电力电子技术(10)——三相可控整流电路

目录

2.2 三相可控整流电路

2.2.1 三相半波可控整流电路

1)电阻负载

电路特点

整流电压平均值的计算

2)阻感负载

数量关系

2.2.2 三相桥式全控整流电路

1)带电阻负载时的工作情况

三相桥式全控整流电路的特点

2)阻感负载时的工作情况

3)定量分析

2.2 三相可控整流电路

单相可控整流电路元件少,但其输出电压的脉动较大,引起三相电网不平衡,故适用小容量的设备上。

当负载容量较大,或要求直流电压脉动较小、容易滤波时,则多采用三相可控整流电路。交流侧由三相电源供电。

最基本的是三相半波可控整流电路,三相桥式全控整流电路应用最广

2.2.1 三相半波可控整流电路

1)电阻负载

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路

电路特点

  • 为了得到零线,变压器二次侧必须接成星形,而一次侧接成三角形避免3次谐波进入电网。
  • 三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源,其阴极连接在一起——共阴极接法。

自然换相点:二极管换相时刻为自然换相点(当《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》为二极管时,在相电压的交点《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》处均出现了二极管换相,称这些交点为自然换相点),是各相晶闸管能触发导通的最早时刻,将其作为计算各晶闸管触发角《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的起点,即《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时的工作原理分析

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 α=0°时的带电阻负载的三相半波可控整流电路波形

整流变压器二次侧绕组三相正弦波电压相互差120°的波形《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》。三个晶闸管轮流导通120°,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形为三个相电压的包络线《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形与《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》类似。变压器二次绕组电流有直流分量(方向不变)。

晶闸管的电压波形,由3段组成,分别为一段管压降和两段线电压《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》导通时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》为零,b相元件《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》导通时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》,然后为《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》。各线电压顺序为《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的波形

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 α=30°时的带电阻负载的三相半波可控整流电路波形

特点:负载电流处于连续和断续之间的临界状态。

各波形比《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》后移了30°。各相仍导电120°。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的情况

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 α=60°时的带电阻负载的三相半波可控整流电路波形

特点:负载电流断续,晶闸管导通角小于120°。

当导通一相相电压过零变负时,该相晶闸管关断,但下一相晶闸管因未导通,此时输出电压电流为零。

电阻负载时α角的移相范围为150°。

整流电压平均值的计算

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,负载电流连续,有:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》(2-18)

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》最大,为《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,负载电流断续,晶闸管导通角减小,此时有:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

负载电流平均值为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

晶闸管承受的最大反向电压,为变压器二次侧线电压峰值,即

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

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

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

2)阻感负载

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相半波可控整流电路共阴极接法阻感负载时的电路

特点:阻感负载,L值很大,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形基本平直。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时:整流电压波形与电阻负载时相同。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时:

  • 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》过零时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》不关断,直到《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的脉冲到来,才换流,导致《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形中出现负的部分。
  • 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形有一定的脉动,但为简化分析及定量计算,可将《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》近似为一条水平线。
  • 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》同样由一段管压降和两段线电压组成。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相半波可控整流电路共阴极接法阻感负载及α=60°时的波形

阻感负载时的移相范围为90°。(即0°~90°)

数量关系

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》成余弦关系。如果负载中的电感量L不是很大, 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 的关系将介于曲线1和2之间。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

由于负载电流连续,整流电压平均值可由式(2-18)求出。

变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

晶闸管的额定电流为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

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。

2.2.2 三相桥式全控整流电路

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路原理图

共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管(《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管(《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

导通顺序:《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

1)带电阻负载时的工作情况

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带电阻负载且α=0°时的波形
《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带电阻负载且α=30°时的波形
《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带电阻负载且α=60°时的波形

各自然换相点既是相电压的交点,也是线电压的交点。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形均连续,对于电阻负载,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形与《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形形状一样,也连续。

α=60°时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》出现了为零的点,负载电流处于临界连续状态。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带电阻负载且α=90°时的波形

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形每60°中有一段为零,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形不能出现负值。

带电阻负载时三相桥式全控整流电路《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》角的移相范围是120°。

晶闸管及输出整流电压的情况:

时段
共阴极组中导通的晶闸管《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》
共阳极组中导通的晶闸管《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》
整流输出电压《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

三相桥式全控整流电路的特点

(1)2管同时导通形成供电回路,其中共阴极组和共阳极组各1,且不能为同一相器件。

(2)对触发脉冲的要求:

  • 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的顺序,相位依次差60°。
  • 共阴极组《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的脉冲依次差120°,共阳极组《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》也依次差120°。
  • 同一相的上下两个桥臂,即《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》,脉冲相差180°。

(3)《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》一周期脉动6次,每次脉动的波形都一样,故该电路为6脉波整流电路。

(4)需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲,可采用两种方法:一种是宽脉冲触发(宽脉冲大于60°,一般取80°~100°),一种是双脉冲触发(常用,双脉冲相差60°,脉宽一般为20°~30°)

(5)晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同,晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。

2)阻感负载时的工作情况

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 阻感负载时三相桥式全控整流电路

 《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0°时的波形
《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带阻感负载α=30°时的波形

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形连续,工作情况与带电阻负载时十分相似。电感性负载时的晶闸管导通规律与电阻性负载一样。

区别在于:得到的负载电流《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形不同。当电感足够大的时候,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》的波形可近似为一条水平线。

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》 三相桥式全控整流电路带阻感负载α=90°时的波形

阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。

电阻负载时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形不会出现负的部分。阻感负载时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》波形会出现负的部分。

当α=90°时,《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》正负面积相等。因此,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》角的移相范围是90°。 

3)定量分析

当整流输出电压连续时(即带阻感负载时,或带电阻负载《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时)的平均值为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

带电阻负载且《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时,整流电压平均值为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

输出电流平均值为:《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

当整流变压器采用星形接法,带阻感负载时,变压器二次侧电流的有效值为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。

接反电势阻感负载时,在负载电流连续的情况下,电路工作情况与电感性负载时相似,电路中各处电压、电流波形均相同。

仅在计算《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》时有所不同,接反电势阻感负载时的《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》为:

《电力电子技术(10)——三相可控整流电路》

式中的R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。

    原文作者:欲读万卷书,不入愚昧途
    原文地址: https://blog.csdn.net/weixin_45589295/article/details/124118008
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