电力电子技术课件-第三章_AC-DC变换电路2

例3-61在电阻性负载三相半波可控整流电路中，如果窄脉冲出现过早，即在移到自然换相点之前，会出现什么现象?画出负载侧du波形。图3-29例3-61图解：如图3-29，当触发脉冲1gu触发U相晶闸管，则U相晶闸管导通。当1gu触发V相晶闸管时，这时U相电压高于V相电压，所以V相晶闸管不导通，U相晶闸管继续导通。过了自然换相点后，尽管V相电压高于U相电压，但V相晶闸管的触发脉冲2gu消失，所以V相晶闸管仍不通。U相晶闸管导通到过零点结束。这样下去，接着导通的是W相晶闸管。由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而出现了输出波形相序混乱现象，这是不允许的。例3-62如果图3-30a所示电路，VT1管无触发脉冲，试画出15、60两种情况下的dU波形，并画出60时晶闸管VT2两端电压2Tu波形。图3-30例3-62图解：VT1管无触发脉冲，15时波形如图图3-30b所示，其中上图打斜线部分为整流输出du的波形。60时，整流输出波形如图图3-30c上图打斜线部分所示。VT2晶闸管两端电压波形如图图3-30c下图打斜线部分所示。由图中可以看出，0～t1区间VT3导通，所以VT2管承受反压UVW，t1～t2区间，无晶间管导通，所以VT2管承受正压uV，t3～t4区间，晶闸管VT2导通，两端电压为零。t4～t5区间，无晶闸管导通，VT2承受反压uV，t5～t6区间，晶闸管VT3导通，承受反向电压UVW，t6～t7区间，无晶闸管导通，承受反压uV。例3-63电感性负载三相桥式半控整流电路，如VT3管无触发脉冲，试画出30，90时的du波形。解：当VT3管无触发脉冲时，凡是W字头的线电压如WUu、WVu等均不导通。30时du的波形如图3-31b打斜线部分所示。90时的du波形如图3-31c打斜线部分所示。图3-31例3-63图例3-64三相半波可控整流，能否如图3-32所示只用一套触发器，每隔120º送出触发脉冲，使电路工作？解：能工作。因为虽然三个晶闸管同时加触发脉冲，只有阳极电压最高相所接的晶闸管导通，其余两个晶闸管受反压时阻断。但是，移相范围只有120º，达不到150º移相的要求。图3-32例3-64图图3-33例3-65图例3-65现有单相半波、单相桥式、三相半波三种电路，负载电流dI都是40A，问串在晶闸管中的熔断器电流是否一样大？为什么？解：单相半波时，流过熔断器电流为正弦半波(考虑0情况)，所以，40dTdIIA，1.5762.8TdTIIA，熔断器按有效值62.8A来选择。单相桥式可控整流时，流过熔断器电流为正弦半波/220dTdIIA，1.5731.4TdTIIA，熔断器按有效值31.4A选择。三相半波可控整流时，流过熔断器的电流波形如图3-33所示，该电流有效值为ddTRUtdtRUI26/56/22686.0)(sin221ARURUIdddd4017.12AAIARUTd5.23)686.018.34(,18.342熔断器按23.5A来选择。例3-66分别画出三相半波可控整流电路电阻负载和大电感负载在α为60°、90°的输出电压和晶闸管电压、电流、变压器二次电流i2的波形图。晶闸管导通角各为多少？输出电压各为多少？解：(1)电阻性负载α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P48中的图3-4，其中晶闸管电流波形可在图3-4(c)中读出，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，晶闸管仍导通至相电压正变负的过零点处。由于α30°时，ud波形断续，每相晶闸管导电期间为α至本相的正变负过零点，故有晶闸管导通角为θ＝π-α-30°整流输出电压平均值62226cos1675.06cos1223..sin223UUttdUUd当α=60°时，θ=90°，Ｕd=0.675U2。当α=90°时，θ=60°，Ｕd=0.675U2[1-0.5]=0.3375U2。(2)大电感负载α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材中的图，变压器二次相电流i2的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同。α=90°时，可参照上述波形，将控制角α移至90°处开始即可，但晶闸管导通角仍为θ＝120°。由于大电感负载电流连续，则晶闸管导通角为θ＝120°整流输出平均电压为cos17.1cos263..sin223222656UUttdUUd当α=60°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos60°=0.585U2。当α=90°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos90°=0例3-67三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知U2=220V、R=11.7Ω。计算α=60°时负载电流id、晶闸管电流iV1、变压器副边电流i2的平均值、有效值和晶闸管上最大可能正向阻断电压值。改为电阻负载，重复上述计算。解：(1)大电感负载整流输出平均电压为7.1285.022017.1cos17.12UUd(V)负载电流平均值为117.117.128RUIdd(Ａ)负载电流有效值为117.117.128RUIIdd(Ａ)晶闸管电流的平均值ARVI1为7.31131311dARVII(A)晶闸管电流的有效值为35.61131311dVII(Ａ)变压器二次电流平均值为7.311313112dARVARIII(A)变压器二次电流有效值为35.611313112dVIII(Ａ)三相半波可控整流电路可能出现的最大正向阻断电压为9.538220662UuFM(V)当α=60°时的实际正向阻断电压为8.46623220660sin62UFu(V)(2)电阻性负载由于α30°时，Ud波形断续，每相晶闸管导电期间为α至本相的正变负过零点，故有整流输出电压平均值62226cos1675.06cos1223..sin223UUttdUUd6.148(V)负载电流平均值为7.127.116.148RUIdd(Ａ)负载电流有效值为232sin216523sin2232622RUtdRtUI≈16.3(A)晶闸管电流的平均值ARVI1为2.47.1231311dVRAII(A)晶闸管电流的有效值为232sin216521sin22126221RUtdRtUIVI31≈9.4(A)变压器二次电流平均值为2.47.12313112dVRAARIII(A)变压器二次电流有效值为4.912VII(Ａ)由于α30°，负载电流出现断续，所以，电路可能出现的最大正向阻断电压为311220222UuFM(V)例3-68某电解装置系电阻性负载，要求输出电压Ud=220V，输出电流Id=400A，采用经整流变压器的三相半波可控整流电路，电源是三相380V的交流电网，考虑αmin=30°，估算此时整流变压器的次级容量S2，并与α=0°时的次级容量S20作比较，然后加以说明。最后选择晶闸管。解：由于α≤30°，整流输出平均电压cos17.12UUd则cos17.12dUU(1).当α=αmin=30°时，cos17.12dUU＝1.217866.017.1220(V)55.0400220ddIUR(Ω)变压器二次相电流有效值为2cos233221sin22126562212RUtdRtUIIV=3.2506342.055.01.217(A)则S2=3U2I2=3×217.1×250.3=163020.4(VA)≈163(KVA)(2).当α＝0°时，18817.1220cos17.120dUU(V)则20I2cos233221sin221265622RUtdRtU6.2346864.055.017.1(A)则S20=3U20I20=3×188×234.6=132314.4(VA)≈132.3(KVA)从上可见，S2s20。说明可控整流电路的设计，应尽量使其在较小的控制角α下运行。这样，在输出同样大小负载电流时，使整流晶闸管电流和变压器二次电流、电压的有效值较小，可降低器件和变压器的额定容量。由于晶闸管电流的有效值IV1=I2=250.3A当不考虑安全裕量时IVEAR=IV1／1.57=250.3／1.57=159.4(A)晶闸管承受的最高电压峰值为8.5311.217662U(V)按裕量系数22×159.4=318.8(A)2×531.8=1063.6(V)选择额定通态平均电流为400A，额定电压为1200V的晶闸管。例3-69在三相半波可控整流电路中，如果控制脉冲出现在自然换相点以前，可能出现什么情况，能否换相？画出波形图分析说明。解：出现在换相点之前的触发脉冲，不能完成晶闸管的换相。电阻负载波形图参阅教材P47中的图中的图，当触发B相晶闸管V12的触发脉冲2出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，A相晶闸管V1１将继续导通至该相相电压过零点，id波形中的iV12及其与之对应部分的输出电压ud波形均为零。大电感负载的波形参阅教材中的图，当触发B相晶闸管V12的触发脉冲出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，不能完成换相，此期间iV12的波形为零。而A相晶闸管V1１将继续导通至该相相电压过零点，并进入负半周，直到c相晶闸管V13的触发脉冲到来，V13被触发导通为止。与之对应部分的输出电压ud波形进入交流电源的负半周，正半周的波头不再存在。例3-70在有交流电感时的三相半波可控整流电路：（1）换流期间交流电抗上的压降有什么规律？（2）换流期间输出点的电压呈现什么规律？（3）以一对元件换流为例来说明上述规律。（4）以交流一相为例写出换流压降的表达式。（5）分别描述α=30°和60°时整流输出电压波形图。（6）写出交流电抗对输出电压平均值影响的表达式。解：(1).换流期间交流电抗上的压降为参与换流（换相）的二相的线电压的1／2。（2）换流期间输出点的电压瞬时值为参与换流（换相）的二相相电压之和的1／2。(3).以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间输出点的电压瞬时值为：ABduuu21(4).以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间交流电抗上的压降，即换流压降为：BALCuu21(5).α=30°时整流输出电压波形，参阅教材中的，α=60°时整流输出电压波形参照教材中的图，移至α=60°起始即可，但波形延至每相晶闸管导通角为θ＝120°+γ。其中，γ为换相重叠角。(6).换流期间交流电抗上的压降，即换流压降的影响将使输出电压平均值下降，输出平均电压将为ddddIXcUUUU23cos2632'例3-71三相半波可控整流对直流电动机电枢供电，60时，理想空载转速01000/minnr，问120时0n为多少?解：当直流并励电动机中磁通保持恒定时，60，对应的理想空载转速为min/1000220rCUnemin/500min/100021221)120150sin(2,120220rrCUCUnee例3-72三相半波可控整流电路，三只晶闸管都不触发时，晶闸管两端电压波形