电力电子技术课件：2_5 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路.ppt

第五节第五节带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路2无无Lp时波形时波形 (以以α=0o为例）为例）*六相半波可控整流电路六相半波可控整流电路*任一瞬间，只有相电压最高任一瞬间，只有相电压最高的那一相的那一相SCR可以触发导通可以触发导通SCR最大导通角最大导通角60度；度；*每管平均电流为每管平均电流为Id/6;* ud为六相电压波形包络线为六相电压波形包络线没有平衡电抗器的电路分析没有平衡电抗器的电路分析3无无Lp时波形（时波形（六相半波可控整流电路）Ud=1.35U2（（ α=0时时 ））缺点：缺点：nSCR导通角小变压器利用率低导通角小变压器利用率低n 未达到并联目的；很少采用未达到并联目的；很少采用4n平衡电抗器补偿了两组输出平衡电抗器补偿了两组输出Ud1和和Ud2的瞬时电压之差的瞬时电压之差n使二组晶闸管同时导电，并使二组晶闸管同时导电，并联向负载提供电流联向负载提供电流平衡电抗器的作用平衡电抗器的作用5各个换流点类似三相半波整流电路分析各个换流点类似三相半波整流电路分析Ta Tb Tc 的换相点如图的换相点如图Ta’ Tb’ Tc’ 的换相点如图的换相点如图平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析c → ac → aa → ba → bb → cb → cb b’ ’ → → c’c’c c’ ’ →a→a’ ’a a’ ’→ → b’b’6n以以ωt1时刻来分析，此时：时刻来分析，此时： ua>uc' n Id1上升上升, 平衡电抗器会产生感应电势平衡电抗器会产生感应电势n平衡电抗器的感平衡电抗器的感应电动势应电动势平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析(以以α=0o为例）为例）7带平衡电抗器的双反星形可控整流电路构成带平衡电抗器的双反星形可控整流电路构成n由两组共阴极三相半波可控整由两组共阴极三相半波可控整流电路组合而成（并联方式组流电路组合而成（并联方式组合）合）n电源变压器初级接成三角形，电源变压器初级接成三角形，两组次级绕组都接成三相星形两组次级绕组都接成三相星形n在两个中点之间，接有平衡电在两个中点之间，接有平衡电抗器抗器LPn适用于低电压高电流场合适用于低电压高电流场合8带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点n两组次级绕组相位差两组次级绕组相位差180度－双度－双反星形电路反星形电路n有有Lp后，负载电流由两组各分后，负载电流由两组各分担一半。

担一半n由于每相是反星结构，磁芯内磁由于每相是反星结构，磁芯内磁通方向相反，没有直流磁化问通方向相反，没有直流磁化问题题n两组器件的工作过程与三相半波两组器件的工作过程与三相半波独立时一样独立时一样9平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析c10关系分析：关系分析：感应电势产生环路电流感应电势产生环路电流, 定义为定义为iPid/2id/2ipid1=id/2 +ipid2=id/2 - ip11关系分析：关系分析：右边电路回路方程：右边电路回路方程：左边电路回路方程：左边电路回路方程：由此可得：由此可得：数量分析数量分析12输出出电压的波形：的波形：1）画出）画出ud1 （（abc组三相共阴半波）组三相共阴半波）2）画出）画出ud2 （（a’b’c’三相共阴半波）三相共阴半波）3））根据根据 画出画出udud1ud2ud(以以α=0o为例）为例）根据根据 画出画出up的波形的波形：：14 控制角控制角α=30度时度时: 确定各组的确定各组的ud1 确定各组的确定各组的ud2 15 控制角控制角α=30度时度时:做出做出ud=(ud1+ud2)/2波形波形. 例例ωt1 –ωt2 时间段：时间段： ud1=ua, ud2=ub´(=-ub), ud=uab/2ωt1ωt1ωt2ωt216控制角控制角α=60度和度和90度时度时ud波形波形(大电感负载大电感负载)：：与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为与三相桥式一样电感性负载电流连续时，移相范围为90度，度，电阻性负载为电阻性负载为120度（输出电压只有正半部分）。

度（输出电压只有正半部分）17n双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等n两个星形的中点两个星形的中点O1和和O2间的电压等于间的电压等于ud1和和ud2之差该电压加在之差该电压加在Lp上，产生电流上，产生电流ip,它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流称为环流或平衡电流电路工作小结电路工作小结ud1ud2udO2 O O1 18n考虑到考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为后，每组三相半波承担的电流分别为0.5Id± ipn为了使两组电流尽可能平均，一般使为了使两组电流尽可能平均，一般使Lp足够大，以便限制环流在足够大，以便限制环流在负载额定电流的负载额定电流的1%---2%以内以内n双反星形电路如不接双反星形电路如不接Lp，即成为六相半波整流电路，即成为六相半波整流电路电路工作小结电路工作小结19输出出电压的波形：的波形：输出电压仍为对应两组输出电压的平均值输出电压仍为对应两组输出电压的平均值输出电压为对应两相的输出电压为对应两相的线电压的一半线电压的一半平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析20n谐波含量减小，最低次谐波为六次谐波含量减小，最低次谐波为六次n输出平均电压与三相半波整流相同（波形连续）输出平均电压与三相半波整流相同（波形连续）n带平衡电抗器，所以双反星结构等效于两组三相带平衡电抗器，所以双反星结构等效于两组三相半波并联，输出电压平均值不变半波并联，输出电压平均值不变ud波形特点波形特点21n 双反星整流电路的外特性如图双反星整流电路的外特性如图n当当Id>Idmin时，两组三相半波电路同时并联供电时，两组三相半波电路同时并联供电n当当Id

比三相半波好※同时有两相导电，变压器不存在直流磁化※与六相半波整流电路相比，变压器次级绕组利用率提高了一倍，故变压器容量比六相半波小※每组三相半波整流电流是负载电流的50%SCR选择和变压器次级绕组容量的确定按Id/2计算即可大电感负载时IT=I2=0.289Id（是三相半波时的一半）241.Lp计算：计算：由于由于uP主要谐波为三次，所以感抗为主要谐波为三次，所以感抗为而最大环流为而最大环流为 所以有：所以有：进一步化简：进一步化简：平衡电抗器的参数计算平衡电抗器的参数计算作业：补充题作业：补充题已知图已知图2 2－－2626电路和图电路和图2 2－－2828（（b b））相序，相序，画出画出αα＝＝4545o o 时时ud1 、、ud2 和和ud（（定义如下）定义如下）波形波形 ，，思考：图思考：图2 2－－2626，，αα＝＝4545o o 1)1)接近空载时的输出电压波形接近空载时的输出电压波形 2) 2)没有没有LpLp时的输出电压波形时的输出电压波形ud1ud2udO2 O O1 26Backup 27预备知识：付氏变换预备知识：付氏变换物理含义：若函数x(t)表示信号，t——时间。

则X(f)表示信号的频谱，f——频率 28x(t)是以T为周期的矩形函数，则其付立叶级数表示为：基波（1次谐波）3次谐波5次谐波7次谐波……29整流电压的谐波分析整流电压的谐波分析n对于m相整流输出电路，一个输入周期内输出电压脉动m次 P42 （不作要求）n利用傅立叶分解：n输出电压可以分解出直流分量各个高次谐波30ud1和和ud2的计算：的计算：2.输出电压平均值输出电压平均值Ud平衡电抗器的参数计算平衡电抗器的参数计算311.Lp计算：计算：以α=0时感应电势up的大小来估算up=ud1-ud2(波形如图所示)，up最低次谐波为3次平衡电抗器的参数计算平衡电抗器的参数计算32第六节第六节 十二相整流电路（多重化整流电路）十二相整流电路（多重化整流电路）一一. .两组三相桥串联组成的两组三相桥串联组成的 十二相整流电路十二相整流电路33两组三相桥串联组成的十二相整流电路两组三相桥串联组成的十二相整流电路* *整流变压器二次绕组分别整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构采用星形和三角形接法构成线电压相位相差成线电压相位相差3030度度, , 大小相等的两组电压大小相等的两组电压, ,接接到互相串联的两组整流桥到互相串联的两组整流桥. .* *输出电压在每个交流电源输出电压在每个交流电源周期中脉动周期中脉动1212次次* *应用应用: :高电压高电压( (小电流小电流) ) 供电质量高供电质量高( (低电压纹波低电压纹波) )34* *整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成线电压相位相差30度, 大小相等的两组电压,接到互相并联并联的两组整流桥.* *使用了平衡电抗器来平衡使用了平衡电抗器来平衡两组整流器的电流两组整流器的电流. .原理与双原理与双反星形一样反星形一样. .* *不仅可减小输入电流谐波也不仅可减小输入电流谐波也可减小输出电压谐波并提高可减小输出电压谐波并提高纹波频率纹波频率, ,可减小平波电抗器可减小平波电抗器. .两组三相桥并联组成的十二相整流电路两组三相桥并联组成的十二相整流电路35作业：作业：2-182-18注意：原边电流波形注意：原边电流波形36三相相电压和线电压关系三相相电压和线电压关系37n双反星形电路中并联的两组三相半波电路输出整流电压互差60ºn在同一控制角下，虽然两组电压平均值相同，但瞬时电位不等。

带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路38ωt2: uc ' =ua up=(ua-uc')=0Ta和和Tc’继续同时导通继续同时导通平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析39n平衡电抗器总的感应电势等于两相电压瞬时值的差值n负载上两端电压ud为平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析n平衡电抗器的作用: 将使电压较高的相ua减小up／2，电压较低的相uc’增加up／2．而使Ta和Tc’同时导通，向负载供电40ωt2之后之后 uc ' >ua ，，up=(ua-uc')<0此此时平衡平衡电抗器上感抗器上感应电势极性反向极性反向感应电动势方向决定了电流的变化方向感应电动势方向决定了电流的变化方向id1减小，减小，id2增大增大平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析－－－－ + +－－－－ + +41Ta, Tc’继续导通通直到直到Ub>Ua时触触发UbTb导通，通，Ta关断关断电流由流由a相相换流到流到b相相Tc’继续导通继续导通平衡电抗器的工作原理分析平衡电抗器的工作原理分析。