三相半波可控整流電路PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路第1頁/共68頁圖2-1 單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）及波形wwwwtTVTR0 )u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVT q0b)c)d)e)00第2頁/共68頁第3頁/共68頁第4頁/共68頁2cos145. 02cos12dsin221222dwwpUUttUU2cos10.45 2ddRURUIn 輸出電流平均值Id :n 直流輸出電壓平均值Ud :第5頁/共68頁22sin41d2sin22122pwwUttUU22sin412RURUIn 輸出電流有效值I :n 直流輸出電壓有效值U :第6頁/共68頁22

2、sin4122TRUIII第7頁/共68頁22sin41cos222IUUISPUUTM22第8頁/共68頁第9頁/共68頁0122045. 0502145. 02cosddUUA 44.4 22sin412RURUI當(dāng)當(dāng)=90時(shí)，輸出電流有效值時(shí)，輸出電流有效值5 . 022020504 .44cos2222UUIUUISP(3) 5 . 22050 ddIUR(2)則=90第10頁/共68頁IIT57. 1) 25 . 1 (TT(AV)II100A)(A 6 .56T(AV)取系列值IV311220222mUUV 933622311)32()32(mTNUU（5）晶閘管承受的最高電壓：）

3、晶閘管承受的最高電壓：考慮考慮(23)倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為倍安全裕量，晶閘管的額定電壓為選取晶閘管型號(hào)為選取晶閘管型號(hào)為 KP100-7FKP100-7F晶閘管。晶閘管。取取2倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：倍安全裕量，晶閘管的額定電流為：則第11頁/共68頁 圖圖2-2 帶阻感負(fù)載的帶阻感負(fù)載的 單相半波電路及其波形單相半波電路及其波形a)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qb)c)d)e)f)+ + +第12頁/共68頁1. 無無續(xù)流二極管時(shí)續(xù)流二極管時(shí)v工作原理工作原理0：u K大于零，但門極沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于

4、正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、大于零，但門極沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。電流都等于零。在在t=時(shí)，門極有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓時(shí)，門極有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載電壓ud= u2。當(dāng)當(dāng)t=時(shí)，交流電壓時(shí)，交流電壓u2過零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓過零，由于有電感電勢(shì)的存在，晶閘管的電壓u K仍大于仍大于零，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在零，晶閘管會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2反壓作用下而截反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周。止。直到下一個(gè)周期的正半周。有負(fù)面有負(fù)面積積圖圖2-3 電感負(fù)載電感負(fù)

5、載,不接續(xù)不接續(xù)流管時(shí)的電壓電流波形流管時(shí)的電壓電流波形圖圖第13頁/共68頁qwwp)(sin2212ttdUUd第14頁/共68頁 圖圖2-4 帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載(接續(xù)流管接續(xù)流管)的的 單相半波電路及其波形單相半波電路及其波形第15頁/共68頁第16頁/共68頁2cos145. 02cos122dsin22212dwwpUUttUU2cos10.45 dddRURUI第17頁/共68頁d2-dTIId2)(2d21TItdIIpppwp第18頁/共68頁ddD2IId02dD2)(21ItdIIppwpp第19頁/共68頁第20頁/共68頁u (i )pwtwtwt000i2udidb

6、)c)d)dd uVT1,4圖圖2-5 單相全控橋式單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 VT1和和VT4組成一對(duì)橋臂，在組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓正半周承受電壓u2，得到觸得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)過零時(shí)關(guān)斷。斷。 VT2和和VT3組成另一對(duì)橋臂，組成另一對(duì)橋臂，在在u2正半周承受電壓正半周承受電壓-u2，得得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)?shù)接|發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零過零時(shí)關(guān)斷。時(shí)關(guān)斷。 )第21頁/共68頁ppwwp2cos19 . 02cos122)(dsin21222dUUttUU2cos19 . 02cos12222ddpRURURUI2

7、cos145.0212RUIIddTppppppaaUaaUU2sin2122sin412222) 輸出直流電流平均值輸出直流電流平均值Id 3) 晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值IdT和有效值和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)dd uVT1,4第22頁/共68頁pppwwpp2sin212)( d)sin2(21222RUttRUITpppwwpp2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIppp2sin21cos2IUUISP5) 5) 功率因數(shù)功率因數(shù)4)4)變壓器二次測(cè)電流有效值變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流與輸出直流電流I有效值相等：有效值

8、相等：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量 S=U2I2。第23頁/共68頁TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OwtOwtOwtudidi2b )OwtOwtuV T1 ,4OwtOwtIdIdIdIdIdiV T2 ,3iV T1 ,4圖圖2-6 單相全控橋帶單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形形 u u2 2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管晶閘管VTVT1 1和和VTVT4 4中仍流過電流中仍流過電流i id d，并不關(guān)斷。并不關(guān)斷。至至tt= = + + 時(shí)刻，給時(shí)刻，給VTVT2 2和和VTVT3 3加觸發(fā)脈沖，

9、因加觸發(fā)脈沖，因VTVT2 2和和VTVT3 3本已承本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通。受正電壓，故兩管導(dǎo)通。VTVT2 2和和VTVT3 3導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，u u2 2通過通過VTVT2 2和和VTVT3 3分別向分別向VTVT1 1和和VTVT4 4施加反壓施加反壓使使VTVT1 1和和VTVT4 4關(guān)斷，流過關(guān)斷，流過VTVT1 1和和VTVT4 4的電流迅速轉(zhuǎn)移到的電流迅速轉(zhuǎn)移到VTVT2 2和和VTVT3 3上，此過程稱上，此過程稱換相換相或或換流換流。第24頁/共68頁ppwwpcos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUUddT21IIddT707. 021III2Ow

10、tOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4晶閘管移相范圍為90。晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22U晶閘管導(dǎo)通角與 無關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由 角決定，有效值I2=Id。第25頁/共68頁二、第26頁/共68頁第27頁/共68頁REUIdd圖圖2-8 單相橋式全控整流電路接單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載時(shí)的電路及電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形波形 電流斷電流斷續(xù)續(xù)與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電， 稱為停止導(dǎo)電角，212sinUE在

11、 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。b)idOEudwtIdOwt q第28頁/共68頁電流連電流連續(xù)續(xù)有負(fù)面有負(fù)面積積 由于電感存在由于電感存在Ud波形出現(xiàn)負(fù)面積，使波形出現(xiàn)負(fù)面積，使Ud下降。下降。 可調(diào)范圍：可調(diào)范圍： 0 90 圖圖2-9 單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtp q = p第29頁/共68頁接入接入VD：擴(kuò)大移相范圍，不讓擴(kuò)大移相范圍，不讓ud出現(xiàn)負(fù)面積。出現(xiàn)負(fù)面積。移相范圍：移相范圍：0 180 ud波形與電阻性負(fù)載相同波形與電阻性負(fù)載相同Id由由

12、VT1和和VT4，V2和和VT3，以及以及VD輪流導(dǎo)通形成。輪流導(dǎo)通形成。 圖圖2-10 單相橋式全控整流電路，單相橋式全控整流電路，有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器、接續(xù)流二極有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器、接續(xù)流二極管管第30頁/共68頁a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖圖2-11 單相橋式半控整流電路，單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形的電路及波形第31頁/共68頁 圖圖2-11 單相橋式半控

13、整流電路，單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形的電路及波形a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR第32頁/共68頁第33頁/共68頁第34頁/共68頁udidN三角形三角形星形星形(一)、 電阻性負(fù)載1 1、電路的特點(diǎn)：、電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形，而一次側(cè)接成三角形。變壓器二次側(cè)接成星形，而一次側(cè)接成三角形。三個(gè)晶閘管分別接入三個(gè)晶閘管分別接入 、b b、c c三相電源，其陰極連接在一起三相

14、電源，其陰極連接在一起共陰極接法共陰極接法 。第35頁/共68頁udidN0tuu ubucwtwt1 1wtwt2 2wtwt3 3wtwt4 4VDVD1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u u VDVD2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u ub bVDVD3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，u ud d= =u uc c二極管換相時(shí)刻為二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角 的起點(diǎn)，即的起點(diǎn)，即 =0=0 。 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)（ =0=0 ）第36頁/共68頁圖圖2-13 三相半

15、波可控整流電路共三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及 =0 時(shí)的波形時(shí)的波形 2 2、工作原理：、工作原理：（1 1） 0 0 每管導(dǎo)通每管導(dǎo)通120120, , 三相電源輪流向負(fù)載供電，三相電源輪流向負(fù)載供電，負(fù)載電壓負(fù)載電壓u ud d為三相電源電壓正半周包絡(luò)線。為三相電源電壓正半周包絡(luò)線。 變壓器二次繞組的電流變壓器二次繞組的電流: :變壓器二次側(cè)變壓器二次側(cè) 相繞組和晶閘管相繞組和晶閘管VT1VT1的電流波形相同，的電流波形相同，變壓器二次繞組電流有直流分量。變壓器二次繞組電流有直流分量。 晶閘管的電壓波形，由晶閘管的電壓波形，由3段組成。段組成。

16、 )Rb)c)d)e)f)u2Ridu ubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOu bu cOiVT1uVT1wtwtwtwtwt第37頁/共68頁 =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac 30 時(shí)的波形：負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角等于時(shí)的波形：負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角等于120 。（。（ 30 時(shí)負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)）時(shí)負(fù)載電流連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)）第38頁/共68頁wtwtwtwt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1 30 的情況：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于的情況：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)

17、通角小于120 。 移相范圍移相范圍： 0 150 第39頁/共68頁pwwpppcos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU2d0d17.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dpppwwpppUttdUU第40頁/共68頁RUIdd26UUTMddTII31第41頁/共68頁abcTRLu2udeLidV T1V T2V T3udiauaubucibiciduacuabuacOwtOwtOwtOwtOwtOwtuV T1圖圖2-14 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及載時(shí)的電路及 =60

18、時(shí)的波形時(shí)的波形阻感負(fù)載，當(dāng)阻感負(fù)載，當(dāng)L L值很大時(shí)，值很大時(shí)，i id d波形基本平直波形基本平直0 0 3030 時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。3030 9090時(shí)：（如時(shí)：（如 =60=60 時(shí)的波形右圖所示）。時(shí)的波形右圖所示）。特點(diǎn)：晶閘管特點(diǎn)：晶閘管導(dǎo)通角均為導(dǎo)通角均為120120，與控制角，與控制角 無關(guān)；無關(guān)；移相范圍為移相范圍為9090 ；晶閘管電流波形近似為方波。；晶閘管電流波形近似為方波。第42頁/共68頁wwpppcos217. 1)(sin223/21656dUttdUURUIddddTII31dTII3126UUTM第43頁/

19、共68頁圖圖2-15 三相半波可控整流電路，阻三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載感負(fù)載(不接續(xù)流管不接續(xù)流管)時(shí)的波形時(shí)的波形接入接入VD圖圖2-16 三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載阻感負(fù)載(接續(xù)流管接續(xù)流管)時(shí)的波形時(shí)的波形第44頁/共68頁q150T)30(3qD第45頁/共68頁與單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載情況相似，在電樞回路中串入電感量足夠大的與單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載情況相似，在電樞回路中串入電感量足夠大的Ld。這就為含有反電勢(shì)的大電感負(fù)載，其波形分析、各電量計(jì)算式與大電感負(fù)載時(shí)相同這就為含有反電勢(shì)的大電感負(fù)載，其波形分析、各電量計(jì)算式與大電感負(fù)載時(shí)相同 ，僅電流計(jì)算公式不同

20、，僅電流計(jì)算公式不同dddREUI同樣，為了擴(kuò)大移相范圍，并使同樣，為了擴(kuò)大移相范圍，并使id波形更加平穩(wěn)，也可在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流管波形更加平穩(wěn)，也可在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流管VD。其波形分析和計(jì)算方法，與接續(xù)流管的三相半波大電感負(fù)載相同其波形分析和計(jì)算方法，與接續(xù)流管的三相半波大電感負(fù)載相同。 圖圖2-17 三相半波可控整流電路，反電動(dòng)三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的波形勢(shì)負(fù)載的波形第46頁/共68頁coscos17. 102ddUUU)6cos(1 675. 021)6cos(1 45. 0322ppUUUd第47頁/共68頁一、 ddTII31dTII3126UUTM ddTII36015

21、0dTII36015026UUTM ddDII12030dDII1203026UUDM第48頁/共68頁共陰極組共陰極組陰陰極連接在一起的極連接在一起的3個(gè)晶閘管（個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽陽極連接在一起的極連接在一起的3個(gè)晶閘管（個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）三相橋式全控整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序：導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1陽極電壓最大的導(dǎo)通陽極電壓最大的導(dǎo)通陰極電壓最低的導(dǎo)通陰極電壓最低的導(dǎo)通第49頁/共68頁當(dāng)當(dāng) 60 時(shí)，時(shí)，ud波形均連

22、續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形形狀一樣，也連續(xù)當(dāng)當(dāng) 60 時(shí)，時(shí)，ud波形每波形每60 中有一段為零，中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。波形不能出現(xiàn)負(fù)值。帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路 角的移相范圍是：角的移相范圍是：0 120 波形圖：波形圖： =0 （圖圖218 ） =30 （圖圖219） =60 （圖圖220） =90 （ 圖圖221）第50頁/共68頁u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucu

23、bwt1OwtOwtOwtOwt = 0iVT1uVT1bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1ud波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形形狀一樣，也連續(xù)每管工作每管工作120 ，每間隔，每間隔60 有一管換流。有一管換流。第51頁/共68頁ud1ud2 = 30iaOwtOwtOwtOwtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1ud波形連續(xù)，對(duì)

24、于電阻負(fù)載，波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形形狀一樣，也連續(xù)每管工作每管工作120 ，每間隔，每間隔60 有一管換流。有一管換流。第52頁/共68頁 = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOwtwt1OwtOwtuVT1bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1ud波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，波形連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形形狀一樣，也連續(xù)每管工作每管工作120 ，每間隔，每間隔60 有一管換流。有一管換流。第53頁/共68頁ud1ud

25、2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1ud波形每波形每60 中有一段為中有一段為零，零，ud波形波形不出現(xiàn)負(fù)值不出現(xiàn)負(fù)值。bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1第54頁/共68頁時(shí)時(shí) 段段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓整流輸出電壓udu -ub=u bu -uc=u cub-uc=ubcub-u =ub uc

26、-u =uc uc-ub=ucb第55頁/共68頁第56頁/共68頁第57頁/共68頁主要包括第58頁/共68頁ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOua = 0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1第59頁/共68頁ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc第60頁/共68頁 = 9 0 ud 1ud 2ua cub cub auc auc bua bua cua budua cua bua cwtOwtOwtOubucuawt1uV T1第61頁/共68頁wwpppcos34.2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134.2)(sin63232dpwwpppUttdUU第62頁/共68頁ik=ib是逐漸增大的