三相整流电路课件.ppt
2-1,2.2 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。,2-2,2.2.1 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。,a),2-3,2.2.1 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VT1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。a30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,2-4,2.2.1 三相半波可控整流电路,(2-18),当a=0时,Ud最大,为。,(2-19),整流电压平均值的计算,a30时,负载电流连续,有:,a30时,负载电流断续,晶闸管导通角减小,此时有:,2-5,2.2.1 三相半波可控整流电路,Ud/U2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Ud/U2随a变化的关系1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载,2-6,2.2.1 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),2-7,2.2.1 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,id波形基本平直。a30时:整流电压波形与电阻负载时相同。a30时(如a=60时的波形如图2-16所示)。u2过零时,VT1不关断,直到VT2的脉冲到来,才换流,ud波形中出现负的部分。id波形有一定的脉动,但为简化分析及定量计算,可将id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,2-8,2.2.1 三相半波可控整流电路,数量关系,由于负载电流连续,Ud可由式(2-18)求出,即,Ud/U2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,Ud/U2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Ud/U2随a变化的关系1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载,2-9,2.2.1 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),2-10,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。,2-11,2.2.2 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(VT1,VT3,VT5),共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4,VT6,VT2),图2-17 三相桥式全控整流电路原理图,导通顺序:VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6,2-12,2.2.2 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218)a=30(图219)a=60(图220)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120,2-13,2.2.2 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,请参照图218,2-14,2.2.2 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VT4,VT3与VT6,VT5与VT2,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。,2-15,2.2.2 三相桥式全控整流电路,(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,触发脉冲,2-17,a60时(a=0 图222;a=30 图223)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,2.2.2 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,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。,2-18,2.2.2 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,(2-26),(2-27),2-19,2.2.2 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Id时有所不同,接反电势阻感负载时的Id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。,2-20,ik=ib是逐渐增大的,而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到等于Id时,ia=0,VT1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LB表示。现以三相半波为例,然后将其结论推广。,VT1换相至VT2的过程:,因a、b两相均有漏感,故ia、ib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ik。,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,2-21,2.3 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ud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,ud平均值降低的多少。,(2-30),(2-31),2-22,2.3 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),2-23,2.3 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)Id越大则g 越大;(2)XB越大g 越大;(3)当a90时,越小g 越大。,(2-35),(2-36),2-24,2.3 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,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ik是从-Id变为Id。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。,2-25,2.3 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Ud降低。整流电路的工作状态增多。晶闸管的di/dt 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di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口,产生正的du/dt,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。,2-26,图2-13 三相半波可控整流电路,电阻负载,a=30时的波形,2-27,图2-14 三相半波可控整流电路,电阻负载,a=60时的波形,2-28,图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=0时的波形,2-29,图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=30 时的波形,2-30,图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60 时的波形,2-31,图2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90 时的波形,2-32,图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0 时的波形,2-33,图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=30 时的波形,2-34,图2-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=90 时的波形,