哈尔滨工业大学课件 电力电子技术36

电力电子技术第36讲5交流－直流变换器（13）哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.2电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育本讲是第5章交流－直流变换器的第13讲，上12讲的主要内容是：‰第一单元基本整流电路的结构和原理5.1～5.3单相和三相可控整流电路‰第二单元基本整流电路的特殊结构和问题5.4～5.7谐波和功率因数问题，大功率可控整流电路，PWM整流电路‡第三单元有源逆变及整流器应用5.8整流电路的有源逆变工作状态5.9晶闸管直流电动机系统本讲学习：5.10整流电路的驱动控制哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.3电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育5.10整流电路的驱动控制整流电路的驱动控制晶闸管可控整流电路，通过控制触发角α的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。是一种相控电路。为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.4电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育1.同步信号为锯齿波的触发电路相控电路对晶闸管触发角的控制要求‰同步：触发信号和电源电压在频率和相位上的配合关系。(定相）‰移相控制，极限保护‰触发脉冲的宽度（双窄脉冲）‰与主电路的隔离同步变压器同步波形发生器脉冲发生器比较器电网UT0UT1ukug同步电压形成移相控制脉冲形成和输出触发电路的原理性结构哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.5电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育同步信号为锯齿波的触发电路的基本原理(1)脉冲形成环节V4、V5—脉冲形成V7、V8—脉冲放大控制电压uco加在V4基极上同步信号为锯齿波的触发电路脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接在V8集电极电路中。动画演示动画演示哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.6电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育(2)锯齿波的形成和脉冲移相环节锯齿波电压形成的方案较多，如采用自举式电路、恒流源电路等；本电路采用恒流源电路。恒流源电路方案，由V1、V2、V3和C2等元件组成V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路同步信号为锯齿波的触发电路哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.7电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育(3)同步环节同步——要求触发脉冲的频率与主电路电源的频率相同且相位关系确定。锯齿波是由开关V2管来控制的。V2开关的频率就是锯齿波的频率——由同步变压器所接的交流电压决定。V2由导通变截止期间产生锯齿波——锯齿波起点基本就是同步电压由正变负的过零点。V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度——取决于充电时间常数R1C1。哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.8电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育(4)双窄脉冲形成环节三相桥式全控整流电路对触发脉冲的要求：VT1VT3VT5VT1VT5VT6VT2VT4VT6VT2VT1VT3VT5VT2VT4VT6624135每一器件触发时给前一器件补一个脉冲触发器1YX触发器2YX触发器3YX哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.9电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育双脉冲电路:V5、V6构成“或”门当V5、V6都导通时，V7、V8都截止，没有脉冲输出。只要V5、V6有一个截止，都会使V7、V8导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角α产生。隔60°的第二个脉冲是由滞后60°相位的后一相触发单元产生（通过V6）。哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.10电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育2.集成触发器可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低，调试方便。晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及，已逐步取代分立式电路。KJ004与分立元件的锯齿波移相触发电路相似,分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。KJ004电路原理图1112161151413943578R23+15V+15V+15VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1C2ubucous哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.11电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育完整的三相全控桥触发电路3个KJ004集成块和1个KJ041集成块，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可。usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004-15V+15V12345671110914131281615KJ004RP6RP3(1~6脚为6路单脉冲输入)12345671110914131281615KJ041(15~10脚为6路双脉冲输出)至VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1RP5RP2至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6三相全控桥整流电路的集成触发电路哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.12电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育模拟与数字触发电路以上触发电路为模拟的，优点：结构简单、可靠；缺点：易受电网电压影响，触发脉冲不对称度较高，可达3°～4°，精度低。数字触发电路：脉冲对称度很好，如基于8位单片机的数字触发器精度可达0.7°～1.5°。KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门。也有厂家生产了将上图全部电路集成的集成块，但目前应用还不多。哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.13电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育3.触发电路的定相触发电路的定相——触发电路应保证每个晶闸管触发脉冲与施加于晶闸管的交流电压保持固定、正确的相位关系。措施：同步变压器原边接入为主电路供电的电网，保证频率一致。触发电路定相的关键是确定同步信号与晶闸管阳极电压的关系。三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图Oωtωt1ωt2uaubucu2ua-哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.14电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育变压器接法：主电路整流变压器为D,y-11联结，同步变压器为D,y-11,5联结。同步变压器和整流变压器的接法及矢量图D,y11D,y5-11TRTSuAuBuCuaubuc-usa-usb-uscusausbuscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUAB哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.15电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用上图变压器接法时）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压-usa+usc-usb+usa-usc+usb为防止电网电压波形畸变对触发电路产生干扰，可对同步电压进行R-C滤波，当R-C滤波器滞后角为60°时，同步电压选取结果如下表所示。三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60°）晶闸管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主电路电压+ua-uc+ub-ua+uc-ub同步电压+usb-usa+usc-usb+usa-usc哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.16电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育六脉冲桥式可控整流电路仿真模型中触发器同步电压的选取哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.17电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育触发脉冲生成原理哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.18电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育本讲总结重点：晶闸管相控电路的组成和工作原理难点：触发电路的定相本讲学习了：‡5.10整流电路的驱动控制晶闸管相控电路，习惯称为触发电路1.同步信号为锯齿波的触发电路2.集成触发器3.触发电路的定相第5章习题（4）哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.19电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育基本整流电路基础特殊结构和问题深入有源逆变及整流器应用第4章交流－直流变换器的主要内容分为三个单元：‰第一单元基本整流电路的结构和原理5.1～5.3单相和三相可控整流电路‰第二单元整流电路的特殊结构和问题5.4～5.7谐波和功率因数问题，大功率可控整流电路，PWM整流电路，变压器漏感对整流电路的影响‡第三单元有源逆变及整流器应用5.8～5.10整流电路的有源逆变工作状态，晶闸管直流电动机系统，整流电路的驱动控制本章总结应用哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.20电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育本章重点1.可控整流电路，重点掌握：单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；2.电容滤波的不可控整流电路的工作情况，重点了解其工作特点；3.与整流电路相关的一些问题，包括：(1)变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角等概念，并掌握相关的计算，熟悉漏抗对整流电路工作情况的影响。(2)整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整流电路的功率因数分析。哈尔滨工业大学远程教育文件:电力电子技术36.21电力电子技术交流－直流变换器(13)哈尔滨工业大学远程教育4.大功率可控整流电路的接线形式及特点，熟悉双反星形可控整流电路的工作情况，建立整流电路多重化的概念。5.PWM整流电路结构、工作原理及其控制方法。6.可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。7.晶闸管直流电动机系统的工作情况，重点掌握各种状态时系统的特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等，了解可逆电力拖动系统的工作情况，建立环流的概念。8.用于晶闸管的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法。结束