电力电子3-1.ppt

第三章三相可控整流电路分析,如何学习三相可控整流,第三章,xwl,第十讲,三相可控整流电路介绍,三相可控整流电路是本书的一个重点和难点。学习要尤其引起重视。单相可控整流虽然电路简单,调试维护方便,但输出整流电压脉冲大,又会影响三相交流网负载的平衡,只适应于小容量、对整流指标要求不高的可控整流装置中.,三相可控整流电路介绍,大容量的整流装置,通常都采用三相可控整流电路,其特点可减少输出直流电压的脉动,又可使三相负载平衡.三相可控整流电路类型很多三相半波;三相全控桥;三相半控桥;双反星型;12相整流电路三相半波是最基本的电路,其它都可看成是三相半波电路的串联和并联.,三相可控整流电路介绍,三相半波可控整流1.共阴极电路,三相可控整流电路介绍,三相半波可控整流2.共阳极电路,三相可控整流电路介绍,三相全控桥,三相可控整流电路介绍,3.三相半控桥,三相可控整流电路,带平衡电抗双反星型电路,三相可控整流电路,12相整流电路,,为了降低理解难度，我们先从三相半波整流电路出发，理解其电流、电压的关系。明白自然换相点。为三相半波可控整流电路准备好相应的基础知识。,三相半波整流电路原理,三相半波整流电路如图所示，三相交流电经三相隔离变压器接法。也可直接接三相四线制电路。图中变压器次级绕组有效值均为u2，三相电压的波形如图所示，A-B-C各相互差120。,三相电,A相B相C相,,三个整流管的阳极分别接三相交流电的ua、ub、uc上。三个整流管的阴极连接在一起，接负载电阻R，构成了共阴极电路接法。,,我们知道，整流二极管导通的惟一条件是阳极电压高于阴极电压。三相电源是不断变化的，三相中哪一相中的二极管导通，取决于三只整流二极管的阳极分别所接的三相电压的瞬时值ua、ub、uc中的哪一相的瞬时值最高。该相的整流二极管就导通。其余两相的整流二极管则承受反相电压而被关断。,1.A相二极管导通,在ωt1ωt3期间，ua的瞬时值最高，所以A相的整流二极管D1承受正向电压而导通。B相和C相整流二极管则承受反相线电压而关断。,2.B相二极管导通,在ωt3ωt5期间，ub的瞬时值最高，所以B相的整流二极管承受正向电压而导通。A相和C相整流二极管则承受反向线电压而关断,3.C相二极管导通,在ωt5ωt1期间，uc的瞬时值最高，所以C相的整流二极管承受正向电压而导通。A相和B相整流二极管则承受反相线电压而关断。,4.下一个周期D1导通,在下一个ωt1处开始，ua的瞬时值最高，所以a相的整流二极管承受正向电压而再次导通，输出电压为ua。,一个周期中输出波形,负载上得到的电压为uduaubuc每个二极管都导通120度显然，1、3、5、1各点为整流二极管导通的起始点。每过一个点，电流就从前面导通的二极管换到下一相上的二极管上。这一过程称为换相。,自然换相点1,,由于这种换相是靠三相电源的电压变化而自然进行的，所以我们把1、3、5、1点称为自然换相点。,自然换相点2,同理当二极管反接时，2、4、6、2点也称为自然换相点。,整流输出平均电压,三相半波不可控整流输出的整流电压ud是脉动的三相交流相电压波形的包络线，一周脉动三次，脉动最低频率为150HZ。计算时，只要从自然换相点1处积分到自然换相点3处，然后再乘以3就可。,整流输出直流平均电压,显见在一个周期中，三相半波整流与单相半波整流比较，输出电压值提高（由0.451.17）；脉动大为减少（一个波头增加到三个波头）。,二极管两端电压,在ωt1-ωt3之间D1导通，两端电压为零；在ωt3-ωt5之间D2导通，两端电压变为零；D1承受uab，uab变为负；,二极管两端电压,整流二极管两端电压波形见图在ωt5-ωt1之间，D3导通，两端电压变为零；而D1则承受线电压uac；其瞬时值为负，反向电压的波形为见图；,三相半波可控整流波形,三相半波可控整流电路图和波形图,三相半波可控整流电路1,晶闸管导通的顺序是d1导通，然后d2导通，d3导通，又到d1导通，d2导通d3导通，三相半波可控整流电路并不象单相半波整流在交流电过零点换相，我们把图中的1,3,5,1等点称为自然换相点，且每相只导通120度，三相共360度，一个整周期。,学习了三相半波整流电路，我们明白了三相整流电路在图中的1，3，5，1---等点上自然换相,三相半波可控整流波形,电路波形耐压,,现在我们再来看三相可控整流电路如图把三个整流二极管换成三个可控硅DT1、DT3、DT5即可。α0时，就是我们前面所述的三相整流电路一样。只不过在自然换相点1处发出触发脉冲给DT1，DT1导通；然后在自然换相点2处发出触发脉冲给DT3，DT3导通，关断DT1；如上再换到DT5导通。,,在ωt1时刻触发DT1导通,负载上得到ua相电压；在ωt2-ω3期间ub相电压最高，在ωt3时刻触发DT3管，使DT3管导通，负载上得到ub相电压，在ωt3-ωt4之间，uc相电压最高，在ωt3时刻触发DT5导通，负载上得到uc相电DT5导通则使DT1仍承受反压，DT5导通则使DT3承受发压而关断.,,负载上得到相电压。负载上得到的电压为uduaubuc。,,我们看到，DT3导通则使DT1承受反向电压而关断；DT5导通则使DT3承受反向电压而关断；DT1导通则使DT5承受反压而关断。其波形见图的3-2。,,在ωt1-ωt2期间相电压最高。在ωt1时刻触发DT1,负载上得到相电压；晶闸管DT1上承受电压是其导通电压为零。,,在ωt2-ωt3期间相电压最高。在ωt2时刻触发DT3管，使DT3管导通，关断了晶闸管DT1，负载上得到相电压；这时晶闸管DT1上承受电压是uab。此时的电压瞬时值为负值。DT3导通,b和b点等电位，所以Uab为DT1两端压降，同时Uab也是两绕组端点电压，即为Uab为线电压，且为负电压。,,在ωt3-ωt4之间，Uc相电压最高，在ωt3时触发DT5，则DT5导通，负载上得到相电压；DT5导通则使DT3承受反压而关断，这时晶闸管DT1上承受电压是uac。此时的电压瞬时值为负值。,,DT1承受反压的情况见图反压最大值,现在看一个周期中，出现三个波头，由于出现三个波头（在交流电20ms时间内），所以整流输出电压的脉动小，直流特性较单相好。各晶闸管都按照同样的规律依次触发导通DT1-DT3-DT5,并且依次关断在自己导通前导通的晶闸管。各导通120。,,,在自然换相点处，α0，自然换相点对应于相电压波形零点为（即为30度α）。,,各晶闸馆都按照同样的规律依次触发导通DT1-DT3-DT5,并且依次关断在自己导通前原来导通的晶闸管。我们称为换相。,,,,第11讲α≠0时三相半波整流电路的分析1α15度时,三相半波整流电路2α30度时,三相半波整流电路3α60度时,三相半波整流电路,,分析电阻负载下α15度时的情形当触发脉冲后移到α15度时，设各路已工作，C相晶闸管DT5已导通，经过自然换相点，A相晶闸管DT1触发脉冲尚未到来，故无法导通。,,则DT5管承受正压而继续导通，输出直流电压向下延伸，在α15时刻，触发脉冲1到来，晶闸管DT1,触发导通，输出直流电压ua，输出电压在α15处突跳到；DT1的导通，使DT5承受反压而关断，该反压是uca。,负载电流Id从C相换到A相，如图Id1,,,负载电流Id从A相换到B相，如图Id3负载电压ud从A相换到B相udub,,负载电流Id从B相换到C相，如图Id5,,uduaubucidiaibic从流过DT1的电流看,是负载电流的1/3，另外2/3分别由DT3和DT5担当。各相晶闸管均导电120度。,,晶闸管DT1两端电压波形由三部分组成①．DT1导通前，由于DT5导通，DT1承受反向电压uDT1uac；DT1导通时，DT1承受电压uDT10；,,②DT3导通（B相SCR导通）DT1管承受线电压uab，即ua-ubuab；,,③C相DT5导通时，DT1管将承受线电压Uac，即ua-ucuac。,,其它各相承受电压的波形形状和一样。只不过向后或向前移动了120,熟悉了晶闸管两端的波形，对调试和维修护可控整流设备有很大帮助。,,．id的波形近似于ud的波形（电阻负载）。加在负载R上的电流是连续的,,,,假设电路已稳定，DT5已触发导通，当DT5导通到自然换相电点1时，由于A相的无触发脉冲到来，故DT1无法导通，则DT5自然保持导通。,,直到从自然换相点1开始到时（α30），触发脉冲到来，而此时，正好是Uc相过零点，DT5过零截止，而DT1承受正向电压且有脉冲触发到来，DT1导通。,,直到从自然换相点3开始到时（α30），触发脉冲到来，而此时，正好是Ua相过零点，DT1过零截止，而DT3承受正向电压且有脉冲触发到来，DT3导通。负载电流由DT3提供。,,直到从自然换相点5开始到时（α30），触发脉冲到来，而此时，正好是ub相过零点，DT3过零截止，而DT5承受正向电压且有脉冲触发到来，DT5导通。负载电流由C相晶闸管DT5提供。,,也就是由DT5导通换相到DT1导通。依次DT3-DT5-DT1各相晶闸管轮流导通和关断。电流波形与相似，在一个周期中，三个晶闸管（SCR）各导电120。,,显而易见，电阻负载α30时，从输出电压、电流的波形可见，这时，负载电流处于连续和断续的临界状态。各相仍导电120。也就是说α30时，负载电流是不连续。这样我们分析输出电压和电流时要分开进行。,,在时，DT1过零截止，同时触发DT3导通，负载电流由提供。在时，DT3过零截止，同时触发DT5导通，负载电流由提供。也就是由DT5导通换相到DT1导通。依次DT3-DT5-DT1各相晶闸管轮流导通和关断。电流波形与相似，在一个周期中，三个晶闸管（SCR）各导电120度。,,2121,,12,,1,,这是因为晶闸管阴极与零线之间的最低电压为零；阴极与零线之间的最高电压为变压器次级相电压的峰值。,,分析电阻负载下α60时的情形α30时导通的相电压过零变化时，关断该相晶闸管。此时，下一相晶闸管仍承受正向电压，但它的触发脉冲还未到来，不会导通。如图显见输出波形已不连续，三只晶闸管SCR都在相电压过零点时关断，（自行关断）。,,我们来看晶闸管DT1承受电压DT5导通时晶闸管DT1承受电源线电压uac。当DT5过零关断时，DT1并未导通，这时晶闸管仍然承受A相电源电压ua，为正值，直到DT1导通为止。,,在时刻触发DT1，DT1导通后，负载电压由A相相电压提供。A相电源过零时自然关断，此时输出瞬时电压为零。直到时刻，触发晶闸管DT2导通为止。,,晶闸管DT1两端电压在DT1导通时为0；在DT1过零自然关断时，相邻的DT3并未能导通，DT1仍承受A相相电压。而此时的值为负值。,,晶闸管DT3导通时，输出电压由B相相电压提供。B相电压过零时关断晶闸管DT3，瞬时值DT1要承受电源线电压；当DT3过零关断时，DT5并未导通，这时晶闸管仍然承受A相电源电压。直到时刻，触发晶闸管DT5导通为止。,,晶闸管DT1两端电压在DT3导通时承受线电压。在B相相电压过零后晶闸管DT1仍然承受A相电源电压。当DT5导通时，输出电压由C相相电压提供。晶闸管DT1承受电源线电压。当DT5过零关断时，DT1并未导通，这时。直到DT1导通为止。,,晶闸管导通角θ120度，此时晶闸管导通角θ90度，显而易见，当触发脉冲移到α150度时，此时晶闸管DT1已不在承受正向电压，无法触发导通，所以，三相半波整流电路中电阻性负载时，移相角α的范围是0150度。,,输出平均直流电压,,也可以用下面的公式计算,,电流值,,xwl,湖光山色,