晶闸管可控整流和逆变电路.pdf

=
1
2π
2π 0
ud
dω
t
由于各脉动区间ud的变化规律相同， ud中不含奇次 谐波；偶次谐波中最低次为六次，高次谐波为六的整数
倍，上式组可改写为：
∫ U d
=
3
π
π 2π 3
6U 2
sin ω tdω t
=
3
6U 2
2π
∫ an
=
6
π
π 2π 3
6U2 sinωt sin nωtdωt
=6
6U 2
第二章 晶闸管可控整流和逆变电路
第一节、晶闸管可控整流电路概述
工频交流电源
整流主电路
滤波器
负载
控制电路
主要依籍晶闸管的两种特性： ¾ （1）单向导电性 ¾ （2）可控性
一、整流电路的分类
按
电
路结
构
桥
零
式 式
电路 电路
按 电 网 相 数
单 相 电 路
三
相
电
路
多
相
电
路
可控
整流系数
DB =
U do Um
Udo：整流电路最高输出平均电压
Um：输入交流电压峰值
Um = 2UAC = 6U2
U2：电网相电压有效值
对三相桥式电路：
Udo = 2.34U2 = 0.956Um
DB =
U do Um
= 0.956
4. 电路的综合（设计）
如由 Udo = 2.34U2 可根据要求的输出电压确定U2
iT 3 = i = Im (cosα − cosωt)
iT1按余弦规律下降，iT3上升. 在经过角度γ之后，iT1=0，iT3=Id .
整
流
电
路
基
本
整
流
电路
按
按
按
控 组 工
制方 成器 作范
式 件 围
斩 控 式 电 路
相
控
式
电
路
半 控 型 整 流 电 路
全
控
型
整
流
电
路
单 象 限 电 路
多
象
限
电
路
组
合整
流
电
路
按
电
按
转
路 换
联 级
接 数
串 并 联 电 路
反
并
联
电
路
一 次 转 换 电 路
多
次
转
换
电
路
二、可控整流电路的基本分析步骤
1. 根据元件的导通条件来判断电路中哪些元件 在什么时间内处于导通状态（或者说任一瞬间 电路中导通元件的数目和每一工作循环中导通 元件的导通时间）
2. 通过定性分析，确定出电路各处的波形。 3. 对电路做定量分析。其主要内容是确定工作
指标与电路参数之间的数学关系。 在分析的基础上便有可能进行电路的综合（设
最常用的数学方法是选择适当的变量， 根据电路列微分方程并求解方程变量。
从T1通，T2通，T3断向T1断，T2通，T3通转换过程中， T1、T2、T3均导通时电量状态变化分析：
电路初始条件：
¾ 为简化分析，设在该工况中负载电流 id= Id = const 。 ¾ 由于T1T3均处通态，线电压uBA沿电感LK（LK=La=Lb） 建立导电回路，并产生环流 i ，即：
uBA =
6U2 sin ωt
=
2Lκ
di dt
解出
∫ i = 6U2
2ω Lκ
sin ωtdωt = −Im cosωt + K
根据式（2-19）初值并考虑到 i(α)=0，确定积分常数K为 K=Imcosα I = Im (cosα − cosωt)
Im
=
6U 2
2ω LK
iT1 = iT1(α ) − i = Id − Im (cosα − cosωt)
计），即根据给定的工作指标选择电路参数。
三相桥式整流电路的主电路
1. 元件通断状态分析，建立等效电路
1）等效电路构成的条件 ¾ 晶闸管导通的条件：同时满足ugk>0和uak>0 ¾ 凡不满足这些条件的元件便不能由阻断转为导
通 2）等效电路的时间性 ¾ 等效电路只在工作循环的某一区间是正确的，
超越这一区间，使元件导通或阻断的条件变化， 等效电路相应改变。 3）等效电路的直线性 ¾ 假定元件具有理想输出特性，则电路为线性。
在整流电路中与元件导通条件有关的因素
电网状态（电网电压的分布情况） 门极脉冲状态（门极脉冲的分布情况） 电路结构 负载性质
2. 波形分析
3. 定量分析
如：
二、整流电路的基本分析方法
1. 谐波分析法
图示波形特点： ¾ 1）是非正弦周期函数，每一工作循环
（2π）包含六次脉动，即脉波数m=6， 因此包含多次谐波。 ¾ 2）在每一脉动区，按正弦规律变化，并 与电网线电压相等。即对于每一脉冲区 间而言，其数学表达式是确定的。
傅里叶分析
将ud用傅里叶级数表示：
∞
∞
∞
∑ ∑ ∑ ud = Ud + an sin nωt + bn cos nωt = Ud + Cn cos(nωt −θn )
n=1
n=1
n=1
式中
cn2 = an2 + bn2
∫ an
=
1
π
2π 0
ud
sin
nωtdωt
θn
=
tg −1
an bn
∫ bn
=
1
π
2π 0
ud
cos
nωtdωt
∫ U d
6 n −1
−1)
π
6
式中n=6k, k=1,2,3 …
在线性电路的条件下，负载电流id可以视为ud中各次谐 波分别作用于负载电路所产生谐波电流的总和。
设电路已处稳定工作阶段，则输出电流
∞
∑ id = Id + Inm cos(nωt −θn − φn ) n=1
式中直流分量 Id=Ud/Rd
n次谐波电流幅度
I nm
=
Cn | Zn
|
=
Cn
Rd2 + (nω Ld )2
式是|Zn|为n次谐波阻抗幅值
n次谐波电流相角
φn
=
tg −1
nω Ld
Rd
¾ 若Ld＝∞，则Inm＝0，id＝Id。Ld具有电流滤波作用。
2. 微分方程法
当整流电路未达稳态时（如起动时）， 或是被分析的过程各物理量的变化规律 并不清楚的条件下，便不能采用上述谐 波分析，而必须采用过程分析法。
π
cos(n
−1)
5π sin(n
6 n −1
−1)
π
6
−
cos(n
+1)
5π sin(n
6 n +1
+1)
π
6
∫ bn
=Байду номын сангаас
6
π
π 2π 3
6Un sin ωt cos nωtdωt
=6
6U 2
π
sin(n
+ 1)
5π sin(n
6 n +1
+ 1)
π
6
−
sin(n
−1)
5π sin(n