第1章--三相可控整流逆变

3.2.1三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路1.电阻负载(1)电路a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc=0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt3.2.1三相半波可控整流电路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。(2)工作原理:①α=0时的工作原理分析(波形图α=00）假设将电路中的晶闸管换作二极管.一周期中，在ωt1~ωt2期间，VD1导通，Ud=Ua在ωt2~ωt3期间，VD2导通，Ud=Ub在ωt3~ωt4期间，VD3导通，Ud=Uc3.2.1三相半波可控整流电路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α的起点，即α=00。②晶闸管电压:晶闸管的电压波形，由3段组成：第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为UT1=0第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，UT1=Ua-Ub=Uab，为一段线电压第3段，在VT3导通期间，UT1=Ua-Uc=Uac为另一段线电压增大α值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化。③变压器二次绕组的电流:变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形相同，变压器二次绕组电流有直流分量。3.2.1三相半波可控整流电路负载电流处于连续负载电流断续，和断续之间的临界状态晶闸管导通角小于1200=30°u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uactttt=60°u2uaubucOOOOuGudiVT13.2.1三相半波可控整流电路(3)输出电压电流:α≤300时，负载电流连续，有当α=0时，Ud最大，为②α300时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：因此：电阻负载时,α的变化范围:00~1500cos17.1cos263)(sin2321226562UUttdUUd2d0d17.1UUU)α6πcos(1675.0)α6πcos(1Uπ223)tω(tdωsinU23π21U2πα6π2d3.2.1三相半波可控整流电路③负载电流平均值为晶闸管中的电流:④晶闸管承受的最大反向电压：由波形图不难看出晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值，即2.阻感负载特点：阻感负载，当L值很大时，id波形基本平直(1)工作原理:①α≤300时：整流电压波形与电阻负载时相同。②α300时（如α=600时的波形如图所示）RUIddddVTII3122245.2632UUUURM3.2.1三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路及波形abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT13.2.1三相半波可控整流电路u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断——u2波形中出现负的部分,波形仍然连续。阻感负载时的移相范围为900。(2)输出电压电流:①输出电压积分区间应为π/6+α～5π/6+αα=900时,正负半波相等,Ud=0α的移相范围:00~900②输出电流：Id=Ud/R=Icos17.1)(sin22326562UttdUUd3.2.1三相半波可控整流电路③晶闸管的电流：平均值：有效值：④晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值:ddddVTIItdII31)665(22165626562321IItdIIddVT2RMFMU45.2UU3.2.1三相半波可控整流电路⑤晶闸管的额定电流为：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。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。dVTVT(AV)368.057.1III3.2.2三相全控桥整流电路二、三相桥式全控整流电路电路如图：应用最为广泛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）编号：1、3、5，4、6、2bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d13.2.2三相全控桥整流电路1.带电阻负载时的工作情况⑴α=00时的情况(如图⒈所示)分析：与将电路中的晶闸管换作二极管的情况相同。对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通。对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低的一个导通。图1α=00时工作情况ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua=0°ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥiVT13.2.2三相全控桥整流电路α=300时的工作情况α=600时工作情况ud1=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥtOtOtOtOidiat1uaubuc=60°ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠⅡⅢⅣⅤⅥubucOtt1OtOtuVT13.2.2三相全控桥整流电路⑵α=300时的工作情况①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300。从ωt1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按以上规律变化。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1200期间，ia波形的形状也与同时段的ud波形相同，但为负值。⑶α=600时工作情况（图2）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⑷α600时工作情况，（图3）如α=900时电阻负载情况下的工作波形如图所示波形出现间断3.2.2三相全控桥整流电路α=900时电阻负载情况下工作波形小结当a≤600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a600时，ud波形每600中有一段为零。带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是1200。ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT13.2.2三相全控桥整流电路2．阻感负载时的工作情况①a≤600时（图4）: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：当电感足够大的时负载电流的波形可近似为一条水平线。ud1=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥtOtOtOtOidiat1uaubuc3.2.2三相全控桥整流电路②a600时（图5）阻感负载时的工作情况与电阻负载不同，由于电感L的作用，ud波形会出现负值部分。带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为900=90°ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabⅠⅡⅢⅣⅤⅥuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT13.2.2三相全控桥整流电路3．参数计算:(1)电阻性负载:①00≤α≤600时:波形连续:波形每隔60为一周期②600＜＜1200时:αcosU34.2)tω(tdωsinU63π1U2α3π2α3π2d)3cos(134.2)(sin63232dUttdUU3.2.2三相全控桥整流电路当α=2π/3时,Ud=0所以：00≤α≤1200(2)电感性负载:波形总是连续的①输出电压：移相范围:00≤α≤900②电流：晶闸管的电流与三相半波时一样平均值有效值：αcosU34.2)tω(tdωsinU63π1U2α3π2α3π2ddα3π2αddVTI31tωdIπ21Id2dVTI313π2Iπ21I3.2.2三相全控桥整流电路只要电流连续,每只管子每次导通1200。③管子承受的最大反压：④整流变压器二次侧电流：波形如图4所示，为正负半周各宽1200、前沿相差180的矩形波，其有效值为：晶闸管的电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时，在负载电感足够大足以使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：式中:R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。22U6U32dd2d2d2I816.0I32π32)I(π32Iπ21IREUIdd3.2.2三相全控桥整流电路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）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1200，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。（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,脉冲宽度应大于60,小于120,一般取90。另一种是双脉冲触发（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。3.3晶闸管触发电路α↓→Ud↑晶闸管整流装置中，需要有一个能产生相位可调、大小合适的触发脉冲电路——称触发电路，又称触发器。一、对晶闸管触发电路要求1、触发脉冲应有足够大的触发电压和触发电流（6-8V，几mA至几百mA）AC、DC或脉冲电压；2、足够宽度，前沿陡峭（准确触发）；3、不触发时，触发电路残压要小；4、触发脉冲必须与晶闸管阳极电压同步，移相范围满足主电路要求。αcosU34.2)tω(tdωsinU63π1U2α3π2α3π2d3.3晶闸管触发电路同步：触发脉冲频率必须与阳极电压一致，触发脉冲前沿与晶闸管阳极电压保持固定相位关系。二、触发电路类型阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成触发电路、数字触发电路等。三、单结晶体管触发电路中小容量可控电路多应用；优：简单、可靠、脉冲前沿陡峭；缺点：脉冲不宽、功率不大、单相和要求不高的三相电路中应用。1、单结晶体管：一个PN结，b1、b2双基极——双基极二极管e、b1、b2三个极b1、b2：2—15K；e、b2正向电阻小；e、b1正向电阻大。3.3晶闸管触发电路分压比：η=Rb1/(Rb1+Rb2);Up:峰点电压；Uv:谷点电压（维持单结晶体管导通的最小电压）；Ie↑→Ue↓：负阻特性；工作特性三区：截止区、负阻区、饱和区Ue＞Up时，单结晶体管导通；Ue＜Uv（且Ie＜Iv）时，单结晶体管截止。2、单结晶体管触发电路及波形(1)同步电压形成（2）移相控制（3）脉冲形成与输出三环节全波整流波形、梯形波