第三讲 交直交变频(上)
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带电阻性负载,输出电流不小于130A.求 : (1)整流变压器二次侧相电压有效值;
(2)试计算9V时的角;
(3)选择SCR的型号; (4)计算变压器二次侧的容量;
解 : (1)因为是电阻性负载,当U d max 15V时, 对应的是 0o
我们知道, 在0o 30o时,U d 1.17U 2 cos
整流器采用了二极管不可控整流，增设了斩波器进 行脉宽调压，使输入功率因数提高了。但输出逆变环节 没变，输出仍然有较大的谐波问题。
3、用不可控整流器整流、SPWM逆变器同时变压变频的 交-直-交变频器
整流器采用不可控整流，使输入端功率因数提高；采 用SPWM逆变，可使输出的谐波分量减少，由于采用可控 关断的全控型器件，使开关频率大大提高，输出波形几乎 为非常逼真的正弦波。这种交-直-交变频装置已成为当前 最有发展前途的一种。
☆ 消除失控现象的措施是并接续流二极管
当接上续流二极管后，当u2电压降到0时，负载电流经续流二极管续
流，整流桥输出端只有不到1V的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中 的电流 降到晶闸管的维持电流以下，使晶闸管关断，这样就不会出现 失控现象。
0o 180o
二、共阴极三相半波相控整流电路
1、电阻性负载
所以U 2
U d max 1.17 cos0o
15 1.17
12.8(V )
(2)当 30o时,U d 1.17U 2 cos 1.17 12.8cos30o 12.97(V ),
因此U d 9V时,一定是 30o ,于是应该用下式进行计算.
Ud
1.17U 1 cos(30o
2
3
1、单相桥式相控整流电路阻性负载 （α的移相范围是0°～180°）
2、单相桥式相控整流电路大电感负载
（α的移相范围是0°～90°）
3、单相桥式半控整流电路电阻性负载
(0o 180 o )
Ud
0.9U
2
1
c os 2
U U2
sin 2 2
Id
Ud Rd
,I
U Rd
每个SCR的电流平均值为:
在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控制角α的起点， 即该处α=0°，这与单相相控整流电路是不同的。
当α=30°时，ud、id波形临界连续。 当α=150°时，整流输出电压为零。
结论：
①在α≤30°时负载电流连续，每个晶闸管的导电角 均为120°，当α>30°时，输出电压和电流波形将不 再连续；(θT=150°-α<120°)
第三讲 交-直-交变频技术
定义：交-直-交变频是先将工频交流电通过整流器变成直 流，然后再经过逆变器将直流变成为可控频率的交流电 。
交-直-交变频器的主电路框图如上图所示。主电路包 括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。
交-直-交变频器变频装置按不同的控制方式分这三种。
1、用可控整流器整流改变电压、逆变器改变频率的交 -直-交变频器
0o 150o T 150 o
u2 u2 u2
D, yn
3 2 U2
图3-3 电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形(α=0°)
个压输 周正出 期半电 内周压 有的是 三包三 次络相 脉线交 动，流 。在相
一电
自然换流点：ωt1、ωt2和ωt3时刻距相电压波形过零点30°电角度， 它是各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应的 晶闸管因承受反压，不能触发导通，所以把它叫做自然换流点。
1 IdT 2 Id 每个SCR的电流有效值为:
IT
1
(
2U2 sin t)2 dt
I
2 Rd
2
4、单相桥式半控整流电路大电感负载
(0o 180 Biblioteka Baidu )
☆ 单相桥式半控整流电路 大电感负载不接续流二极管 时，可能会发生失控现象
在实际运行中，当突然把控制 角α增大到180°以上或突然切断 触发电路或因触发电路故障而丢 失脉冲时，会发生正在导通的晶 闸管一直导通而两个二极管轮导 通的现象。此时触发信号对输出 电压失去了控制作用，输出电压 ud的波形相当于半波不可控整流 时的波形。
) (30o
150o )
cos(30o ) 3U d 1 3 9 1 0.04026
1.17U 2
1.17 12.8
所以 57.7o
(3)在 0o、U d 15V时,输出电压最高， 来确定SCR的参数. 在0o 30o时, 有
IT
U2 Rd
1 ( 2 3 cos2 ) 0.686U 2
②在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之 间的换流是在瞬间完成的；
③负载上的电压波形是相电压的一部分； ④晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而 不是相电压； ⑤整流输出电压的脉动频率为3× 50HZ=150HZ(脉 波数m=3)。
共阳极三相半波相控整流电路
例1调压范围为2 15V的直流电源, 采用三相半波相控整流电路
3.1 整流电路
3.1.1 不可控整流电路
不可控整流电路使用的元件为功率二极管，不可控整流电路按 输入交流电源的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相 整流电路。三相桥式整流电路如下图所示。
图3-1 三相桥式整流电路
三相桥式整流电路共有六只整流二极管，
其中VD1、VD3、VD5三只管子的阴极连接在 一起，称为共阴极组；VD4、VD6、VD2三只 管子的阳极连接在一起，称为共阳极组。
共阴极组三只二极管VD1、VD3、VD5在t1、 t3、t5换流导通；共阳极组三只二极管VD2、 VD4、VD6在t2、t4、t6换流导通。一个周期 内，每只二极管导通1／3周期，即导通角
为120°。通过计算可得到负载电阻RL上的 平均电压为Uo = 2.34U2
图3-2 三相桥式电路的电压波形
3.1.2 可控整流电路 一、单相桥式相控整流
调节电压与调节频率分别在两个环节上进行，通过 控制电路协调配合，使电压和频率在调节过程中保持压 频比恒定。这种结构的变频器结构简单、控制方便。但 输入环节采用可控整流器，当电压和频率调得较低时， 电网端的功率因数较低；输出环节多用晶闸管组成的三 相六拍逆变器（每周期换流六次），输出的谐波较大。
2、用不可控整流器整流、斩波器变压、逆变器变频的 交-直-交变频器
(2)试计算9V时的角;
(3)选择SCR的型号; (4)计算变压器二次侧的容量;
解 : (1)因为是电阻性负载,当U d max 15V时, 对应的是 0o
我们知道, 在0o 30o时,U d 1.17U 2 cos
整流器采用了二极管不可控整流，增设了斩波器进 行脉宽调压，使输入功率因数提高了。但输出逆变环节 没变，输出仍然有较大的谐波问题。
3、用不可控整流器整流、SPWM逆变器同时变压变频的 交-直-交变频器
整流器采用不可控整流，使输入端功率因数提高；采 用SPWM逆变，可使输出的谐波分量减少，由于采用可控 关断的全控型器件，使开关频率大大提高，输出波形几乎 为非常逼真的正弦波。这种交-直-交变频装置已成为当前 最有发展前途的一种。
☆ 消除失控现象的措施是并接续流二极管
当接上续流二极管后，当u2电压降到0时，负载电流经续流二极管续
流，整流桥输出端只有不到1V的压降，迫使晶闸管与二极管串联电路中 的电流 降到晶闸管的维持电流以下，使晶闸管关断，这样就不会出现 失控现象。
0o 180o
二、共阴极三相半波相控整流电路
1、电阻性负载
所以U 2
U d max 1.17 cos0o
15 1.17
12.8(V )
(2)当 30o时,U d 1.17U 2 cos 1.17 12.8cos30o 12.97(V ),
因此U d 9V时,一定是 30o ,于是应该用下式进行计算.
Ud
1.17U 1 cos(30o
2
3
1、单相桥式相控整流电路阻性负载 （α的移相范围是0°～180°）
2、单相桥式相控整流电路大电感负载
（α的移相范围是0°～90°）
3、单相桥式半控整流电路电阻性负载
(0o 180 o )
Ud
0.9U
2
1
c os 2
U U2
sin 2 2
Id
Ud Rd
,I
U Rd
每个SCR的电流平均值为:
在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控制角α的起点， 即该处α=0°，这与单相相控整流电路是不同的。
当α=30°时，ud、id波形临界连续。 当α=150°时，整流输出电压为零。
结论：
①在α≤30°时负载电流连续，每个晶闸管的导电角 均为120°，当α>30°时，输出电压和电流波形将不 再连续；(θT=150°-α<120°)
第三讲 交-直-交变频技术
定义：交-直-交变频是先将工频交流电通过整流器变成直 流，然后再经过逆变器将直流变成为可控频率的交流电 。
交-直-交变频器的主电路框图如上图所示。主电路包 括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。
交-直-交变频器变频装置按不同的控制方式分这三种。
1、用可控整流器整流改变电压、逆变器改变频率的交 -直-交变频器
0o 150o T 150 o
u2 u2 u2
D, yn
3 2 U2
图3-3 电阻性负载的三相半波相控整流电路及波形(α=0°)
个压输 周正出 期半电 内周压 有的是 三包三 次络相 脉线交 动，流 。在相
一电
自然换流点：ωt1、ωt2和ωt3时刻距相电压波形过零点30°电角度， 它是各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应的 晶闸管因承受反压，不能触发导通，所以把它叫做自然换流点。
1 IdT 2 Id 每个SCR的电流有效值为:
IT
1
(
2U2 sin t)2 dt
I
2 Rd
2
4、单相桥式半控整流电路大电感负载
(0o 180 Biblioteka Baidu )
☆ 单相桥式半控整流电路 大电感负载不接续流二极管 时，可能会发生失控现象
在实际运行中，当突然把控制 角α增大到180°以上或突然切断 触发电路或因触发电路故障而丢 失脉冲时，会发生正在导通的晶 闸管一直导通而两个二极管轮导 通的现象。此时触发信号对输出 电压失去了控制作用，输出电压 ud的波形相当于半波不可控整流 时的波形。
) (30o
150o )
cos(30o ) 3U d 1 3 9 1 0.04026
1.17U 2
1.17 12.8
所以 57.7o
(3)在 0o、U d 15V时,输出电压最高， 来确定SCR的参数. 在0o 30o时, 有
IT
U2 Rd
1 ( 2 3 cos2 ) 0.686U 2
②在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之 间的换流是在瞬间完成的；
③负载上的电压波形是相电压的一部分； ④晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而 不是相电压； ⑤整流输出电压的脉动频率为3× 50HZ=150HZ(脉 波数m=3)。
共阳极三相半波相控整流电路
例1调压范围为2 15V的直流电源, 采用三相半波相控整流电路
3.1 整流电路
3.1.1 不可控整流电路
不可控整流电路使用的元件为功率二极管，不可控整流电路按 输入交流电源的相数不同分为单相整流电路、三相整流电路和多相 整流电路。三相桥式整流电路如下图所示。
图3-1 三相桥式整流电路
三相桥式整流电路共有六只整流二极管，
其中VD1、VD3、VD5三只管子的阴极连接在 一起，称为共阴极组；VD4、VD6、VD2三只 管子的阳极连接在一起，称为共阳极组。
共阴极组三只二极管VD1、VD3、VD5在t1、 t3、t5换流导通；共阳极组三只二极管VD2、 VD4、VD6在t2、t4、t6换流导通。一个周期 内，每只二极管导通1／3周期，即导通角
为120°。通过计算可得到负载电阻RL上的 平均电压为Uo = 2.34U2
图3-2 三相桥式电路的电压波形
3.1.2 可控整流电路 一、单相桥式相控整流
调节电压与调节频率分别在两个环节上进行，通过 控制电路协调配合，使电压和频率在调节过程中保持压 频比恒定。这种结构的变频器结构简单、控制方便。但 输入环节采用可控整流器，当电压和频率调得较低时， 电网端的功率因数较低；输出环节多用晶闸管组成的三 相六拍逆变器（每周期换流六次），输出的谐波较大。
2、用不可控整流器整流、斩波器变压、逆变器变频的 交-直-交变频器