2.2三相整流电路河南理工大学电力电子课件.ppt

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1、好学力行河南理工大学明德任责电力电子技术电力电子技术河南理工大学电气学院河南理工大学电气学院朱艺锋朱艺锋Email:Email:Power Electronics Technology好学力行河南理工大学明德任责第第2 2章章 整流电路整流电路好学力行河南理工大学明德任责 内容提要内容提要v2.1 单相整流电路单相整流电路v2.2 三相整流电路三相整流电路v2.3 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路v2.4 大功率可控整流电路大功率可控整流电路v2.5 有源逆变电路有源逆变电路v2.6 整流电路的谐波及功率因数整流电路的谐波及功率因数v2.7 晶闸管晶闸管-直流电动机系统直流电动

2、机系统v2.8 相控电路的驱动电路相控电路的驱动电路v2.9 PWM整流电路整流电路好学力行河南理工大学明德任责 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 2.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 2.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路第第2 2章章 整流电

3、路整流电路学习方法和思路：工作原理、波形分析、参数计算学习方法和思路：工作原理、波形分析、参数计算注意：不同负载对工作原理、参量波形和参数计算的影响注意：不同负载对工作原理、参量波形和参数计算的影响好学力行河南理工大学明德任责w ww ww ww wtTVTR0a)u1u2uVTudidw wt1p p2p ptttu2uguduVTa aq q0b)c)d)e)00 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路只有在只有在=0，大电感负，大电感负载时负载电流方连续。载时负载电流方连续。w wttw ww wtw wtw wu20w wt1p p2p ptug0ud0id0uVT0q

4、qa ab)c)d)e)f)+u2udiduVTiVTIdIdw wt1w wtw wtw wtw wtw wtw wtOOOOOOp p-a ap p+a ab)c)d)e)f)g)iVDRa)好学力行河南理工大学明德任责u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4b)idOEudwtIdOwtaqdRLE负载当负载当L很很大时，各量波形大时，各量波形与与RL负载时相同。负载时相同。好学力行河南理

5、工大学明德任责单相全波可控整单相全波可控整流电路及波形流电路及波形Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR单相半控桥式单相半控桥式整流电路及波形整流电路及波形RL负载时的失控可能负载时的失控可能及续流管抑制及续流管抑制好学力行河南理工大学明德任责Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR单相半控桥式单相半控桥式整流电路及波形整流电路及波形桥臂模块化和共用脉冲问题桥臂模块化和共用脉冲问题及失控区别。及失控

6、区别。好学力行河南理工大学明德任责3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路第第2 2章章 整流电路整流电路好学力行河南理工大学明德任责3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路引言引言交流测由三相电源供电。交流测由三相电源供电。负负载载容容量量较较大大，或或要要求求直直流流电压脉动较小、容易滤波。电压脉动较小、容易滤波。基本电路形式基本电路形式:三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 变变压压器器作作用用；接接法法与与三三次次谐谐波；波；Y接法获得公

7、共点位点。接法获得公共点位点。3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责电路的特点：电路的特点：变变压压器器二二次次侧侧接接成成星星形形得得到到零零线线，而而一一次次侧侧接接成成三三角角形形避免避免3次谐波流入电网。次谐波流入电网。三三个个晶晶闸闸管管阴阴极极连连接接在在一一起起共阴极接法共阴极接法。图2-11 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形 1)电阻负载电阻负载自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发

8、角a的起点，即a=0。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)动画演示3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责a=0 时的工作原理分析时的工作原理分析:变变压压器器二二次次侧侧a相相绕绕组组和和晶晶闸闸管管VT1的的电电流流波波形形，变变压压器器二二次次绕绕组电流有直流分量。组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由晶闸管的电压波形，由3段组成。段组成。图图2-11 三相半波可控整流电路共三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及阴极接法电阻负载时的电路及a

9、=0 时的波形时的波形 a a=30 的波形（的波形（图图2-12）特特点点：负负载载电电流流处处于于连连续续和和断断续之间的临界状态。续之间的临界状态。a a30 的情况（的情况（图图2-13）特点：负载电流断续，晶闸管特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于导通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuca a=0Ow wt1w wt2w wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1w wtw wtw wtw wtw wta)R动画演示动画演示3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责（2-15）（2-16）整流电压平均值的计算整流电压平均值

10、的计算a30 时，负载电流连续，导通角为时，负载电流连续，导通角为2/3，有：，有：a30 时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：此时有：3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3脉波整流，可在单脉波计算公式基础上计算。脉波整流，可在单脉波计算公式基础上计算。好学力行河南理工大学明德任责 负载电流平均值为负载电流平均值为 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即即晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二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，即次相电压的峰

11、值，即3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责2）阻感负载）阻感负载图图2-16 三相半波可控整流电路，阻三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及感负载时的电路及a a=60 时的波形时的波形特特点点：阻阻感感负负载载，L值值很很大大，id波形基本平直。波形基本平直。a30 时时：整整流流电电压压波波形形与与电阻负载时相同。电阻负载时相同。a30 时时（如如a=60 时时的的波波形如图形如图2-16所示）所示）。u2过过零零时时，VT1不不关关断断，直直到到VT2的的脉脉冲冲到到来来，才才换换流流，ud波波形形中中出出现现负的部分。负的部分。id波波形形

12、有有一一定定的的脉脉动动，但但为为简简化化分分析析及及定定量量计计算算，可将可将id近似为一条水平线。近似为一条水平线。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt动画演示3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责数量关系数量关系由于负载电流连续，导通角为由于负载电流连续，导通角为2/3，Ud可由式（可由式（2-15）求出，即）求出，即Ud/U2与与a成余弦关系。成余弦关系。阻感负载时的移相范围为阻感负载时的移相范围为90。3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（2-15）好学力行河南理工大学明德任责vUd/U

13、2随随a变化的规律如图变化的规律如图2-14中的曲线中的曲线1所示。所示。图图2-14 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路Ud/U2随随a变化的关系变化的关系1电阻负载电阻负载 2电感负载电感负载 3电阻电感负载电阻电感负载3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路好学力行河南理工大学明德任责3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为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晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值电压峰值三相半波的主要缺点在于其变压器

14、二次电流三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有中含有直流分量直流分量，为此其应用较少。，为此其应用较少。好学力行河南理工大学明德任责3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路三相半波整流电路的共阳极接法三相半波整流电路的共阳极接法 此电路中各晶闸管只能在相此电路中各晶闸管只能在相电压为负时触发，其自然换相点电压为负时触发，其自然换相点为三相电压负半波的交点，例如为三相电压负半波的交点，例如VT1的的=0为为a相电压相电压t=7/6。=30时输出电压的波形如图所时输出电压的波形如图所示，输出电压示，输出电压ud为负，输出整流为负，输出整流电压平均值：电压平均值：分析方法同共阴极接

15、法的三分析方法同共阴极接法的三相半波整流电路。相半波整流电路。好学力行河南理工大学明德任责小小 结结 重点：重点：1 1）三相半波整流电路不同负载下的分析；）三相半波整流电路不同负载下的分析；2 2）三相）三相可控可控整流电路的整流电路的=0=0位置；位置；3 3）三相半波整流电路的）三相半波整流电路的3 3脉波特点及缺点；脉波特点及缺点；4 4）该电路的电气量波形绘制及计算。）该电路的电气量波形绘制及计算。好学力行河南理工大学明德任责三相桥式电路的组成：2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责三相桥是应用最为广泛的整流电路共共阴阴极极组组阴极连接在一起

16、的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共共阳阳极极组组阳极连接在一起的3个 晶 闸 管（VT4,VT6,VT2）图3-17 三相桥式全控整流电路原理图导通顺序：VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT62.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责2-23三相桥式全控整流电路触发工作方式三相桥式全控整流电路触发工作方式2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续 波形图：a=0 （图318）a=30

17、（图319）a=60（图320）当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值 波形图：a=90（图321）带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是1202.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责3.2.2 三相桥式全控整流电路晶闸管及输出整流电压的情况如表31所示时 段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb 请

18、参照图319好学力行河南理工大学明德任责3.2.2 三相桥式全控整流电路（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT2与与VT5，VT3与与VT6，脉冲相差180。三相桥式全控整流电路的特点特点（1）2个管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。好学力行河南理工大学明德任责2-27（3）ud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

19、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）(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。三相桥式全控整流电路的特点特点好学力行河南理工大学明德任责2)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责a60 时时（a=0 图322；a=30 图323）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形2)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 60 时（时（a=90图324）阻感负载

20、时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。阻感负载时，ud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。区别在于：得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，id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三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责3)定量分析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a60 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：Id=Ud/R（3-26）（3-27）2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路好学力行河南理工大学明德任责

21、2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路当整流变压器为图3-18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：（3-28）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Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：（3-29）式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。好学力行河南理工大学明德任责小小 结结 重点：重点：1 1）单相全控桥在三种不同负载下的分析；）单相全控桥在三种不同负载下的分析；2 2）整流电路性能评估；）整流电路性能评估；3 3）整流电路设计；）整流电路设计；