可控整流电路

,*,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,南京工业大学自动化学院,可控整流电路,2.3 变压器漏抗对整流电路的影响,实际电路由于变压器漏感的存在,电流不能突变，SCR换相有一过程。,换相的物理过程和整流电压波形（,以三相半波电感性负载为例，然后将结论推广）,考虑包括变压器漏感影响，该漏感可用图中的电感LB表示。,换相短路和环流的产生,Ta换相到Tb的过程：,因a b两相均有漏感，,故i,a,i,b,均不能突变，,Ta和Tb,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,换相过程分析,i,b,=i,k,逐渐增大,i,a,=I,d,-i,k,逐渐减小,i,k,增大,到I,d,时，,i,a,=0,Ta关断，换流过程结束,换相重叠角,换相过程持续的时间，用电角度,g,表示。,换相过程分析,短路电压与回路中的漏感电势相平衡,在换相过程中，,输出整流电压,换相的影响,换相期间，输出整流电压是换相的两相相电压的,平均值,由于换相的影响，输出电压的平均值有所,下降,换相压降,U,d,:,变压器漏抗,X,B,=L,B,换相压降Ud:由于负载电流换相所引起的电压降,变压器的漏抗求法,变压器漏抗X,B,=L,B,通常可用下式求取,2.3.1 换相期间的输出电压,对于,m相,可控整流电路：一周期中有m个波头，换相m次,整流平均电压U,d,:,U,d0,为,=0时不考虑漏感影响的U,d,换相重叠角的计算,换相重叠角,g,的大小与电路的参数及控制角有关。,将坐标轴取在a、b两相的自然换相点处，则a相和b相电压可表示为,换相重叠角的计算,因为有,得到,换相重叠角的计算,将上式在整个换相期间积分,可以解到,所以可以得到换相角的公式,随其它参数变化的规律,当,一定时，I,d,、X,B,越大,，越大,这是由于,I,d,、X,B,愈大，漏感中储存能量愈多，换相过程加长，换相重叠角增加。,当I,d,、X,B,不变时，,增加,，越小,这是由于控制角,愈大，电源供给能量减少能量释放快，换相重叠角减小,已知电路的形式和参数XB根据负载电流Id和控制角a的大小，就可以利用公式计算出换相重叠角,变压器漏感对整流电路的影响,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,。,换相使电网电压出现,缺口,，成为干扰源。,2.4 晶闸管触发电路,触发脉冲的功率要求：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。,触发脉冲的宽度要求：要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉。(ia擎住电流!),触发脉冲的幅值要求：触发电压与触发电流应大于产品目录提出的数据，但也不能太大，以防损坏控制极,触发脉冲的相位应能在规定范围内移动。,触发脉冲与主电路电源必须同步。,晶闸管最重要的特性是,可控的正向导通特性,。当晶闸管的阳极加上正向电压后，还必须在门极与阴极之间加上一个具有一定功率的正向触发电压才能导通,导通后门极失去作用。,为了减少门极的触发功率，常常用,脉冲电压,。,锯齿波同步触发电路,2.6.1,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路,由两组共阴极三相半波可控整流电路组合而成（并联方式组合）,电源变压器初级接成三角形，两组次级绕组都接成三相星形,在两个中点之间，接有平衡电抗器,LP,。,适用于低电压大电流场合,六相半波可控整流电路,任一瞬间，只有相电压最高的那一相,SCR,可以触发导通。,SCR,最大导通角,60,度；,每管平均电流,为,I,d,/6;,u,d,为六相电压波形包络线,没有平衡电抗器的电路分析,U,d,=1.35U,2,（,=0时）,缺点：,SCR导通角小变压器利用率低,未达到并联目的；很少采用。,以,t,1,时刻来分析，,此时：,u,a,u,c,I,d1,上升,平衡电抗器会产生感应电势,平衡电抗器的工作原理分析,t,2,:,u,c,=,u,a,u,p,=(,u,a,-u,c,)=0,T,a,和,T,c,继续同时导通,t,2,之后,u,c,u,a,，,u,p,=(,u,a,-u,c,)0,此时平衡电抗器上感应电势极性反向,i,d1,减小,，,i,d2,增大。,关系分析：,左边电路回路方程：,右边电路回路方程：,由此可得：,数量分析,平衡电抗器总的感应电势等于两组半波输出电压的差值,负载上两端电压,u,d,为,平衡电抗器的作用,:,将使电压较高的相,u,a,减小,u,p,2,，,电压较低的相,u,c,增加,u,p,2,而使,T,a,和,T,c,同时导通，向负载供电。,平衡电抗器补偿了两组输出,U,d1,和,U,d2,的瞬时电压之差,使二组晶闸管同时导电，并联向负载提供电流。,平衡电抗器的作用,带平衡电抗器的双反星形可控整流电路工作特点,两组次级绕组相位差,180,度双反星形电路,有,Lp,后，负载电流由两组各分担一半。,由于每相是反星结构，磁芯内磁通方向相反，没有直流磁化问题,两组器件的工作过程与三相半波独立时一样。,双反星形电路中并联的两组三相半波电路输出整流电压互差,60,在同一控制角下，虽然两组电压平均值相同，但瞬时电位不等。,两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流。,双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等,两个星形的中点,O,1,和,O,2,间的电压等于,u,d1,和,u,d2,之差。该电压加在,Lp,上，产生电流,i,p,它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。,考虑到,i,p,后,，每组三相半波承担的电流分别为,I,d,i,p,。,为了使两组电流尽可能平均，一般使,Lp,足够大，以便限制环流在负载额定电流的,1%-2%,以内。,双反星形电路如不,接,Lp,，,即成为六相半波整流电路,电路工作小结,u,d1,和u,d2,的计算：,2.输出电压平均值Ud,平衡电抗器的参数计算,控制角,=30,度时,:,先画出六相电压波形;,分别确定各组的ud1 ud2;,做出ud=(ud1+ud2)/2波形.,例,t1 t2,时间段：ud1=ua,ud2=ub(=-ub),ud=uab/2,与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为90度，电阻性负载为120度（输出电压只有正半部分）。,控制角,=60,度和,90,度时,ud,波形,(,大电感负载,),：,谐波含量减小，最低次谐波为六次,输出平均电压与三相半波整流相同（波形连续）,带平衡电抗器的所以双反星结构等效于两组三相半波并联，输出电压平均值不变,u,d,波形特点,双反星形整流电路,-,-,由,两组三相半波电路并联,三相桥式电路,-,两组三相半波电路串联,电路的串联使输出电压提高，并联可使输出电流加大（用同容量,SCR,）,在大功率整流设备中常常把整流电路串并联连接以增大输出功率,两组三相半波电路双反星形并联工作，整流电压波形形状与六相的整流波形一样,；（与六相半波波形相同）,整流电压的最低次谐波为六次。比三相半波好。,同时有两相导电，变压器不存在直流磁化。,带平衡电抗器的双反星形整流电路特点总结,与六相半波整流电路相比，变压器次级绕组利用率提高了一倍，故变压器容量比六相半波小。,每组三相半波整流电流是负载电流的,50%,。,SCR,选择和变压器次级绕组容量的确定按,Id/2,计算即可。大电感负载时,I,T,=I,2,=0.289I,d,（,是三相半波时的一半）,两组三相桥串联组成的十二相整流电路,*整流变压器二次绕组分别,采用星形和三角形接法构,成线电压相位相差30度,大小相等的两组电压,接,到互相串联的两组整流桥.,*输出电压在每个交流电源,周期中脉动12次,*应用:高电压(小电流),供电质量高(低电压纹波),*整流变压器二次绕组分别,采用星形和三角形接法构,成线电压相位相差30度,大小相等的两组电压,接,到互相并联的两组整流桥,.,*使用了平衡电抗器来平衡,两组整流器的电流.原理与双,反星形一样.,*不仅可减小输入电流谐波也,可减小输出电压谐波并提高,纹波频率,可减小平波电抗器.,两组三相桥并联组成的十二相整流电路,