《可控整流电路 》PPT课件.ppt

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1、南京工业大学自动化学院可控整流电路1南京工业大学自动化学院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实际电路由于变压器漏感的存在,电流不能突变，电流不能突变，SCR换相有一过程。换相有一过程。换相的物理过程和整流电压波形（换相的物理过程和整流电压波形（以三相半波电以三相半波电感性负载为例，然后将结论推广）感性负载为例，然后将结论推广）考考虑虑包包括括变变压压器器漏漏感感影影响响，该该漏漏感感可可用用图图中中的的电感电感LB表示。表示。2南京工业大学自动化学院换相短路和环流的产生Ta换相到换相到Tb的过程：的过程：因因a b两相均有漏感，两相均有漏感，故故ia ib均不能突

2、变，均不能突变，Ta和和Tb同时导通同时导通，相当于将相当于将a b两相短路，两相短路，在两相组成的回路中产在两相组成的回路中产生生环流环流ik3南京工业大学自动化学院换相过程分析ib=ik 逐渐增大逐渐增大,ia=Id-ik逐渐减小逐渐减小ik 增大增大到到Id时，时，ia=0Ta关断，换流过程结束关断，换流过程结束换相重叠角换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g g表示。4南京工业大学自动化学院换相过程分析n短路电压与回路中的漏短路电压与回路中的漏感电势相平衡感电势相平衡n在换相过程中，在换相过程中，输出整输出整流电压流电压5南京工业大学自动化学院换相的影响n换相期间，输出整流电压是换相

3、的两换相期间，输出整流电压是换相的两相相电压的相相电压的平均值平均值n由于换相的影响，输出电压的平均值由于换相的影响，输出电压的平均值有所有所下降下降6南京工业大学自动化学院换相压降换相压降Ud:变压器漏抗变压器漏抗XB=LB换相压降换相压降Ud:由于负载电流换相所引起的电压降由于负载电流换相所引起的电压降7南京工业大学自动化学院变压器的漏抗求法变压器漏抗变压器漏抗XB=LB通常可用下式求取通常可用下式求取8南京工业大学自动化学院2.3.1 2.3.1 换相期间的输出电压换相期间的输出电压 对于对于m相相可控整流电路：一周期中有可控整流电路：一周期中有m个波头，换个波头，换相相m次次整流平均电

4、压整流平均电压Ud:Ud0为为=0时不考虑漏感影响的时不考虑漏感影响的Ud9南京工业大学自动化学院换相重叠角的计算换相重叠角的计算n换相重叠角g g 的大小与电路的参数及控制角有关。n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10南京工业大学自动化学院换相重叠角的计算换相重叠角的计算n因为有n得到11南京工业大学自动化学院换相重叠角的计算换相重叠角的计算n将上式在整个换相期间积分n可以解到n所以可以得到换相角的公式12南京工业大学自动化学院 随其它参数变化的规律随其它参数变化的规律 n当当一定时，一定时，I Id d、X XB B越大越大，越大越大这是由于这是由于I Id

5、d、X XB B愈大，漏感中储存能量愈多，换相过程愈大，漏感中储存能量愈多，换相过程加长，换相重叠角增加。加长，换相重叠角增加。n当当I Id d、X XB B 不变时，不变时，增加增加，越小越小这是由于控制角这是由于控制角愈大，电源供给能量减少能量释愈大，电源供给能量减少能量释放快，换相重叠角减小放快，换相重叠角减小n已知电路的形式和参数已知电路的形式和参数XB根据负载电流根据负载电流Id和控制角和控制角a的的大小，就可以利用公式计算出换相重叠角大小，就可以利用公式计算出换相重叠角 13南京工业大学自动化学院变压器漏感对整流电路的影响出现换相重叠角g g，整流输出电压平均值Ud降低。整流电路

6、的工作状态增多。晶闸管的di/dt 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di/dt。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。14南京工业大学自动化学院2.4 晶闸管触发电路 n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。n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!)n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n触发脉冲的相位应能在规定范围内移动。n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

7、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。15南京工业大学自动化学院锯齿波同步触发电路锯齿波同步触发电路 16南京工业大学自动化学院2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路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（并联方式组流电路组合而成（并联方式组合）合）电源变压器初级接成三角形，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，接有平衡电在两个中点之间，接有平衡电抗器抗器LP。适用

8、于低电压大电流场合适用于低电压大电流场合17南京工业大学自动化学院 六相半波可控整流电路六相半波可控整流电路 任一瞬间，只有相电压最高的任一瞬间，只有相电压最高的那一相那一相SCR可以触发导通。可以触发导通。SCR最大导通角最大导通角60度；度；每管平均电流每管平均电流为为Id/6;ud为六相电压波形包络线为六相电压波形包络线 没有平衡电抗器的电路分析没有平衡电抗器的电路分析18南京工业大学自动化学院Ud=1.35U2（=0时时）缺点：缺点：SCR导通角小变压器利用率低导通角小变压器利用率低未达到并联目的；很少采用。未达到并联目的；很少采用。19南京工业大学自动化学院以以t1时刻来分析，时刻来

9、分析，此此时时：uauc Id1上升上升,平衡平衡电电抗器会抗器会产产生生感感应电势应电势 平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析20南京工业大学自动化学院t2:uc =ua up=(ua-uc)=0 Ta和和Tc继续同时导通继续同时导通21南京工业大学自动化学院t2之后之后 uc ua ，up=(ua-uc)0 此此时时平衡平衡电电抗器上感抗器上感应电势应电势极性反向极性反向 id1减小减小，id2增大。增大。22南京工业大学自动化学院关系分析：关系分析：左边电路回路方程：左边电路回路方程：右边电路回路方程：右边电路回路方程：由此可得：由此可得：数量分析数量分析23南京工业大学自动

10、化学院平衡电抗器总的感应电势等于两组半波输出电压的差值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负载上两端电压ud为为平平衡衡电电抗抗器器的的作作用用:将将使使电电压压较较高高的的相相ua减减小小up2，电电压压较较低低的的相相uc增增加加up2而而使使Ta和和Tc同时导通，向负载供电。同时导通，向负载供电。24南京工业大学自动化学院平衡电抗器补偿了两组输出平衡电抗器补偿了两组输出Ud1和和Ud2的瞬时电压之差的瞬时电压之差使二组晶闸管同时导电，并使二组晶闸管同时导电，并联向负载提供电流。联向负载提供电流。平衡电抗器的作用平衡电抗器的作用25南京工业大学自动化学院 带平衡电

11、抗器的双反星形可控整流电路工作特点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两组次级绕组相位差180度双度双反星形电路反星形电路有有Lp后，负载电流由两组各分后，负载电流由两组各分担一半。担一半。由于每相是反星结构，磁芯内磁由于每相是反星结构，磁芯内磁通方向相反，没有直流磁化问通方向相反，没有直流磁化问题题两组器件的工作过程与三相半波两组器件的工作过程与三相半波独立时一样。独立时一样。26南京工业大学自动化学院双反星形电路中并联的两组三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，虽然两组电在同一控制角下，虽然两组电压平均值

12、相同，但瞬时电位不压平均值相同，但瞬时电位不等。等。27南京工业大学自动化学院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O1和O2间的电压等于ud1和ud2之差。该电压加在Lp上，产生电流ip,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ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id ip。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 电路工作小结电路工作小结28南京工业大学自动化学院ud1和和u

13、d2的计算：的计算：2.输出电压平均值输出电压平均值Ud 平衡电抗器的参数计算平衡电抗器的参数计算29南京工业大学自动化学院 控制角控制角=30度时度时:先画出六相电压波形先画出六相电压波形;分别确定各组的分别确定各组的ud1 ud2;做出做出ud=(ud1+ud2)/2波形波形.例例t1 t2 时间段：时间段：ud1=ua,ud2=ub(=-ub),ud=uab/230南京工业大学自动化学院 与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为90度，电阻性负载为度，电阻性负载为120度（输出电压只有正半部分）。度（输出电压只有正半部分）。控制角控制角

14、=60度和度和90度时度时ud波形波形(大电感负载大电感负载)：31南京工业大学自动化学院谐波含量减小，最低次谐波为六次谐波含量减小，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）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出电压平均值不变 ud波形特点波形特点32南京工业大学自动化学院双反星形整流电路双反星形整流电路-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

15、流设备中常常把整流电路串并联连接以增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。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。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带平衡电抗器的双反星形整流电路特点总结33南京工业大学自动化学院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与六相半波整流电路相

16、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。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每组三相半波整流电流是负载电流的50%50%。SCRSCR选择和变压器选择和变压器次级绕组容量的确定按次级绕组容量的确定按Id/2Id/2计算即可。大电感负载时计算即可。大电感负载时I IT T=I=I2 2=0.289I=0.289Id d（是三相半波时的一半）是三相半波时的一半）34南京工业大学自动化学院l 两组三相桥串联组成的十二相整流电路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整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构采用星形和三角形接法构成线

17、电压相位相差成线电压相位相差3030度度,大小相等的两组电压大小相等的两组电压,接接到互相串联的两组整流桥到互相串联的两组整流桥.*输出电压在每个交流电源输出电压在每个交流电源周期中脉动周期中脉动1212次次*应用应用:高电压高电压(小电流小电流)供电质量高供电质量高(低电压纹波低电压纹波)35南京工业大学自动化学院*整流变压器二次绕组分别整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构采用星形和三角形接法构成线电压相位相差成线电压相位相差3030度度,大小相等的两组电压大小相等的两组电压,接接到互相并联的两组整流桥到互相并联的两组整流桥.*使用了平衡电抗器来平衡使用了平衡电抗器来平衡两组整流器的电流两组整流器的电流.原理与双原理与双反星形一样反星形一样.*不仅可减小输入电流谐波也不仅可减小输入电流谐波也可减小输出电压谐波并提高可减小输出电压谐波并提高纹波频率纹波频率,可减小平波电抗器可减小平波电抗器.l 两组三相桥并联组成的十二相整流电路两组三相桥并联组成的十二相整流电路36