相控整流電路PPT

石油人在北京

第二章     相控整流電路
要求及重點
理解和掌握單相橋式、三相半波、三相橋式等整流電路的電路結構、工作原理、波形分析、電氣性能、分析方法和參數計算。
重點：波形分析和基本電量計算的方法。
難點：不同負載對工況的影響和整流器交流側電抗對整流電路的影響

整流電路的分類
不可控整流電路
直流整流電壓和交流電源電壓的比固定
全控整流電路
直流整流電壓的平均值和極性可調
半控整流電路
負載電壓平均值可調、極性不能改變

可控整流電路的分類
按電路結構分類
橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路）
零式電路（又稱半波電路或單拍電路）
按輸出電壓脈波數分類
單脈波電路
雙脈波電路
三脈波電路
多脈波電路
可控整流電路的分類（續）
按控制方式分類
相控式電路
斬控式電路
按組成器件分類
全控型電路
半控型電路
按工作范圍分類
單象限電路
多象限電路
按電網相數分類
單相電路
三相電路
多相電路
可控整流電路的一般結構
整流電路在應用中，應滿足的基本技術要求
整流電路的理想條件：
理想器件
理想電源


整流電路的分析方法
波形分析法：
根據電源電壓 u2 和控制角 以及負載性質，作出負載電壓 ud 、負載電流 id 、和整流元件的電壓、電流波形圖，從而導出基本電量的計算公式及數量關系。
具體步驟：
1、繪出主電路原理圖，標出各電量和元件序號；
2、畫出相（線）電壓波形圖，確定自然換相點；
整流電路的分析方法（續）
3、根據控制角 在相應位置上繪出觸發脈沖，并  標明相應序號；
4、根據可控整流電路的工作原理，繪出負載電壓  ud、負載電流 id 、SCR電流 iT 等波形；
5、根據波形圖，導出基本電量的計算式；
6、對整流電路進行綜合評價。例如：電路的優、  缺點；電路的可控移相范圍；負載電流是否連  續；整流元件承受的最大正、反向電壓值；整  流電壓 ud 的紋波系數  w 和脈動系數  m 等。
整流電路的基本概念
控制角
從晶閘管開始承受正向電壓到被觸發導通這一角度。
導通角
晶閘管在一個周期內導通的電角度。
移相
改變控制角蓰大小，即改變觸發脈沖出現的相位。
移相控制
整流電路的基本概念（續）
移相范圍
控制角蓰允許調節范圍。
同步
觸發脈沖信號和晶閘管電壓（即電源電壓）在頻率和相位上的協調配合關系。
自然換相點
當電路中的可控元件全部由不可控元件代替時，各元件的導電轉換點。
單相半波可控整流電路
工作原理
波形分析
單相半波整流電路的基本電量
直流平均電壓 Ud 與控制角  的關系: Ud = f ()


直流平均電流 Id 與  的關系:    I d = f ()


負載兩端的電壓有效值U與蓰獶系： U = f ()
單相半波整流電路的基本電量（續）
副邊繞組電流有效值 I2 與  的關系：I d = f ()


流過SCR的電流有效值 IT 和平均值 IdT

SCR承受的最大正向電壓UDM和最大反向電壓URM
單相半波整流電路的基本電量（續）
電路的功率因數 cos 與  的關系


   P---有效輸出功率
   S---次級視在功率



單相半波整流電路的基本電量（續）
整流電壓的紋波系數  w（  = 0 ）



整流電壓的脈動系數  m（  = 0 ）
單相半波整流電路的特點
結構簡單
單脈波電路
電壓脈動率高
變壓器利用率低
變壓器存在直流磁化問題
單相全控橋式整流電路（R負載）
工作原理
波形分析

單相全控橋式電路（R負載）電量計算
輸出平均電壓 Ud

移相范圍 0  ～ 180
輸出平均電流 Id


SCR平均電流 IdT =  Id / 2

負載電壓有效值 U


變壓器副邊繞組電流有效值 I2


流過晶閘管的電流有效值
功率因數 cos

課堂思考（一）
試分析下面電路的輸出電壓波形：






單相全控橋式整流電路（L負載）
工作原理
波形分析

單相全控橋式電路（L）電量計算
輸出平均電壓 Ud

移相范圍 0  ～ 90
輸出平均電流 Id


單相全控橋式電路（L）電量計算（續）
SCR平均電流 IdT =  Id / 2
流過晶閘管的電流有效值 IT


變壓器副邊繞組電流有效值 I 2



電流斷續時特性分析
負載電流斷續時整流電壓、電流波形
電流斷續時、、蓰獶系：
  越大，  越小
  越大，  越大


單相全控橋式整流電路（反電勢負載）
工作原理
波形分析
單相全控橋式電路（E）電量計算
最小起始導電角

  >   時



  <   時
單相全控橋式整流電路（R、L、E）
工作原理
波形分析
電量計算
和電感型負載相同
單相橋式半控整流電路（L）
工作原理
波形分析
單相橋式半控整流（L）電量計算
Ud 、Id、 U
計算公式與全控橋（R）一樣
流過變壓器副邊繞組的電流有效值 I2


流過SCR和整流管的電流平均值和有效值

失 控 現 象 分 析
產生原因
突然將觸發脈沖切斷
將  角增大到 180
實質：
對晶閘管的工作失去控制作用
避免方法：
加續流二極管
失 控 現 象 分 析（續）
工作原理
波形分析






失 控 現 象 分 析（續）
其它形式的單相橋式半控電路
反電勢負載單相半控橋式整流電路




波形分析
（ b）電流連續時的電壓電流波形
（ c）電流斷續時的電壓電流波形
單相整流電路的優、缺點
優點：
結構簡單
對觸發電路的要求較低
缺點：
輸出直流電壓脈動大
易造成電網負載不平衡
三相半波可控整流電路（R負載）
工作原理
波形分析（＝0）
三相半波可控整流（R）（續）

＝30萀工作情況
此時負載電流處于連續和斷續的臨界狀態。
三相半波可控整流（R）（續）
> 30萀工作情況
移相范圍為150
觸發失敗的原因
觸發脈沖在自然換相點之前且很窄
角過小
解決措施
限制  min
三相半波可控整流（R）電量計算
0     30


30     150





三相半波可控整流電路（L負載）
工作原理
波形分析（  30）
三相半波可控整流（L）電量計算
整流電壓 Ud

整流電流 Id

變壓器的相電流 I2 ，SCR的電流有效值 IT
三相半波可控整流（L）電量計算
變壓器副邊容量
   S2 = 3U2I2 = 1.48 Pd
變壓器原邊容量


   S2 = 3U1I1 = 3U2I1 = 1.21 Pd  (假設W1=W2）
變壓器容量

三相半波可控整流電路的優、缺點
優點：
輸出電壓脈動小
輸出功率大
三相負載平衡
缺點
變壓器利用率低
容易出現直流磁化現象
零線上通過較大的負載電流
三相橋式全控整流電路








三相橋式全控整流電路（續）
結構：
由兩個（一個為共陰極，一個為共陽極）三相半波整流電路組成。
優點：
變壓器繞組無直流磁勢；
變壓器繞組正負半周都工作，效率高。
三相橋式全控整流電路的觸發要求
本組內SCR每隔 120拰流一次；共陰極與共陽極組的換流點相隔 60 。
SCR的導通順序：
(6-1)  (1-2)  (2-3)  (3-4)  (4-5)  (5-6)
自然換相點為相電壓（或線電壓）的交點。
必須使用雙窄脈沖或寬脈沖（見下頁）。
三相橋式全控整流的觸發要求（續）

（a）變壓器副邊      三相電壓波形
（b）寬脈沖觸發
（c）雙窄脈沖觸發


三相橋式全控整流電路（L）
工作原理
三相橋式半控（L）電量計算（續）
SCR電流的有效值 IT、整流管電流有效值 ID

SCR電流的平均值 IdD 、整流管電流平均值 IdT



三相橋式半控（L）電量計算（續）
變壓器副邊繞組電流有效值 I2
   60                           


60      180
三相橋式半控整流的失控現象
產生原因
突然將觸發脈沖切斷
將  角增大到 180
實質：
對晶閘管的工作失去控制作用
避免方法：
加續流二極管

整流器交流側電抗的影響
原因
變壓器存在一定的漏電感
交流回路存在一定的電感
結果
出現重迭導通現象（兩條支路同時導電）
簡化考慮
把所有交流側的電感都折算到變壓器副邊，用集中電感 LB 表示。
換流期間電壓電流波形分析
以電感負載，三相半波可控整流電路為例
換流期間電壓電流波形分析（續）
換相過程：Id  0 或 0  Id
換相重疊角   ：換相過程所對應的相角
換相電壓：換相過程中兩相間電位差瞬時值                    uba = ub - ua
換相電壓的作用：
強制導通元件中的電流下降為零；
保證退出導通的元件恢復阻斷能力。
換流期間電壓電流波形分析（續）
重迭對輸出波形的影響



換相過程中，整流電壓的瞬時值

與  = 0時相比，產生了換相壓降  Ud
換相壓降的計算
對于單相全控橋，必須用 2Id 代替 Id
式中符號定義見下頁
整流輸出電壓的平均值

換相壓降的計算（續）
符號定義:
m    輸出電壓在一個周期的波頭數。
xB    整流電路交流側每相電抗值


U2   變壓器二次繞組額定相電壓
I2     變壓器二次繞組額定相電流（星接）
uK%    變壓器的短路電壓比
考慮   時的整流器輸出特性
輸出電壓的平均值 Ud

整流電路的輸出特性如右圖所示
換相重疊角   的計算

m    輸出電壓在一個周期的波頭數。
   對于單相全控橋，必須用 2Id 代替 Id
   對于三相全控橋，用 線電壓（即             ）代替

變壓器漏感的作用
利：
限制短路電流，使電流變化相對緩和，對  di/dt 和 du/dt 值的限制有利。
弊：
使電網波形畸變，加大干擾；
使功率因數降低。

sdqdpd333

很專業

sdqdpd333

很專業

gewenzhong007

感謝提供
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