第2章 整流电路_2 电力电子技术ppt
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本章小结
1
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，换向过程不能瞬间完成。
现以三相半波为例，然后将其结论推广。
T
a LB ia
ik
b LB ib
c LB ic
VT1 VT2
VT3
R ud L
VT1换相至VT2的过程：
因a、b两相均有漏感,故 ia、ib均不能突变。于是 VT1和VT2同时导通，
9
u d
ud0cos 1 ud0cos 2
IdRI
1
u cos
2
d0
3
3
1＜ 2＜ 3
0
考虑变压器漏抗时的可控整流电路外特性Id
由图可以看出，当控制角α一定时， 随着整流电流Id的逐渐增大，即
电路所带负载的增加，整流输出电压逐渐减小， 这是由整流电路内阻所
引起的。 而当电路负载一定时， 即整流输出电流不变， 则随着控制角α
第2章 整流电路(AC/DC变换）
2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管直流电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制
RT
mX T
2
Udo
cos
nU
百度文库
Id R1
(2-24)
式中，Udo为α=0°时整流电路输出的电压（Udo=1.17U2φ），即空载电压； RI为整流电路内阻， RI =RT＋mXT/2π；ΔU是一个晶闸管的正向导通压降， 单位为V；三相半波时电流流经一个整流元件n=1，三相桥式时n=2。考虑
变压器漏抗时的可控整流电路。 外特性曲线如图2-13所示。
2
(a)
ud
uu
Tr iK
ud uv
u LB v LB w LB
R
iu VT1 iv VT2 iw VT3
L
uw
0
id
iw
0
iu
iv
iw
iu
(b)
▪ 变压器漏感对整流电路的影响
3-23
t
t
3
换相回路电压平衡方程
ua
ub
2LB
dik dt
换相重叠角
换相过程持续的时间，用电角度 表示。
整流输出电压瞬时值为
11
ua 2U2 sin(t);ub 2U2 sin(t 120o);uc 2U2 sin(t 240o)
uab 6U2 sin(t 30o );ubc 6U2 sin(t 90o);uca 6U2 sin(t 210o)
uc
uca
30o
uab
u 30o a
ub 30o ubc
矢量图
管误导通，为此必须加吸收电路。 5) 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
8
可控整流电路对直流负载来说是一个有内阻的电压可调的直流电源。
考虑换相压降Uγ、整流变压器电阻RT（为变压器次级绕组每相电阻与初级 绕组折算到次级的每相电阻之和）及晶闸管压降ΔU后，直流输出电压为
Ud
Udo
cos
nU
I
d
1）Id越大则 越大； 2）XB越大 越大； 3）当 ≤90时， 越小则 越大。
（2-35） （2-36）
6
变压器漏感对各种整流电路的影响
表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算
电路形式 单相 单相全
全波 控桥
U d
cos cos( )
X BI
d IX
dB
2U 2
2X
BI
d
2I X dB
2U 2
2
3U
代入。
2
7
变压器漏感对整流电路影响的一些结论:
1) 出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值Ud降低。
2) 整流电路的工作状态增多。
3) 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。
4) 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸
的逐渐增大，输出整流电压也是逐渐减小的。
10
ua 2U2 sin(t);ub 2U2 sin(t 120o);uc 2U2 sin(t 240o)
uab 6U2 sin(t 30o );ubc 6U2 sin(t 90o);uca 6U2 sin(t 210o) uab uba uaub 2U2 sin(t) 2U2 sin(t 120o) 6U2 sin(t 30o)
d (t)
3
2
Id 0
LB dik
3
2
X BId
式中 XB—漏感为LB的变压器每相折算到二次侧的漏电抗 4
换重叠角 的计算，由（2-30）式得
dik dt
(ub ua ) /(2LB )
6U
2
s
in(t
5
6
)
2LB
由上式得
dik 6U2 sin(t 5 )
dt 2 X B
6
进而得出
（2-32） （2-33）
12
2.4 电容滤波的不可控整流电路
2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路
13
电容滤波的不可控整流电路
在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源等应 用场合中，大量应用。 最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也 称这类电路为二极管整流电路。
相当于将a、b两相短
ud
u a
ub
uc
O
t
id
i
c
i
a
i
b
i
c
i
I
a
d
O
t
路，两相间电压差为ub –
ua在两相组成的回路中产
生环流ik。
ik=ib逐渐增大， ia=Id-ik
逐渐减小。当ik增大到等
于Id时，ia=0，VT1关断, 换流过程结束。
图2-25 考虑变压器漏感时的 三相半波可控整流电路及波形
ud
ua
LB
dik dt
ub
LB
dik dt
ua
ub 2
（2-30）
换相压降
换相导致ud均值降低多少，用△Ud 表示
U d
1
2 / 3
5
6
5
(ub ud )d (t )
6
（2-31）
3
2
5
6
5
6
ub
(ub
Lb
dik dt
)d (t)
3
2
5
6
5
Lb
6
dik dt
ik
t 5 6
6U2 sin(t 5 )d(t)
2Xb
6
6U 2 2XB
cosa
cos(t
5
6
)
（2-34）
5
当 t 5 / 6 时，ik = Id , 于是
Id
6U2 cos cos( )
2XB
cos cos( ) 2 X B Id
6U 2
随其它参数变化的规律：
三相 半波
3X BI
2 d
2X I Bd 6U 2
三相全 控桥
3X BI
d
2X I Bd 6U 2
m脉波 整流电路
mX ① BI
2 d
IX
d B②
2U sin
2
m
注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用；
②三相桥等效为相电压等于
3U
的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按
1
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，换向过程不能瞬间完成。
现以三相半波为例，然后将其结论推广。
T
a LB ia
ik
b LB ib
c LB ic
VT1 VT2
VT3
R ud L
VT1换相至VT2的过程：
因a、b两相均有漏感,故 ia、ib均不能突变。于是 VT1和VT2同时导通，
9
u d
ud0cos 1 ud0cos 2
IdRI
1
u cos
2
d0
3
3
1＜ 2＜ 3
0
考虑变压器漏抗时的可控整流电路外特性Id
由图可以看出，当控制角α一定时， 随着整流电流Id的逐渐增大，即
电路所带负载的增加，整流输出电压逐渐减小， 这是由整流电路内阻所
引起的。 而当电路负载一定时， 即整流输出电流不变， 则随着控制角α
第2章 整流电路(AC/DC变换）
2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管直流电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制
RT
mX T
2
Udo
cos
nU
百度文库
Id R1
(2-24)
式中，Udo为α=0°时整流电路输出的电压（Udo=1.17U2φ），即空载电压； RI为整流电路内阻， RI =RT＋mXT/2π；ΔU是一个晶闸管的正向导通压降， 单位为V；三相半波时电流流经一个整流元件n=1，三相桥式时n=2。考虑
变压器漏抗时的可控整流电路。 外特性曲线如图2-13所示。
2
(a)
ud
uu
Tr iK
ud uv
u LB v LB w LB
R
iu VT1 iv VT2 iw VT3
L
uw
0
id
iw
0
iu
iv
iw
iu
(b)
▪ 变压器漏感对整流电路的影响
3-23
t
t
3
换相回路电压平衡方程
ua
ub
2LB
dik dt
换相重叠角
换相过程持续的时间，用电角度 表示。
整流输出电压瞬时值为
11
ua 2U2 sin(t);ub 2U2 sin(t 120o);uc 2U2 sin(t 240o)
uab 6U2 sin(t 30o );ubc 6U2 sin(t 90o);uca 6U2 sin(t 210o)
uc
uca
30o
uab
u 30o a
ub 30o ubc
矢量图
管误导通，为此必须加吸收电路。 5) 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
8
可控整流电路对直流负载来说是一个有内阻的电压可调的直流电源。
考虑换相压降Uγ、整流变压器电阻RT（为变压器次级绕组每相电阻与初级 绕组折算到次级的每相电阻之和）及晶闸管压降ΔU后，直流输出电压为
Ud
Udo
cos
nU
I
d
1）Id越大则 越大； 2）XB越大 越大； 3）当 ≤90时， 越小则 越大。
（2-35） （2-36）
6
变压器漏感对各种整流电路的影响
表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算
电路形式 单相 单相全
全波 控桥
U d
cos cos( )
X BI
d IX
dB
2U 2
2X
BI
d
2I X dB
2U 2
2
3U
代入。
2
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变压器漏感对整流电路影响的一些结论:
1) 出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值Ud降低。
2) 整流电路的工作状态增多。
3) 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。
4) 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸
的逐渐增大，输出整流电压也是逐渐减小的。
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ua 2U2 sin(t);ub 2U2 sin(t 120o);uc 2U2 sin(t 240o)
uab 6U2 sin(t 30o );ubc 6U2 sin(t 90o);uca 6U2 sin(t 210o) uab uba uaub 2U2 sin(t) 2U2 sin(t 120o) 6U2 sin(t 30o)
d (t)
3
2
Id 0
LB dik
3
2
X BId
式中 XB—漏感为LB的变压器每相折算到二次侧的漏电抗 4
换重叠角 的计算，由（2-30）式得
dik dt
(ub ua ) /(2LB )
6U
2
s
in(t
5
6
)
2LB
由上式得
dik 6U2 sin(t 5 )
dt 2 X B
6
进而得出
（2-32） （2-33）
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2.4 电容滤波的不可控整流电路
2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路
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电容滤波的不可控整流电路
在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源等应 用场合中，大量应用。 最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也 称这类电路为二极管整流电路。
相当于将a、b两相短
ud
u a
ub
uc
O
t
id
i
c
i
a
i
b
i
c
i
I
a
d
O
t
路，两相间电压差为ub –
ua在两相组成的回路中产
生环流ik。
ik=ib逐渐增大， ia=Id-ik
逐渐减小。当ik增大到等
于Id时，ia=0，VT1关断, 换流过程结束。
图2-25 考虑变压器漏感时的 三相半波可控整流电路及波形
ud
ua
LB
dik dt
ub
LB
dik dt
ua
ub 2
（2-30）
换相压降
换相导致ud均值降低多少，用△Ud 表示
U d
1
2 / 3
5
6
5
(ub ud )d (t )
6
（2-31）
3
2
5
6
5
6
ub
(ub
Lb
dik dt
)d (t)
3
2
5
6
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Lb
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dik dt
ik
t 5 6
6U2 sin(t 5 )d(t)
2Xb
6
6U 2 2XB
cosa
cos(t
5
6
)
（2-34）
5
当 t 5 / 6 时，ik = Id , 于是
Id
6U2 cos cos( )
2XB
cos cos( ) 2 X B Id
6U 2
随其它参数变化的规律：
三相 半波
3X BI
2 d
2X I Bd 6U 2
三相全 控桥
3X BI
d
2X I Bd 6U 2
m脉波 整流电路
mX ① BI
2 d
IX
d B②
2U sin
2
m
注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用；
②三相桥等效为相电压等于
3U
的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按