ACDC變換器整流和有源逆變電路PPT學(xué)習教案

1、會計學(xué)1ACDC變換器整流和有源逆變電路變換器整流和有源逆變電路整流電路整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟５?頁/共113頁注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第2頁/共113頁第3頁/共113頁t0223二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1截止VD1導(dǎo)通負載電壓udu20u2負載電流idu2/R0u2/R二極管端電壓uVD10u20負載電壓平均值Ud 電源變壓器副邊電壓有效值為U202245. 0)(dsin221UttU圖5-1 單相半波整流電路帶電阻性負載電路及波形 表5-1 單相半波不控整流電路電阻負載時各區(qū)間工作情況第4頁/共1

2、13頁圖5-1不帶續(xù)流二極管的單相半波整流電路帶阻感負載電路及波形 t0t1t12二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1導(dǎo)通 VD1截止負載電壓udu2u20負載電流id有有0二極管端電壓uVD100u2表5-2 單相半波不控整流電路阻感負載時各區(qū)間各區(qū)間工作情況第5頁/共113頁圖5-1帶續(xù)流二極管的單相半波整流電路帶阻感負載電路及帶大電感負載電流波形波形 t02二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD1截止、VD2導(dǎo)通負載電壓udu20負載電流id穩(wěn)定直流整流二極管電流iVD1方波電流0續(xù)流二極管電流iVD20方波電流整流二極管端電壓uVD10u2續(xù)流二極管端電壓uVD2-|u2|0表5-3 單相

3、半波不控整流電路大電感負載帶續(xù)流二極管時各區(qū)間工作情況第6頁/共113頁若能經(jīng)過變換將交流電源的負半周電壓也得到利用，即獲得圖5-2a中的負載電壓波形，則負載電壓平均值Ud可提高1倍，從而使交流電源利用率成倍提高。采用單相全波整流電路單相全波整流電路 圖5-1（e）單相半波整流電路帶電阻性負載電路及波形 圖5-2a 單相全波整流電路負載電壓波形第7頁/共113頁圖5-2 單相全波整流電路及工作波形a)單相全波整流電路負載電壓波形 b)單相全波整流電路 c)交流輸入正半周整流電路工作圖 d)交流輸入負半周整流電路工作圖 第8頁/共113頁t02二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD2導(dǎo)通、VD

4、1截止ud|u2|u2|uVD1和uVD2uVD1=0，uVD2= -2|u2|uVD1= -2|u2|，uVD2=0負載電壓平均值Ud0229 . 0)(dsin21UttU表5-4 單相全波整流電路各區(qū)間工作情況圖5-2（b） 單相全波整流電路第9頁/共113頁圖5-3(a) 單相橋式整流電路圖5-2 (b)單相全波整流電路 222U單相全波整流電路必須要有一個帶中心抽頭的變壓器，且二極管承受的最高電壓為 。為獲得全波整流電路的負載電壓波形，并克服全波整流電路的缺點，可采用橋式整流電路第10頁/共113頁圖5-3 a)單相橋式整流電路 b)交流輸入正半周單相橋式整流電路工作圖 c)交流輸入

5、負半周單相橋式整流電路工作圖 第11頁/共113頁t02二極管導(dǎo)通情況VD1和VD4導(dǎo)通、VD2和VD3截止VD2和VD3導(dǎo)通、VD1和VD4截止ud|u2|u2|uVDuVD1,4=0， uVD2,3= -|u2|uVD3=0， uVD1,4= -|u2|Ud0229 . 0)(dsin21UttU表5-5 單相橋式整流電路各區(qū)間工作情況 圖5-3(a) 單相橋式整流電路第12頁/共113頁第13頁/共113頁圖5-4 三相橋式整流電路和整流模塊單相不控整流電路第14頁/共113頁圖5-4 三相橋式整流電路和負載電壓波形第15頁/共113頁時時 段段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的二極

6、管VD1VD1VD3VD3VD5VD5共陽極組中導(dǎo)通的二極管VD6VD2VD2VD4VD4VD6整流輸出電壓uduabuacubcubaucaucb整流電壓平均值Ud2323234. 2)(dsin2331UttU表5-6 三相橋式整流電路各區(qū)間工作情況將負載電壓ud波形中的一個周期分成6段，每段60，每段導(dǎo)通的二極管及輸出整流電壓的情況如表5-6所示。第16頁/共113頁 三相不控整流電路 第17頁/共113頁圖5-5（a） 電容濾波的單相橋式不可控整流電路第18頁/共113頁圖5-6 電感濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己

7、看，課上不講。第19頁/共113頁注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第20頁/共113頁圖5-7 電感和電容組成的復(fù)式濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第21頁/共113頁圖5-8 單相橋式不可控整流電路的抗浪涌電路注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第22頁/共113頁圖5-9 倍壓不可控整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第23頁/共113頁2V2

8、202V110 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第24頁/共113頁2V1102V220 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第25頁/共113頁 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第26頁/共113頁圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第27頁/共113頁圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不

9、控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第28頁/共113頁c） 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，大家自己看，課上不講。課上不講。第29頁/共113頁d）圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，大家自己看，課上不講。課上不講。第30頁/共113頁e）圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，大家自己看，課上不講。課上不講。第31頁/共113頁第32頁/共113頁5.2 單相可控整流電路引言第

10、33頁/共113頁圖5-11 單相半波可控整流電路及波形1 1）帶電阻負載的工作情況）帶電阻負載的工作情況變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負載的特點電阻負載的特點：電壓與電流成正比，兩者波形相同。tTVTR0a)u1u2uVTudidt12 tttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)第34頁/共113頁 首先，引入兩個重要的基本概念：觸發(fā)延遲角觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角導(dǎo)

11、通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用表示 ?；緮?shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值為aaa2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU(5-1)第35頁/共113頁 圖5-12 帶阻感負載的 單相半波電路及其波形阻感負載的特點阻感負載的特點：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。討論負載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系。ttttu20t12 tug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +第36頁/共113頁圖5-13 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)VT處于關(guān)斷狀態(tài) b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài) a)b)

12、VTRLVTRLu2u2電力電子電路的一種基本分析方法通過器件的理想化，將電路簡化為分段線性電路。器件的每種狀態(tài)對應(yīng)于一種線性電路拓撲。第37頁/共113頁VTb)RLu2b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài)tURitiLsin2dd2dd（5-2）)sin()sin(tanjaqjajqe（5-4）初始條件：t= a ，id=0。求解式（5-2）并將初始條件代入可得當t=+a 時，id=0，代入式（5-3）并整理得 )sin(2)sin(22)(2djjaatZUeZUitLR（5-3）22)( LRZRLjarctan其中 ，第38頁/共113頁u2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOO

13、O-a+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖5-14 單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形 當u2過零變負時，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流續(xù)流。 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）ddVT2IIa（5-5）d2dVT2)(21ItdIIaa（5-6）ddVDRIIa2（5-7）d22dVD2)(21RItdIIaa（5-8）第39頁/共113頁單相半波可控整流電路的特點單相半波可控整流電路的特點第40頁/共113頁a)u (i )ttt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖5-15 單

14、相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時關(guān)斷。電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)第41頁/共113頁aaa2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUU（5-9）a 角的移相范圍為180。向負載輸出的平均電流值為：流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的

15、一半，即：2cos145.0212ddVTaRUII（5-11）2cos19 . 02cos12222ddaaRURURUI(5-10)ttt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4第42頁/共113頁流過晶閘管的電流有效值：變壓器二次測電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：由式（2-12）和式（2-13）得：不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量 S=U2I2。aaa2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUI（5-12）aaa2sin21)()sin2(12222RUtdtRUII（5-13）II21VT（5-14）ttt000i2udidb)c)d)ddaa

16、uVT1,4第43頁/共113頁u2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖5-16 單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。假設(shè)負載電感很大，負載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。u2過零變負時，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。至t=+a 時刻，晶閘管VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3兩管導(dǎo)通。VT2和VT3導(dǎo)通后，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相換相，亦稱換流換流。第44頁/共113頁aaaacos9 . 0cos22)(dsin212

17、22dUUttUU（5-15）晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與a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的波形為正負各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。ddT21IIddT707. 021III晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22U2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4第45頁/共113頁圖5-17 單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻負載時的電路及波形 在|u2|E時，才有晶閘管承 受正電壓，有導(dǎo)通的可能。在a 角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。導(dǎo)通之后， ud=u2， ， 直至|u

18、2|=E，id即降至0使得 晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 。REuidd與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電角，212sinUE（5-16）b)idOEudtIdOtaq第46頁/共113頁圖5-17b 單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻電阻負載時的波形 電流斷電流斷續(xù)續(xù)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當 t= 時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲為 。 如圖5-17b所示id波形所示：電流連電流連續(xù)續(xù)ub)idOEdtIdOtq第47頁/共113頁為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。這時整流電壓ud的波形和負載電流id的

19、波形與阻感負載電流連續(xù)時的波形相同，ud的計算公式也一樣。圖5-18 單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況tOud0Eidtaq = 第48頁/共113頁單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的。變壓器不存在直流磁化的問題。圖5-19 單相全波可控整流電路及波形a)tab)udi1OOt第49頁/共113頁單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應(yīng)的，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個。從上述后兩點

20、考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應(yīng)用。第50頁/共113頁udOb)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdatttttttaaaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖5-20 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負載時的電路及波形電阻負載電阻負載 半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同。第51頁/共113頁 圖5-20 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負載時的電路及波形在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負載供電。 u2過零變負時，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。在u2負半周觸發(fā)角a時刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，u2經(jīng)V

21、T3和VD2向負載供電。u2過零變正時，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdatttttttaaaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR第52頁/共113頁避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。 若無續(xù)流二極管，則當a 突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控失控。有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR完成，避免了失控的現(xiàn)象。續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗。第53頁/共113頁相當于把圖5-15a中的VT3和VT4換為二極

22、管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來實現(xiàn)。圖5-15 單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形圖5-21 單相橋式半控整流電路的另一接法第54頁/共113頁第55頁/共113頁幾個重要概念第56頁/共113頁第57頁/共113頁第58頁/共113頁圖5-22 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及a =0時的波形 1)電阻負載電阻負載自然換相點：二極管換相時刻為自然換相點自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a =0 。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Ot1t2t3uGOudOOuabuac

23、OiVT1uVT1ttttta)動畫演示第59頁/共113頁aa0 時的工作原理分析時的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖5-22 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及a =0時的波形 a a=30 的波形（的波形（圖5-23） 特點：負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a a30 的情況（的情況（圖5-24 ） 特點：負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuca =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttta)R動畫演示第60頁/共

24、113頁aaaacos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU（5-18）當a=0時，Ud最大，為 。2d0d17.1UUU222613 22sin()1 cos()0.6751 cos()22663UUtdtUUaaad(5-19)整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算a30時，負載電流連續(xù)，有：a30時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有：第61頁/共113頁03060901201500.40.81.21.17321a/( )Ud/U2圖5-25 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負載 2電感負載 3電阻電感負載第62頁/共113頁 晶閘管承

25、受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即RUIdd（5-20）222RM45. 2632UUUU（5-21）22UUFM（5-22）第63頁/共113頁圖5-26 三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及a =60時的波形特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直。a30時：整流電壓波形與電阻負載時相同。a30時（如a=60時的波形如圖2-16所示）。u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到V T2的 脈 沖 到 來 ， 才 換流，ud波形中出現(xiàn)負的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線。阻感負載時的

26、移相范圍為90。udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOtatt動畫演示第64頁/共113頁由于負載電流連續(xù)， Ud可由式（5-18）求出，即 當a a00時，21.17cosUUadUd/U2與a a成余弦關(guān)系，如圖5-25中的曲線2所示。如果負載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個例子。03060901201500.40.81.21.17321a/( )Ud/U2圖5-25 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負載 2電感負載 3電阻電感負載第65頁/共113頁晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為

27、變壓器二次線電壓峰值三相半波的主要缺點在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。ddVT2577. 031IIII（5-23）dVTVT(AV)368. 057. 1III（5-24）2RMFM45. 2UUU（5-25）第66頁/共113頁共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3 個 晶 閘 管 （VT4，VT6，VT2）圖5-27 三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6第67頁/共113頁當a60 時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖：

28、a =0 （圖528 ） a =30 （圖529） a =60 （圖530）當a60 時，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值 波形圖： a =90 （ 圖531）帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120第68頁/共113頁時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb第69頁/共113頁 三相橋式全控整流電路的特點特點（1）2管同時通形成供電回路，

29、其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。第70頁/共113頁 三相橋式全控整流電路的特點特點第71頁/共113頁a a60 時時（a a =0 圖532；a a =30 圖533）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負載時十分相似。 各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓ud波形 晶閘管承受的電壓波形主要包括a a 60 時（時（ a =90圖534）阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同。 電阻負載時，ud波形不會出現(xiàn)負的部分。 阻感負載時，ud波形會出現(xiàn)負的部分。帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的a a角移相范圍為90 。區(qū)別在于：得到的負載電流id波形不同。 當電感足夠大的時候， id的波形

30、可近似為一條水平線。第72頁/共113頁當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載a a60 時）的平均值為： 帶電阻負載且a a 60時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Raaacos34.2)(sin63123232dUttdUU（5-26）)3cos(134.2)(sin63232daaUttdUU（5-27）第73頁/共113頁ddddIIIII816. 03232)(3221222（5-28）晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。接反電勢阻感負載時，在負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計算Id

31、時有所不同，接反電勢阻感負載時的Id為：REUIdd（5-29）式中R和E分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。第74頁/共113頁ik=ib是逐漸增大的， 而ia=Id-ik是逐漸減小的。當ik增大到等于Id時，ia=0，VT1關(guān)斷,換流過程結(jié)束。VT1換相至VT2的過程：因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時導(dǎo)通，相當于將a、b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik。圖5-35 考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形udidtOtOgiciaibiciaIduaubuca第75頁/共113頁換相壓降與不考慮變壓器漏感時相比，ud平均值降低的多少。2ddd

32、dbakBbkBaduutiLutiLuu（5-30）dB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIgaagaagaadkkk（5-31）第76頁/共113頁B2Bab2)65sin(62)(ddLtULuutik由上式得：)65sin(26ddB2tXUtik進而得出：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2aatXUttXUitk（5-32）（5-33）（5-34）第77頁/共113頁)65cos(cos26)(d )65sin(26B265B2aatXUttXUitk 當

33、 時， ，于是65gatdkIig g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 當a a90 時，a a 越小g g 越大。)cos(cos26B2dgaaXUI（5-35）2dB62)cos(cosUIXgaa（5-36）第78頁/共113頁 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cosgaa2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 表5-8 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計算23U23U注：單相全控橋

34、電路中，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按 代入。23U23U第79頁/共113頁出現(xiàn)換相重疊角g g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多。晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。第80頁/共113頁第81頁/共113頁最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，故也稱這類電路為二極管

35、整流電路。第82頁/共113頁1） 工作原理及波形分析工作原理及波形分析圖5-36 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路 b) 波形基本工作過程基本工作過程：在u2正半周過零點至 t=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負載所需電流。至 t=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時向負載R供電。b)0iudq2ti,uda)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud至 之后，VD1和VD4關(guān)斷，電容開始以指數(shù)規(guī)律放電。tq第83頁/共113頁 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 電流平均值電流平均值

36、 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R Id =IR 二極管電流iD平均值為： ID = Id / 2=IR/ 2 二極管承受的電壓二極管承受的電壓 （5-47）（5-48）（5-49）22U空載時， 。重載時，Ud逐漸趨近于0.9U2，即趨近于接近電阻負載時的特性。在設(shè)計時根據(jù)負載的情況選擇電容C值，使 , 此時輸出電壓為： Ud1.2 U2。(T為交流電源的周期)2d2UU 2/)53(TRC （5-46）第84頁/共113頁圖5-37 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a） 電路圖 b）波形a)b)u2udi20qti2,u2,ud第85頁/共113頁某一對二極管導(dǎo)通時

37、，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個，該線電壓既向電容供電，也向負載供電。當沒有二極管導(dǎo)通時，由電容向負載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖5-38 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a)b)Oiaudiduduabuac0qt3t第86頁/共113頁32=+t)-32( - tRC1232=+t2t)(d32sin6d)(d)+tsin(6dqeUtU 電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件臨界條件33RC在輕載時直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時是連續(xù)的，分界點就是R= / C。3由 “電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件。假設(shè)在t 2/3的時刻“速度相等”恰好發(fā)生，則有圖5-39電容濾

38、波的三相橋式整流電路當 RC等于和小于 時的電流波形 a） RC=b） RCEM b）兩電動勢同極性EM EG c）兩電動勢反極性，形成短路電路過程分析。兩個電動勢同極性相接時，電流總是從電動勢高的流向低的，回路電阻小，可在兩個電動勢間交換很大的功率。第92頁/共113頁圖5-42 單相全波電路的整流和逆變交流電網(wǎng)輸出電功率電動機輸出電功率a)b)u10udu20u10aOOttIdidUdEMu10udu20u10OOttIdidUd /2，使Ud為負值。半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負極性的電動勢，故不能實現(xiàn)有源逆變。欲實現(xiàn)有源逆變，只能采用全

39、控電路。第94頁/共113頁 0a a /2 時，電路工作在整流狀態(tài)。 /2 a a /2時的控制角用 a a = b b表示，b b 稱為逆變角逆變角。逆變角b b和控制角a a的計量方向相反，其大小自b =0的起始點向左方計量。第95頁/共113頁圖5-43 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時的電壓波形uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udtOtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6t1t3t2第96頁/共113頁dMdUEIR輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即bbcos35. 1cos34. 222UUUd（5-105）每個晶閘管導(dǎo)通2 /3，故流過晶閘管的電流有效值為：ddVTIII577. 03（5-106）從交流電源送到直流側(cè)負載的有功功率為：dMddIEIRP2（5-107）當逆變工作時，由于EM為負值，故Pd一般為負值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。（5-108）在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：ddVTIIII816.03222第97頁/共113頁 逆變時，一旦換相失敗，外接直流電源就會通過晶閘