电气三相整流电路原理及计算

第三章三相可控整流电路uvw123idRud第一节三相半波可控整流电路不可控整流电路的自然换相点就是可控整流电路控制角α的起点ωtuuuwuvudVT1控制角起点VT3控制角起点VT2控制角起点三相半波可控整流电路纯电阻性负载uvw123idRuduuvuT1ωtuuwωtuuuvuwuuud控制角α＝０°电流连续，１、２、３晶闸管导通角都为120°晶闸管承受的最大反向压降为2U6ωtiT1三相半波可控整流电路纯电阻性负载uvw123idRud控制角α＝30°ωtuuuｖuｗuuuｄ电流处于连续与断续的临界点，１、２、３晶闸管导通角仍为120°ωtωtuuuｖuｗuu三相半波可控整流电路纯电阻性负载uvw123idRud控制角α＝60°uｄiT1α＞30°时电流断续，１、２、３晶闸管导通角小于120°三相半波可控整流电路纯电阻性负载6562d)t(tdsinU223U控制角α＜30°时uｄ波形连续，整流电压平均值cosU17.12ωtuｄ6α32α＜30°时，晶闸管电流有效值65622T)t(d)RtsinU2(21I)2cos2332(21RU2控制角α＜30°时uｄ波形连续，整流电压平均值晶闸管电流有效值)2cos2332(21RUI2TcosU17.1U2d三相半波可控整流电路纯电阻性负载控制角α＞30°时ωtuｄ62d)t(tdsinU223U3/)]6cos(1[U17.12α＞30°时，晶闸管电流有效值622T)t(d)RtsinU2(21I)2sin412cos4365(21RU2控制角α＞30°时uｄ波形断续，整流电压平均值晶闸管电流有效值3/)]6cos(1[U17.1U2d)2sin412cos4365(21RUI2T三相半波可控整流电路纯电阻性负载负载电流平均值RUIdd晶闸管电流平均值ddTI31I晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值22RMU6U32U晶闸管承受的最大正向电压为变压器二次相电压峰值2FMU2Uuvw123idRudL三相半波可控整流电路电感性负载控制角α＝30°ωtuuuｖuｗuuuｄα≤30°时，uｄ波形与纯电阻性负载波形一样，Ud计算式和纯电阻性负载一样；当电感足够大时，可近似认为id波形为平直波形，晶闸管导通角为120°，3个晶闸管各负担1／3的负载电流ωtIdiT1三相半波可控整流电路电感性负载ωtuuuｖuｗuu控制角α＝60°α＞30°时，电压波形出现负值，波形连续，输出电压平均值下降，晶闸管导通角为120°ωtIdiT1uｄuvw123idRudLuuvωtuuwuT1晶闸管承受的最大正反向压降为2U6三相半波可控整流电路电感性负载α＞30°时6562d)t(tdsinU223Uα＜30°时cosU17.1U2dcosU17.123IIIdT2RUIdd57.1IIT)AV(T电感性负载0°≤α≤90°时移相范围为90°cosU17.1U2duvw123idRudL电感性负载加续流二极管ωtuuuｖuｗuuuｄ电阻负载α≤30°时，ud连续且均大于0，续流二极管承受反压而不起作用uｄuｄiｄωtiT1iDR电阻负载α＞30°时，ud断续，续流二极管起续流作用α＜30°时cosU17.1U2dα＞30°时3/)]6cos(1[U17.1U2d电感性负载加续流二极管ωtuｄiｄωtiT1iDRθ＝150°－αddTI360150IdTI360150IddDRI12030IdDRI12030I第二节三相桥式全控整流电路3652uvRudidL+-14wωtuuuｖuｗuuωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv161256543432uvuwvwvuwuvwuv不可控整流电路的自然换相点就是可控整流电路控制角α的起点①②③④⑤⑥①②任意时刻必须有两个晶闸管同时导通才能构成回路，共阳极与共阴极组各有一只晶闸管导通触发脉冲可以采用宽脉冲和双窄脉冲两种形式工作双窄脉冲方式：给晶闸管发主触发脉冲时，给另一只配对的晶闸管也发一触发脉冲，称为辅助触发脉冲⑥①②③④⑤⑥①同组晶闸管之间脉冲互差120°，共阳极与共阴极组晶闸管差60°，只要脉冲宽度大于60°，就能构成回路，即宽脉冲方式③⑤①①②④⑥②16125654343216控制角α＝0°三相全控桥式工作原理3652uvRudidL+-14wωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvωtuuuｖuｗuu控制角α＝60°uT1晶闸管承受的最大正、反向压降为√6U2ωt16125654343216ωtuuuｖuｗuu电阻性负载三相桥式全控电阻性负载3652uvRudid14w控制角α＝30°ωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv16125654343216控制角α＝60°α＝60°时电流处于连续与断续的临界点cosU35.1cosU34.2L22计算Ud时，将纵轴右移30°3232d)t(tdsinU626U0°＜α≤60°时3αωt16125654343216ωtuuuｖuｗuu三相桥式全控电阻性负载3652uvRudid14w控制角α＝90°ωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv16125654343216α＞60°时，电流断续3cos1U34.2232d)t(tdsinU626U60°＜α≤120°时3α移相范围为120°ωtuuuｖuｗuu电感性负载ωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv电阻负载α＜60°时波形连续，感性负载与电阻性负载电压波形一样，Ud计算式相同0°＜α≤60°时cosU35.1cosU34.2UL22d三相桥式全控电感性负载3652uvRudidL14wuvwvuwvuwvuwvu控制角α＝30°16125654343216ωt16125654343216控制角α＝60°uveLuuv三相桥式全控电感性负载3652uvRudideL14w控制角α＝90°ωtuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvωtuuuｖuｗuu3232d)t(tdsinU626Uα＞60°时cosU35.1cosU34.2L22α60°电感性负载输出电压平均值0°＜α≤90°时电感性负载移相范围为90°cosU35.1cosU34.2UL22duv第三节整流电压的谐波分析负载电压可看作各次谐波电压的合成，对应各次谐波电压，产生各次谐波电流，负载电流便是各次谐波电流的合成一、多相整流电路的一般分析πmπm√2U2以三相半波不可控整流电路为例计算多相电路，将纵坐标选在整流电压峰值处，在之间πmπm～tcosU2U2d据傅氏级数展开mknnmknn0d0dtncosbtnsinaUu多相整流电路的一般分析mknn0d0dtncosbUu电压波形纵轴对称ud0以2π/m为周期)mn2tncos()m2t(ncos)t(ncosn应为m的整数倍1nsinkcosU2m2)t(tdncostcosU21b2m22mnmmmsinmU2)t(tdcosU21U22m20dmmmkn20d0dtncos1nkcos21Uun=mk，k=1，2，3......πmπm√2U2多相整流电路的一般分析整流电压有效值m2m2222sin1U)t(d)tcosU2(2mUmm2n20dUUUUn为n次谐波有效值谐波分量（纹波电压）电压有效值20d22nRUUUU整流电压的纹波因数0dRuUU多相整流电路的一般分析不同相数电压纹波因数ｍ23612∞γu（％）48.218.274.180.9940m=6时，纹波因数已很小，它只有6次、12次、18次......谐波电压，因此相数越多，输出直流电压的交流分量就越小实用单相桥式整流电路的谐波分析1n)1nsin(1n)1nsin(U22a2nk2nnk2nnd0dtncosbtnsinaUu)t(tdnsintsinU22a2n1n)1ncos(1n)1ncos(U22b2n)t(tdncostcosU22b2ncosU22U2d2UU212222d2Rcos81UUUU0dRuUUωtuuuｖuｗuuuｄωtiｄ第四节变压器漏抗对整流电路的影响变压器绕组漏感可以用一个电感LB表示，由于漏感存在，使电流换向要经过一段时间，不能瞬时完成123uvwRLＢLLＢLＢ换相过程所对应的时间用电角度表示，叫换向重叠角γγ在换相过程中，两相回路产生一环流ikiv=ikiu=Id-ikdtdiLudtdiLuukBvkBud2uuuvuddtdiL2uukBuv换相压降)t(d)uu(2mUdvd换相压降)t(d)dtdiLu(u2mkBvv)t(ddtdiL2mkBdI0kBdiL2mdBdBI2mXIL2m123uvwRLＢLLＢLＢωtuuuｖuｗuuuｄωtiｄ换相压降单相双半波电路：m=2XB=ωLB单相桥式电路：m=2XB=２ωLB三相半波电路：m=３XB=ωLB三相桥式电路：m=6XB=ωLBdBdI2mXU换相重叠角)mtcos(U2u2u)mtcos(U2u2vωtuuuｖuｗuuuｄωtiｄtsinmsinU22uu2uvdtdiL2kB)t(tdsinmsinU2L1di2Bk)t(tdsinLmsinU2diB2I0kd换相重叠角)cos(cosLmsinU2IB2dmsinU2XI)cos(cos2Bd单相双半波电路：m=2XB=ωLB2BdU2XI)cos(cos单相桥式电路：m=2XB=２ωLB2BdU2XI)cos(cos2BdUXI2)cos(cos2BdU6XI2)cos(cos2BdU6XI2)cos(cos换相重叠角三相半波电路：m=３XB=ωLB三相桥式电路：m=6XB=ωLBU2取√3U2六相半波电路：m=6XB=ωLBU2取U2