电力电子技术基础6—可控整流

Fundamentals of Power Electronics Technology 电力电子技术基础电力电子技术基础South China University of Technology第三部分 电力电子变换电路6 6South China University of Technology其变压器二次电流中含有其变压器二次电流中含有直流分量；每相只有直流分量；每相只有1/3周周期导电，变压器利用率低。期导电，变压器利用率低。电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相半波可控整流的特点三相半波可控整流的特点电力电子技术基础相对于单相整流电路，波相对于单相整流电路，波形平直；三相负载平衡。形平直；三相负载平衡。2.5 三相桥式全控整流电路三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法共用变压器，并向一个负载供电，同极接法共用变压器，并向一个负载供电，同时去掉零线后的一种电路拓扑结构。时去掉零线后的一种电路拓扑结构。电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式全控整流电路的形成三相桥式全控整流电路的形成电力电子技术基础避免变压器直流磁化，提高变压器的利用率避免变压器直流磁化，提高变压器的利用率bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1 应用最为广泛 共阴极组共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）编号：1、3、5，4、6、2 电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式全控整流电路的结构三相桥式全控整流电路的结构电力电子技术基础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，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180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 另一种是双脉冲触发（常用）电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式全控整流电路的触发三相桥式全控整流电路的触发电力电子技术基础 假设将电路中的晶闸管换作假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析二极管进行分析 对于共阴极阻的对于共阴极阻的3个晶闸管，个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的阳极所接交流电压值最大的一个导通一个导通 对于共阳极组的对于共阳极组的3个晶闸管，个晶闸管，阴极所接交流电压值最低阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通（或者说负得最多）的导通 任意时刻共阳极组和共阴极任意时刻共阳极组和共阴极组中各有组中各有1个晶闸管处于导通个晶闸管处于导通状态状态电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻负载：电阻负载：a=0电力电子技术基础bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1从相电压波形看从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1-ud2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看直接从线电压波形看，ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络线 电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻负载：电阻负载：a=0电力电子技术基础（1）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（2）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电力电子技术第三部分 电力电子变换电路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电力电子技术基础区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30从w wt1开始把一周期等分为6段，ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合原来的规律变压器二次侧电流ia波形的特点：在VT1处于通态的120期间，ia为正，ia波形的形状与同时段的ud波形相同，在VT4处于通态的120期间，ia波形的形状也与同时段的ud波形相同，但为负值。电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻负载：电阻负载：a=30电力电子技术基础电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻负载：电阻负载：a=60电力电子技术基础ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。a=60时ud出现为零的点当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，也连续当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值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电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载小结小结电力电子技术基础电力电子技术第三部分 电力电子变换电路阻感负载阻感负载电力电子技术基础a60 时时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等都一样区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。a 60 时时 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，而阻感负载时，由于电感L的作用，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 电力电子技术第三部分 电力电子变换电路阻感负载阻感负载电力电子技术基础 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/Rwwcos34.2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134.2)(sin63232dwwUttdUU电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式全控整流电路定量分析三相桥式全控整流电路定量分析电力电子技术基础2.6 三相桥式半控整流电路电力电子技术第三部分 电力电子变换电路三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电力电子技术基础比三相桥式全控整流电路经济、简单。三相桥式全控整流电路共阳极的三个SCR用二极管替代，共阳极不可控，在自然换流点换流。课后自己依照三相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路工作原理进行分析2.7 反电动势负载可控整流电路电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻、反电动势负载电阻、反电动势负载电力电子技术基础在|u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能导通之后，ud=u2，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管 关断，此后ud=EREuidd电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电阻、反电动势负载电阻、反电动势负载电力电子技术基础v与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角。212sinUEv在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。)()sin2(12dtdEtUEUwwid波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续电流断续。与此对应，若id波形不出现为0的点的情况，称为电流连续电流连续。当时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当w wt=时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为。电力电子技术第三部分 电力电子变换电路阻感、反电动势负载阻感、反电动势负载电力电子技术基础为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间 电力电子技术第三部分 电力电子变换电路电力电子技术基础阻感、反电动势负载阻感、反电动势负载Oud0Eidwtwt电感电流不连续时电感电流不连续时电力电子技术第三部分 电力电子变换电路阻感、反电动势负载阻感、反电动势负载电力电子技术基础Oud0Eidwtwt=电感电流连续电感电流连续时，整流电压时，整流电压ud的波形和负载电的波形和负载电流流id的波形与电的波形与电感负载电流连续感负载电流连续时相同，时相同，ud的计的计算公式亦一样算公式亦一样为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出dmin23dmin21087.222IUIULw电力电子技术第三部分 电力电子变换电路阻感、反电动势负载阻感、反电动势负载电力电子技术基础小结：其他形式的整流电路，带阻感、小结：其他形式的整流电路，带阻感、反电动势负载时，工作原理与此类似；当反电动势负载时，工作原理与此类似；当电流连续时电流连续时(），与同一电路的），与同一电路的阻感负载情况下的输出电压波形相同！阻感负载情况下的输出电压波形相同！Rl wEND!u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OwtOwtOwtOwt=0iVT1uVT1三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路电阻电阻负载负载=0=0 时的时的波形波形时 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=ucub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载=0=0 时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况ud1ud2=30iaOwtOwtOwtOwtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路电阻电阻负载负载=30=30 时的时的波形波形=60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOwtwt1OwtOwtuVT1三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路电阻电阻负载负载=60=60 时的时的波形波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路电阻电阻负载负载=90=90 时的时的波形波形ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOua=0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路阻感阻感负载负载=0=0 时的时的波形波形三相三相桥式桥式全控全控整流整流电路电路阻感阻感负载负载=90=90 时的时的波形波形=90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT1三相三相半波半波可控可控整流整流电路电路电阻电阻负载负载=0=0 时的时的波形波形单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路电阻、电阻、反电动势负载时工作情况反电动势负载时工作情况