三相整流理论.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,*,*,2-,*,2.2,三相可控整流电路,2.2.1,三相半波可控整流电路,2.2.2,三相桥式全控整流电路,1,2.2,三相可控整流电路,引言,交流测由三相电源供电。,负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。,基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广,。,2,2.2.1,三相半波可控整流电路,电路的特点：,变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免,3,次谐波流入电网。,三个晶闸管分别,接入,a、b、c,三相电源，其阴极连接在一起,共阴极接法。,图,2-12,三相半波可控整流,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,自然换相点,：,二极管换相时刻为,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角,a,的起点，即,a,=0,。,b),c),d),e),f),u,2,R,i,d,u,a,u,b,u,c,a,=0,O,w,t,1,w,t,2,w,t,3,u,G,O,u,d,O,O,u,ab,u,ac,O,i,VT,1,u,VT,1,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,a),3,2.2.1,三相半波可控整流电路,a,=0,时的工作原理分析,变压器二次侧,a,相绕组和晶闸管,VT,1,的电流波形为例。,晶闸管的电压波形，由,3,段组成。,图2-12,三相半波可控整流,电路共阴极接法电阻负载时的电路及,a,=0,时的波形,a,=,30,的波形（,图,2-13,）,特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。,a,30,的情况（,图,2-14,）,特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于,120,。,b),c),d),e),f),u,2,u,a,u,b,u,c,a,=0,O,w,t,1,w,t,2,w,t,3,u,G,O,u,d,O,O,u,ab,u,ac,O,i,VT,1,u,VT,1,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,a),R,4,2.2.1,三相半波可控整流电路,（2-18,）,当,a,=0,时，,U,d,最大，为 。,(2-19),整流电压平均值的计算,a,30,时，负载电流连续，有：,a,30,时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,5,2.2.1,三相半波可控整流电路,U,d,/,U,2,随,a,变化的规律,如,图2-15,中的曲线,1所示。,图2-15,三相半波可控整流电路,U,d,/,U,2,随,a,变化的关系,1,电阻负载,2,电感负载,3,电阻电感负载,6,2.2.1,三相半波可控整流电路,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，即,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,（2-20）,（2-21）,（2-22）,7,2.2.1,三相半波可控整流电路,2,）阻感负载,图,2-16,三相半波可控整流电路,，阻感负载时的电路及,a,=,60,时的波形,特点：阻感负载，,L,值很大，,i,d,波形基本平直。,a,30,时：整流电压波形与电阻负载时相同。,a,30,时（如,a,=60,时的波形如,图2-16,所示）,。,u,2,过零时，,VT,1,不关断，直到,VT,2,的脉冲到来，才换流，,u,d,波形中出现负的部分。,i,d,波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将,i,d,近似为一条水平线。,阻感负载时的移相范围为,90,。,u,d,i,a,u,a,u,b,u,c,i,b,i,c,i,d,u,ac,O,w,t,O,w,t,O,O,w,t,O,O,w,t,a,w,t,w,t,8,2.2.1,三相半波可控整流电路,数量关系,由于负载电流连续，,U,d,可由式（,2,-,18,）求出，即,U,d,/,U,2,与,a,成余弦关系，如,图2-15,中的曲线,2,所示。如果负载中的电感量不是很大，,U,d,/,U,2,与,a,的关系将介于曲线,1和2,之间，曲线,3,给出了这种情况的一个例子。,图,2-15,三相半波可控整流电路,U,d,/,U,2,随,a,变化的关系,1,电阻负载,2,电感负载,3,电阻电感负载,9,2.2.1,三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,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电压峰值,三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有,直流分量,，为此其应用较少。,（,2-23）,（2-24）,（2-25）,10,VT,1,导通,a,R,A,N,K,VT,2,不,导通,b,L,晶闸管最大正向电压峰值,2.2.1,在,30,时，如图所示，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管并不关断，此时下一相晶闸管承受的正向电压将成为变压器二次线电压，因而晶闸管所承受的最大正向电压也等于变压器二次线电压峰值 。,11,2.2.2,三相桥式全控整流电路,三相桥是应用最为广泛的整流电路,共阴极组,阴极连接在一起的,3,个晶闸管（,VT,1,，VT,3,，VT,5,）,共阳极组,阳极连接在一起的,3,个晶闸管（,VT,4,，VT,6,，VT,2,）,图2-17,三相桥式,全控整流电路原理图,导通顺序：,VT,1,VT,2,VT,3,VT,4,VT,5,VT,6,12,2.2.2,三相桥式全控整流电路,1,）带电阻负载时的工作情况,当,a,60,时，,u,d,波形均连续，对于电阻负载，,i,d,波形与,u,d,波形形状一样，也连续,波形图：,a,=0,（,图218,）,a,=30,（,图219,）,a,=60,（,图220,）,当,a,60,时，,u,d,波形每,60,中有一段为零，,u,d,波形不能出现负值,波形图：,a,=90,（,图221,）,带电阻负载时三相桥式全控整流电路,a,角的移相范围是,120,13,2.2.2,三相桥式全控整流电路,晶闸管及输出整流电压的情况,如表21,所示,时 段,I,II,III,IV,V,VI,共阴极组中导通的晶闸管,VT,1,VT,1,VT,3,VT,3,VT,5,VT,5,共阳极组中导通的晶闸管,VT,6,VT,2,VT,2,VT,4,VT,4,VT,6,整流输出电压,u,d,u,a,-,u,b,=,u,ab,u,a,-,u,c,=,u,ac,u,b,-,u,c,=,u,bc,u,b,-,u,a,=,u,ba,u,c,-,u,a,=,u,ca,u,c,-,u,b,=,u,cb,请参照图,218,14,2.2.2,三相桥式全控整流电路,（,2,）对触发脉冲的要求：,按,VT,1,-VT,2,-VT,3,-VT,4,-VT,5,-VT,6,的顺序，相位依次差,60,。,共阴极,组,VT,1,、VT,3,、VT,5,的脉冲依次差,120,，共阳极,组,VT,4,、VT,6,、VT,2,也依次差,120,。,同一相的上下两个桥臂,，即,VT,1,与,VT,4,，,VT,3,与,VT,6,，VT,5,与,VT,2,，,脉冲相差,180,。,三相桥式全控整流电路的,特点,（1）2,管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各,1,，且不能为同,1,相器件。,15,2.2.2,三相桥式全控整流电路,（3）,u,d,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,16,触发脉冲,17,a,60,时,（,a,=0,图222,；,a,=30,图223,）,u,d,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,u,d,波形,晶闸管承受的电压波形,2.2.2,三相桥式全控整流电路,2),阻感负载时的工作情况,主要,包括,a,60,时（,a,=90,图224,）,阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。,电阻负载时，,u,d,波形不会出现负的部分。,阻感负载时，,u,d,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,i,d,波形不同。,当电感足够大的时候,，,i,d,的波形可近似为一条水平线,。,18,2.2.2,三相桥式全控整流电路,3),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,a,60,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：,I,d,=,U,d,/,R,（2-26）,（2-27）,19,2.2.2,三相桥式全控整流电路,当整流变压器为,图2-17,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：,（2-28）,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,I,d,时有所不同,，接反电势阻感负载时的,I,d,为：,（2-29）,式中,R,和,E,分别,为负载中的电阻值和反电动势的值。,20,i,k,=,i,b,是逐渐增大的，,而,i,a,=,I,d,-,i,k,是逐渐减小的。,当,i,k,增大到等于,I,d,时，,i,a,=0,，VT,1,关断,换流过程结束。,2.3,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,B,表示。,现以三相半波为例，然后将其结论推广。,VT,1,换相至,VT,2,的过程：,因,a、b,两相均有漏感，故,i,a,、,i,b,均不能突变。于是,VT,1,和,VT,2,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,k,。,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,u,d,i,d,w,t,O,w,t,O,g,i,c,i,a,i,b,i,c,i,a,I,d,u,a,u,b,u,c,a,21,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠,角,换相过程持续的时间，用电角度,g,表示。,换相过程中，整流电压,u,d,为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。,换相压降,与不考虑变压器漏感时相比，,u,d,平均值降低的多少。,（2-30）,（2-31）,22,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠,角,g,的计算,由上式得：,进而得出：,（2-32）,（2-33）,（2-34）,23,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,由上述推导过程，已经求得：,当 时，于是,g,随其它参数变化的规律,：,（,1,）,I,d,越大则,g,越大；,（,2,）,X,B,越大,g,越大；,（,3,）,当,a,90,时，,越小,g,越大。,（2-35）,（2-36）,24,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,变压器漏抗对各种整流电路的影响,电路形式,单相,全波,单相全控桥,三相,半波,三相全控桥,m,脉波,整流电路,表,2-2,各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算,注：,单相全控桥电路中，环流,i,k,是从,-,I,d,变为,I,d,。,本表所列通用公式不适用,；,三相桥等效为相电压等于 的,6,脉波整流电路，故其,m,=6，,相电压按 代入。,25,2.3,变压器漏感对整流电路的影响,变压器漏感对整流电路影响的一些结论,:,1）谐波,重联结电路的顺序控制,流装置的主要用途之一,。,的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法。,出现,换相重叠角,g,，,整流输出电压平均值,U,d,降低。,整流电路的,工作状态增多,。,晶闸管,的,d,i,/,d,t,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,d,i,/,d,t,。,换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的,d,u,/,d,t,，,可能使晶闸管误导通，为此必须,加吸收电路,。,换相使电网电压出现,缺口,，成为干扰源。,26,图,2-13,三相半波可控整流电路，电阻负载，,a,=30,时的波形,a,=30,u,2,u,a,u,b,u,c,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,u,G,u,d,u,ab,u,ac,w,t,1,i,VT,1,u,VT,1,u,ac,27,图,2-14,三相半波可控整流电路，电阻负载，,a,=60,时的波形,w,w,t,t,w,t,w,t,a,=60,u,2,u,a,u,b,u,c,O,O,O,O,u,G,u,d,i,VT,1,28,图,2-18,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=0,时的波形,w,w,w,w,u,2,u,d1,u,d2,u,2L,u,d,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,a,u,c,u,b,w,t,1,O,t,O,t,O,t,O,t,a,=0,i,VT,1,u,VT,1,29,图,2-19,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=30,时的波形,w,w,w,w,u,d1,u,d2,a,=30,i,a,O,t,O,t,O,t,O,t,u,d,u,ab,u,ac,u,a,u,b,u,c,w,t,1,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,VT,1,30,图,2-20,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=60,时的波形,w,w,w,a,=60,u,d1,u,d2,u,d,u,ac,u,ac,u,ab,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,a,u,b,u,c,O,t,w,t,1,O,t,O,t,u,VT,1,31,图,2-21,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=90,时的波形,u,d1,u,d2,u,d,u,a,u,b,u,c,u,a,u,b,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,i,a,i,d,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,i,VT,1,32,图,2-22,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a,=0,时的波形,u,d1,u,2,u,d2,u,2L,u,d,i,d,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,u,a,a,=0,u,b,u,c,w,t,1,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,i,VT,1,33,图,2-23,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a,=30,时的波形,u,d1,a,=30,u,d2,u,d,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,O,i,d,i,a,w,t,1,u,a,u,b,u,c,34,图,2-24,三相桥式全控整流电路带阻感负载,a,=90,时的波形,a,=90,u,d1,u,d2,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,d,u,ac,u,ab,u,ac,w,t,O,w,t,O,w,t,O,u,b,u,c,u,a,w,t,1,u,VT,1,35,