第1章三相可控整流逆變

1、第三章第三章 第二節(jié)第二節(jié) 三相可控整流電路三相可控整流電路 3.2.1三相半波可控整流電路3.2.2三相全控橋整流電路3.2.1三相半波可控整流電路n一、三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路n1. 電阻負載電阻負載n(1)電路電路 a)b)c)d)e)f)u2abctrudidvt2vt1vt3uaubuc=0ot1t2t3ugoudoouabuacoivt1uvt1ttttt3.2.1三相半波可控整流電路n變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。n三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法。n (2)工作原理工作原理:n =0 時的工

2、作原理分析時的工作原理分析(波形圖波形圖 =00 ）n假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管.n一周期中，一周期中，n在t1t2期間，vd1導(dǎo)通，ud=uan在t2t3期間，vd2導(dǎo)通，ud=ub n在t3t4期間，vd3導(dǎo)通，ud=uc 3.2.1三相半波可控整流電路n二極管換相時刻為自然換相點自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角的起點，即 =00。n晶閘管電壓晶閘管電壓:n晶閘管的電壓波形，由3段組成：n第1段，vt1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為ut1=0n第2段，在vt1關(guān)斷后，vt2導(dǎo)通期間，ut1=ua-ub=uab，為一段線電壓n第3段，在vt3導(dǎo)通期

3、間，ut1=ua-uc=uac為另一段線電壓n增大值,將脈沖后移,整流電路的工作情況相應(yīng)地發(fā)生變化。n 變壓器二次繞組的電流變壓器二次繞組的電流:n變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管vt1的電流波形相同，變壓器二次繞組電流有直流分量。3.2.1三相半波可控整流電路負載電流處于連續(xù) 負載電流斷續(xù)，和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài) 晶閘管導(dǎo)通角小于1200=30u2uaubucotototototuguduabuact1ivt1uvt1uactttt=60u2uaubucoooougudivt13.2.1三相半波可控整流電路n(3)輸出電壓電流輸出電壓電流:n 300時，負載電流連續(xù)，有n當 =0時，ud最大，為

4、n 30 0時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有：n因此：電阻負載時因此：電阻負載時, 的變化范圍的變化范圍:001500n cos17.1cos263)(sin2321226562uuttduud2d0d17.1uuu)6cos(1675.0)6cos(1u223) t(tdsinu2321u262d3.2.1三相半波可控整流電路n負載電流平均值為負載電流平均值為n n n晶閘管中的電流晶閘管中的電流:n晶閘管承受的最大反向電壓晶閘管承受的最大反向電壓：由波形圖不難看出晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次線電壓峰值，即 n2. 阻感負載阻感負載n特點：阻感負載，當l值很大時，id波形基

5、本平直n(1)工作原理工作原理:n 300時：整流電壓波形與電阻負載時相同。n 300時（如 =600時的波形如圖所示） ruiddddvtii3122245. 2632uuuurm3.2.1三相半波可控整流電路n三相半波可控整流n電路及波形abctrlu2udelidvt1vt2vt3udiauaubucibiciduacuabuacototototototuvt13.2.1三相半波可控整流電路nu2過零時，vt1不關(guān)斷，直到vt2的脈沖到來，才換流，由vt2導(dǎo)通向負載供電，同時向vt1施加反壓使其關(guān)斷u2波形中出現(xiàn)負的部分,波形仍然連續(xù)。n阻感負載時的移相范圍為900。 n(2)輸出電壓電

6、流輸出電壓電流: n輸出電壓 n積分區(qū)間應(yīng)為積分區(qū)間應(yīng)為/6+ 5/6+n =900時,正負半波相等,ud=0n的移相范圍: 00 900n輸出電流： id=ud/r=in cos17. 1)(sin22326562uttduud3.2.1三相半波可控整流電路n晶閘管的電流：n平均值：n有效值：n 晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值:n ddddvtiitdii31)665(22165626562321iitdiiddvt2rmfmu45.2uu3.2.1三相半波可控整流電路n晶閘管的額定電流為：nid波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線。n三相半波

7、的主要缺點在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。 dvtvt(av)368. 057. 1iii3.2.2三相全控橋整流電路n二、三相橋式全控整流電路二、三相橋式全控整流電路n電路如圖：應(yīng)用最為廣泛n共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（vt1，vt3，vt5）n共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（vt4，vt6，vt2）n編號：1、3、5，4、6、2bactn負載iaidudvt1vt3vt5vt4vt6vt2d2d13.2.2三相全控橋整流電路n1. 帶電阻負載時的工作情況帶電阻負載時的工作情況 n =00時的情況時的情況(如圖所示)n分析：與將電路中的晶閘管換

8、作n二極管的情況相同。n對于共陰極組的3個晶閘管，陽極n所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通。n 對于共陽極組的3個晶閘管，陰極n所接交流電壓值最低的一個導(dǎo)通。n圖1 =00時工作情況時工作情況n ud1u2ud2u2ludidtotototoua= 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuac ivt13.2.2三相全控橋整流電路n =300時的工作情況時的工作情況 =600時工作情況時工作情況n ud1= 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuac totototoidiat1uaubuc= 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubauca

9、ucbuabuacuaubucott1ototuvt13.2.2三相全控橋整流電路n =300時的工作情況時的工作情況n區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30，組成ud的每一段線電壓因此推遲300 。從t1開始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍按以上規(guī)律變化。 n變壓器二次側(cè)電流ia波形的特點：在vt1處于通態(tài)的120期間，ia為正，ia波形的形狀與同時段的ud波形相同，在vt4處于通態(tài)的1200期間，ia波形的形狀也與同時段的ud波形相同，但為負值。n =600時工作情況（圖時工作情況（圖2）n ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低。

10、a=60時ud出現(xiàn)為零的點 n 600時工作情況時工作情況，（圖（圖3）n如 = 900時電阻負載情況下的工作波形如圖所示波形出現(xiàn)間斷 3.2.2三相全控橋整流電路n = 900時電阻負載情況下n工作波形n小結(jié)小結(jié)n當a600時，ud波形均連續(xù)，n對于電阻負載，nid波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)。n當a600時，ud波形每n600中有一段為零。n帶電阻負載時三相橋式全控n整流電路a 角的移相范圍是1200。 ud1ud2uduaubucuaubtototototoiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaivt13.2.2三相全控橋整流電路n2阻感負載時的工作情況阻

11、感負載時的工作情況 n a600時（圖（圖4）: ud波形連續(xù)，n工作情況與帶電阻負載時十分相似，n各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓nud波形、晶閘管承受的電壓波形等都n一樣。區(qū)別在于：當電感足夠大的時n負載電流的波形可近似為一條水平n線。 ud1= 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuac totototoidiat1uaubuc3.2.2三相全控橋整流電路n a600 時（圖時（圖5）n阻感負載時的工作情況n與電阻負載不同，由于n電感l(wèi)的作用，ud波形n會出現(xiàn)負值部分。帶阻n感負載時，三相橋式全n控整流電路的角移相角移相n范圍為范圍為900 = 90ud1ud2uac

12、ubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactototoubucuat1uvt13.2.2三相全控橋整流電路n3參數(shù)計算參數(shù)計算:n(1)電阻性負載電阻性負載:n0 0 60 0時:n波形連續(xù):波形每隔 60為一周期n 60 0 120 0時時: :cosu34. 2) t(tdsinu631u23232d)3cos(134. 2)(sin63232duttduu3.2.2三相全控橋整流電路n當=2/3時, ud=0n所以： 0 0 120 0n(2)電感性負載電感性負載: 波形總是連續(xù)的n輸出電壓：n移相范圍: 0 0 90 0n電流： 晶閘管的電流與三相半波時一樣 n平

13、均值n有效值：n cosu34.2) t(tdsinu631u23232dd32ddvti31tdi21id2dvti3132i21i3.2.2三相全控橋整流電路n只要電流連續(xù),每只管子每次導(dǎo)通120 0。n管子承受的最大反壓：n整流變壓器二次側(cè)電流：波形如圖4所示，為正負半周各寬1200、前沿相差180 的矩形波，其有效值為：n晶閘管的電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。n三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負載時，在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算id時有所不同，接反電勢阻感負載時的id為： n 式中:r和e

14、分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。 n 22u6u32dd2d2d2i816.0i3232)i(32i21ireuidd3.2.2三相全控橋整流電路n三相橋式全控整流電路的特點三相橋式全控整流電路的特點n（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。n（2）對觸發(fā)脈沖的要求：按vt1-vt2-vt3-vt4-vt5-vt6的順序，相位依次差60。n共陰極組vt1、vt3、vt5的脈沖依次差1200，共陽極組vt4、vt6、vt2也依次差120 。n同一相的上下兩個橋臂，即vt1與與vt4，vt3與與vt6，vt5與與vt2，脈沖相差180 。n（3）ud一周期

15、脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。n（4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖,可采用兩種方法：n一種是寬脈沖觸發(fā),脈沖寬度應(yīng)大于60 ,小于120 ,一般取90 。n另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）。n（5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。 3.3晶閘管觸發(fā)電路n udud n晶閘管整流裝置中，需要有一個能產(chǎn)生相位可調(diào)、大小合適的觸發(fā)脈沖電路稱觸發(fā)電路，又稱觸發(fā)器。n一、對晶閘管觸發(fā)電路要求一、對晶閘管觸發(fā)電路要求n1、觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠大的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流（6-8v，幾ma至幾百ma） ac、dc或脈沖電壓；n2、足夠?qū)挾?，前?/p>

16、陡峭（準確觸發(fā)）；n3、不觸發(fā)時，觸發(fā)電路殘壓要?。籲4、觸發(fā)脈沖必須與晶閘管陽極電壓同步同步，移相范圍滿足主電路要求。cosu34. 2) t(tdsinu631u23232d3.3晶閘管觸發(fā)電路n同步：觸發(fā)脈沖頻率必須與陽極電壓一致，觸發(fā)脈沖前沿與晶閘管陽極電壓保持固定相位關(guān)系。n二、觸發(fā)電路類型二、觸發(fā)電路類型n阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成觸集成觸發(fā)電路發(fā)電路、數(shù)字觸發(fā)電路等。n三、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路n中小容量可控電路多應(yīng)用；n優(yōu)：簡單、可靠、脈沖前沿陡峭；n缺點：脈沖不寬、功率不大、單相和要求不高的三相電路中應(yīng)用。n1

17、、單結(jié)晶體管：一個單結(jié)晶體管：一個pn結(jié)，結(jié)，b1、b2雙基極雙基極雙基極二極管雙基極二極管n e 、b1、b2三個極三個極nb1、b2：215k； e 、b2正向電阻小；正向電阻??； e 、b1正向電阻大。正向電阻大。3.3晶閘管觸發(fā)電路n分壓比：=rb1/(rb1+ rb2);nup:峰點電壓； uv:谷點電壓（維持單結(jié)晶體管導(dǎo)通的最小電壓）；nie ue ：負阻特性；n工作特性三區(qū)：截止區(qū)、負阻區(qū)、飽和區(qū)nue up 時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通；nueuv（且ie iv）時，單結(jié)晶體管截止。n2、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形n(1)同步電壓形成（2）移相控制（3）脈沖形成與輸出三環(huán)節(jié)n全波整流波形、

18、梯形波、電容充放電波形、輸出脈沖波形n3、同步實現(xiàn)n當同步交流電壓過零時（主電路電壓同時過零），uw過零，ubb(ebb ) =0,單結(jié)晶體管內(nèi)部ua=0，電容c經(jīng)e-b1-r1迅速放電，3.3晶閘管觸發(fā)電路n每半周開始，c從零開始充電，保證每周期觸發(fā)電路送出第一個脈沖距離過零的時刻一致（即控制角），），實現(xiàn)同步。n第一個脈沖有效觸發(fā)，正負半波vt1、vt2均有ug，但各有一只觸發(fā)無效。n四、集成觸發(fā)電路四、集成觸發(fā)電路三相觸發(fā)電路三相觸發(fā)電路n分立電路可靠性差，調(diào)試復(fù)雜。故障率高。nic集成觸發(fā)電路體積小、可靠性高、抗擾強。n1、kc04集成觸發(fā)電路 16腳雙列直插式；n1腳（正相脈沖輸出）

19、、15腳輸出（負相脈沖輸出） ；n8腳接同步電壓us（ usa或 usb或 usc）；n16腳、7腳接+15v電源；uc（+控制電壓）、ub（-偏移電壓）分別經(jīng)r2、r1接至9腳。3.3晶閘管觸發(fā)電路n2、 同步電壓信號為鋸齒波的觸發(fā)電路n基本環(huán)節(jié)：n（1）同步鋸齒波形成環(huán)節(jié)n（2）同步移相控制環(huán)節(jié)n（3）脈沖形成、整形放大、輸出環(huán)節(jié)n3、kc41c六路雙脈沖發(fā)生器 16腳n一只kc41c與三只kc04組成三相全控橋雙脈沖觸發(fā)電路n雙窄脈沖觸發(fā)：用兩個間隔60度的窄脈沖去觸發(fā)晶閘管nkc41ckc41c：將三只將三只kc04kc04輸出的輸出的六個單脈沖（相位互差六個單脈沖（相位互差6060度

20、）度）n六路雙脈沖（彼此互差六路雙脈沖（彼此互差6060度）度）n五、其它五、其它icic觸發(fā)：觸發(fā)：tc787tc787；n數(shù)字觸發(fā)電路數(shù)字觸發(fā)電路3.3晶閘管觸發(fā)電路nuca/d 分頻器脈沖發(fā)生器通道選擇（三同步電壓usa或 usb或 usc ）整形放大脈沖輸出。n精度更高，脈沖對稱度好，移相特性一致，且不受電網(wǎng)的影響。n取代模擬式觸發(fā)電路，第四章 逆變電路4.1 有源逆變電路n一、逆變的概念一、逆變的概念n1. 什么是逆變？為什么要逆變？什么是逆變？為什么要逆變？n逆變（逆變（invertion）把直流電轉(zhuǎn)變成交流電。n逆變電路逆變電路把直流電逆變成交流電的電路n變流電路變流電路-一套電

21、路，既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路或變流裝置。n有源逆變電路有源逆變電路交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié),逆變時可把直流電逆變?yōu)?0hz的交流電。n無源逆變無源逆變 -變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負載 4.1 有源逆變電路n2. 直流發(fā)電機直流發(fā)電機電動機系統(tǒng)電能的傳遞電動機系統(tǒng)電能的傳遞na）兩電動勢同極性兩電動勢同極性eg em b）兩電動勢同極性兩電動勢同極性em eg c）兩電動勢反極性，形成短路兩電動勢反極性，形成短路c)b)a)mgmgmgegemidregemidregemidr4.1 有源逆變電路n圖a m電動運轉(zhuǎn)，egem，電流id從g流向m，m吸收電功率。n圖b

22、 回饋制動狀態(tài)，m作發(fā)電運轉(zhuǎn)，此時，emeg，電流反向，從m流向g故m輸出電功率，g則吸收電功率，m軸上輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒og。n圖c 兩電動勢順向串聯(lián)，向電阻r供電，g和m均輸出功率，由于r一般都很小，實際上形成短路，在工作中必須嚴防這類事故發(fā)生。 n3. 逆變產(chǎn)生的條件逆變產(chǎn)生的條件4.1 有源逆變電路n單相全波電路代替上述發(fā)電機 n圖a m電動電動運行，全波電路工作在整流狀態(tài)整流狀態(tài)， 在0 /2間，ud為正值，并且ud em，才能輸出id。 此時，交流電網(wǎng)輸出電功率，電動機則輸入電功率。 a)b)圖 2-45r+-電 能m102u10u20udidlv t1v t2u10udu

23、20u10oottididudemem電 能mr+-102udidlv t1v t2u10udu20u10oottididud |ud |，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè),實現(xiàn)逆變。n電能的流向與整流時相反,m輸出電功率,電網(wǎng)吸收電功率。nud可通過改變來進行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時ud為負值為負值，逆變時在 /2間變化。 n產(chǎn)生逆變的條件有二：產(chǎn)生逆變的條件有二：n（1）有直流電動勢，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓n（2）晶閘管的控制角 /2，使ud為負值。n半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負極性的電動勢，故不能實現(xiàn)有源逆變。欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。4.1 有源逆變電路n二、三相有源逆變電路二、三相有源逆變電路n(一)三相半波有源逆變電路:n要求要求: /2或 /2時的