴极组1、3、5的触发脉冲依次相差的触发脉冲依次相差120，共阳极组共阳极组、的触发脉冲也依次差的触发脉冲也依次差 120, 同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即 T1、与、与T4，T3与与 T6，T5与与 T2脉冲相差脉冲相差180；1 1、电阻性负载、电阻性负载宽脉冲触发：宽脉冲触发：使脉冲宽度大于使脉冲宽度大于60( (一般取一般取80100););双脉冲触发：双脉冲触发：用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差相差60，脉宽一般为，脉宽一般为2030。 （3）全控桥触发脉冲类型：）全控桥触发脉冲类型： （4 4）=0时晶闸管承受的电压波形如图（时晶闸管承受的电压波形如图（b）所示。）所示。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也与三相半波是一样。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也与三相半波是一样。2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 1 1、电阻性负载、电阻性负载三相桥式全控整流电路的特点：三相桥式全控整流电路的特点： 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路不不同时工作原理同时工作原理 =30=30时工作波形：时工作波形：图图2.3.5 三相桥式相控整流电路带电三相桥式相控整流电路带电阻负载阻负载=30=30 时的情况时的情况2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 1 1、电阻性负载、电阻性负载三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路不不同时工作原理同时工作原理 =60=60时工作波形：时工作波形：图图2.3.6 三相桥式相控整流电路带电三相桥式相控整流电路带电阻负载阻负载=60=60 时的情况时的情况2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 1 1、电阻性负载、电阻性负载三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路不不同时工作原理同时工作原理 =90=90时工作波形：时工作波形：图图2.3.7 三相桥式相控整流电路带电三相桥式相控整流电路带电阻负载阻负载=90=90 时的情况时的情况1 1、电阻性负载、电阻性负载2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 三相桥式全控整流电路参数计算：三相桥式全控整流电路参数计算： 2）当）当6060时，负载电流不连续，整流输出电压时，负载电流不连续，整流输出电压的平均值为的平均值为 1）当）当6060时，负载电流连续，负载上承受的是线电时，负载电流连续，负载上承受的是线电压设其表达式为压设其表达式为 ，在，在 内积分上内积分上 、下限为下限为 和和 。因此当控制角为时，整流输出电压。因此当控制角为时，整流输出电压的平均值为的平均值为tUuAB sin232 3 32 3 cos34. 2cos63)(sin631222323UUttdUUd 3cos134. 23cos163)(sin6312223UUttdUUd（）（）（）（）晶闸管承受的最大正、反向峰值电压为晶闸管承受的最大正、反向峰值电压为 26U2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 1 1、电阻性负载、电阻性负载2 2、电感性负载、电感性负载 1 1）=0=0时工作波形时工作波形电路移向范围为电路移向范围为0 09 90 02.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 图图2.3.8 2.3.8 带大电感负载的三相全控桥式带大电感负载的三相全控桥式 整整流电路及流电路及=0=0时的电流、电压波形时的电流、电压波形 2 2、电感性负载、电感性负载 图图2.3.9 2.3.9 带大电感负载的三相全控带大电感负载的三相全控桥式桥式 整流电路及整流电路及=30=30时的时的电流、电压波形电流、电压波形 1 1）=30=30时工作波形时工作波形电路移向范围为电路移向范围为0 09 90 02.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 2 2、电感性负载、电感性负载 1 1）=90=90时工作波形时工作波形电路移向范围为电路移向范围为0 09 90 02.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 图图2.3.9 2.3.9 带大电感负载的三相全控带大电感负载的三相全控桥式桥式 整流电路及整流电路及=90=90时的时的电流、电压波形电流、电压波形 2 2、电感性负载、电感性负载 在在0 09090范围内负载电流连续，负载上承受的是线范围内负载电流连续，负载上承受的是线电压，设其表达式为电压，设其表达式为 ，而线电压超前于，而线电压超前于相电压相电压3030，在内，在内 积分上、下限为积分上、下限为 和和 。因此。因此当控制角为当控制角为时：时：(2.3.16)(2.3.16)tUuAB sin232 cos34. 2cos63)(sin63/1222323UUttdUUd 3 32 31）整流输出电压的平均值为）整流输出电压的平均值为（0 09090）2）负载电流平均值为）负载电流平均值为 cos34. 22ddddRURUI (2.3.17)(2.3.17)2.3.2 三相桥式相控整流电路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120120换流一次，即在电流连续的情况下，每个晶闸管的导通角换流一次，即在电流连续的情况下，每个晶闸管的导通角T T=120=120。因此。因此3）流过晶闸管的电流平均值和有效值）流过晶闸管的电流平均值和有效值dddTdTIIII313601202 dddTTIIII577. 0312 (2.3.18)(2.3.18)(2.3.19)(2.3.19)4） 流进变压器次级的电流有效值为流进变压器次级的电流有效值为 35232022)()(21)(21 tdItdIIddddII816. 032 5）晶闸管承受的最大电压为）晶闸管承受的最大电压为26U(2.3.20)(2.3.20)2.3.2 三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路 2 2、电感性负载、电感性负载