可控整流电路2三相半波.ppt

电力电子技术 —可控整流电路1南京工业大学自动化学院2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路　单相可控单相可控整流电路整流电路优点优点：元件少，电路简单：元件少，电路简单缺点缺点：：Ud脉动较大，三相电网不平　脉动较大，三相电网不平　　　　衡，仅适于小容量设备　　　衡，仅适于小容量设备三相可控三相可控整流电路整流电路三相半波三相半波三相桥式三相桥式带平衡电抗器双反星形等带平衡电抗器双反星形等2南京工业大学自动化学院Ø交流测由三相电源供电交流测由三相电源供电Ø负负载载容容量量较较大大，，或或要要求求直直流流电电压压脉脉动动较较小小、、容容易易滤波Ø基基本本的的是是三三相相半半波波可可控控整整流流电电路路，，三三相相桥桥式式全全控控整流电路应用最广整流电路应用最广 三相交流电数学表达式为：三相交流电数学表达式为：3南京工业大学自动化学院4南京工业大学自动化学院Ø交流测由三相电源供电交流测由三相电源供电Ø负负载载容容量量较较大大，，或或要要求求直直流流电电压压脉脉动动较较小小、、容容易易滤波Ø基基本本的的是是三三相相半半波波可可控控整整流流电电路路，，三三相相桥桥式式全全控控整流电路应用最广整流电路应用最广 三相交流电数学表达式为：三相交流电数学表达式为：5南京工业大学自动化学院2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一、、 电路结构电路结构:Ø 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避 免免3次谐波流入电网次谐波流入电网Ø 三个晶闸管分别接三个晶闸管分别接入入a、、b、、c三相电源，其阴极连接在一三相电源，其阴极连接在一 起起—共阴极接法共阴极接法6南京工业大学自动化学院Ø 控制角控制角α=0 (相当于三个整流管情况相当于三个整流管情况)ü 自然换相点自然换相点二二、、工作原理工作原理1. 电阻性负载电阻性负载7南京工业大学自动化学院• Ta导通时刻导通时刻ü在三相相电压正半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t1t1处触发处触发ü最高电压为最高电压为a a相，所以相，所以a a相相SCRSCR导通导通8南京工业大学自动化学院• Tb导通时刻导通时刻ü在三相相电压正半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t2t2处触发处触发ü最高电压为最高电压为b b相，所以相，所以b b相相SCRSCR导通导通üa a相承受相承受Ua-UbUa-Ub9南京工业大学自动化学院• Tc导通时刻导通时刻ü在三相相电压正半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t3t3处触发处触发ü最高电压为最高电压为c c相，所以相，所以c c相相SCRSCR导通导通üa a相承受相承受Ua-UcUa-Uc10南京工业大学自动化学院Ø 控制角控制角α=3011南京工业大学自动化学院• Ta导通时刻导通时刻ü在换相角等于在换相角等于3030度时度时TaTa触触发导通发导通üA A相电流为相电流为idid，，其余为零其余为零ü当其电压变为零时，正好当其电压变为零时，正好触发触发B B相相12南京工业大学自动化学院• Tb导通时刻导通时刻üTbTb在换相角等于在换相角等于3030度度时触发导通，时触发导通，a a相承受相承受Ua-UbUa-UbüB B相电流为相电流为idid，，其余为其余为零零13南京工业大学自动化学院• Tc导通时刻导通时刻üTcTc在换相角等于在换相角等于3030度度时触发导通，时触发导通，a a相承相承受受Ua-UcUa-UcüC C相电流为相电流为idid，，其余为其余为零零14南京工业大学自动化学院ØＡ相晶闸管的电压波形，由Ａ相晶闸管的电压波形，由3 3段组成：段组成： 0 0，，u uabab，，u uacac ，，U UL L) )。

Ø增增大大αα值值，，输输出出整整流流波波形形后后移移，，每管依次导通每管依次导通120120度；度；Øαα=30=30 时，负载电流处于连续时，负载电流处于连续和断续之间的临界状态和断续之间的临界状态αα≤30≤30 时工作小结时工作小结15南京工业大学自动化学院Ø 控制角控制角 30º<α<150º 以以α＝＝60º为例例16南京工业大学自动化学院Ø Ta导通时刻导通时刻üTaTa导通在换相角等于导通在换相角等于6060度度时触发导通时触发导通ü当其电压变为零时，当其电压变为零时，TaTa自自然关闭然关闭üA A相电流为相电流为idid，，其余为零其余为零17南京工业大学自动化学院• Tb导通时刻导通时刻üTbTb在在换换相相角角等等于于6060度度时时触触发导通，发导通，a a相承受相承受Ua-UbUa-Ubü当当TbTb电电压压变变为为零零时时，， TbTb自自然然关关闭闭, ,此此时时a a相相晶晶闸闸管管承受电压承受电压uauaüB B相电流为相电流为idid，，其余为零其余为零18南京工业大学自动化学院• Tc导通时刻导通时刻üTcTc在在换换相相角角等等于于6060度度时时触触发发导导通，通，a a相承受相承受Ua-UcUa-Ucü当当TcTc电电压压变变为为零零时时，， TcTc自自然然关关闭闭, ,此时此时a a相承受电压为相承受电压为uauaüc c相电流为相电流为idid，，其余为零其余为零19南京工业大学自动化学院ü负载电流断流断续；；ü晶晶闸管管导通角小于通角小于120120 ；；ü晶晶闸闸管管的的电电压压波波形形由由6 6段段组组成：成： 0 0，，u ua a, ,u uabab，，u ua a, ,u ua,,a,,u uacac, , Ø 30º< α < 150º时工作小工作小结20南京工业大学自动化学院Ø 导通角与电流连续关系导通角与电流连续关系üα<30º时，，输出出电压ud和和输出出电流流id波形保持波形保持连续状状态，，各相晶各相晶闸管保持管保持导通通120ºüα=30º正好是正好是ud和和id波形波形连续的的临界状界状态，此，此时各相保各相保持持导通通120ºüα>30º时，，输出出电压ud和和id波形出波形出现断断续，各相晶，各相晶闸管管导通小于通小于120º21南京工业大学自动化学院ü SCR SCR承受的最大电承受的最大电 压：压： 线电压峰值线电压峰值üαα移相范围移相范围：： 150 150º Ø 工作波形小结工作波形小结22南京工业大学自动化学院Ø 平均电压计算平均电压计算当a=0时，Ud最大，为 ü 整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算•a≤30时，负载电流连续，有：23南京工业大学自动化学院•a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：当a=150时，Ud等于零，也说明最大导通角只能是150 24南京工业大学自动化学院电压量关系图25南京工业大学自动化学院Ø 负载电流计负载电流计算算• 负载电流平均值为•晶闸管轮流导通，所以平均值为负载的三分之一26南京工业大学自动化学院Ø 晶闸管电压额定值计晶闸管电压额定值计算算ü 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即ü 晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即27南京工业大学自动化学院ü晶闸管电流有效值即为变压器次绕组电流有效值¨当α≤30º时¨当30º<α<150º时¨当α=150º时Ø 晶闸管电流额定值计算晶闸管电流额定值计算28南京工业大学自动化学院电流量关系图29南京工业大学自动化学院例：某电解装置系电阻性负载，要求输出电压Ｕd=220V,输出电流Id=400A,采用经整流变压器的三相半波可控整流电路,电源是三相380V的交流电网,考虑 ,估算此时整流变压器的二次容量,并与 的二次容量比较,然后加以说明。

30南京工业大学自动化学院解：由于 整流输出平均电压为 则变压器二次相电流有效值31南京工业大学自动化学院则32南京工业大学自动化学院说明可控整流电路的设计，应尽量在较小的控制角下运行这样，在输出同样大小负载电流时，使整流晶闸管电流和变压器二次电流、电压有效值较小，可以降低器件和变压器的额定容量33南京工业大学自动化学院设设L足够大，足够大，id连续；连续；导通角：导通角：120度；度；34南京工业大学自动化学院ü整流电压波形与电阻负载时相同ü导通角： 120度；度；üSCR承受最大电压：线电压峰值线电压峰值Ø　a≤30时：35南京工业大学自动化学院üTaTa导通在换相角等于导通在换相角等于6060度时触发导通度时触发导通ü当其电压变为零时，当其电压变为零时，TaTa继续导通继续导通üA A相电流为相电流为idid，，其余为其余为零零Ø a >30时：36南京工业大学自动化学院üTbTb在换相角等于在换相角等于6060度时度时触发导通，触发导通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUbü当当TbTb电压变为零后，电压变为零后，TbTb继续导通，继续导通，a a相承受相承受Ua-Ua-UbUbüB B相电流为相电流为idid，，其余为其余为零零37南京工业大学自动化学院üTcTc在在换换相相角角等等于于6060度度时时触触发发导导通通，，a a相相承承受受Ua-Ua-UcUcü当当TcTc电电压压变变为为零零后后，，TcTc继继续续导导通通，，a a相相承承受受Ua-Ua-UcUcüc c相电流为相电流为idid，，其余为其余为零零38南京工业大学自动化学院Ø 平均电压计算当a=0º时，Ud最大，为 当a=90º时，Ud为零所以移相范围内90º整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算在电流连续条件下，晶闸管导通120时，39南京工业大学自动化学院Ø 晶闸管电流额值计算变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 晶闸管的额定电流为40南京工业大学自动化学院晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。

41南京工业大学自动化学院电压关系图 Ud/U2与a成余弦关系，如图中的曲线所示三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1－电阻负载 2－电感负载 42南京工业大学自动化学院Ø 三相半波共阳极可控整流电路ü 三个SCR的阳极相连ü 输出电压的负端ü 零线--输出电压的正端ü 相电压最低的SCR触发导通43南京工业大学自动化学院Ø Ta导通时刻ü在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后αα角处角处触发触发ü最低电压为最低电压为a a相，所以相，所以a a相相SCRSCR导通导通44南京工业大学自动化学院Ø Tb导通时刻ü在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后αα角处角处触发触发ü最低电压为最低电压为b b相，所以相，所以b b相相SCRSCR导通导通45南京工业大学自动化学院Ø Tc导通时刻ü在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后αα角处角处触发触发ü最低电压为最低电压为c c相，所以相，所以c c相相SCRSCR导通导通46南京工业大学自动化学院Ø 三相半波可控整流电路特点三相半波可控整流电路特点ü 电路简单：电路简单： SCRSCR元件少，接线简单，只需三套触发电路，元件少，接线简单，只需三套触发电路， 控制较容易。

控制较容易ü 变压器利用率低变压器利用率低 变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，存在直流磁势（直变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，存在直流磁势（直流偏磁），须加大变压器铁心的截面积（为避免铁心饱和），流偏磁），须加大变压器铁心的截面积（为避免铁心饱和），故该电路一般用于中小容量的设备上故该电路一般用于中小容量的设备上47南京工业大学自动化学院Ø 总结总结․ ․ SCRSCR承受的最大电压：承受的最大电压： 线电压峰值线电压峰值․ ․ αα移相范围移相范围：：150150º ，，9090º（大电感负载）（大电感负载）․ ․ 共阴极电路：共阴极电路：只在相电压为正时触发导通只在相电压为正时触发导通 自然换相点：三相正半波的交点自然换相点：三相正半波的交点․ ․ 共阳极电路：共阳极电路：只在相电压为负时触发导通只在相电压为负时触发导通 自然换相点：三相负半波的交点自然换相点：三相负半波的交点․ ․ 电流连续时：电流连续时：Ud=±2cos α48。