第三章整流电路

第三章整流电路的思维导图，如单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的移相范围是0-180°.带阻感性负载时，晶闸管控制角α是0-90° ，带阻感负载并联续流二极管的电路中，α的是0-180°。

第三章整流电路

• 单向半波可控整流电路
  • 从晶闸管开始承受正向电压到晶闸管导通之间的电角度成为控制角，用α表示。
  • 单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的移相范围是0-180°.带阻感性负载时，晶闸管控制角α是0-90° ，带阻感负载并联续流二极管的电路中，α的是0-180°
  • 电阻性负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同，
  • 阻感性负载的特点：流过电感的电流不能突变
  • 整流电路中，变压器T起 变换电压 和 电气隔离 的作用。
  • 公式：电压0.45U2*（1+cosa）/2
• 单相全波可控整流电路
  • 晶闸管承受的最大反向电压2√2U2
• 单相桥式全控整流电路
  • 单相桥式全控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α是0-180°，带阻感性负载时，晶闸管控制角α的是0-90°
  • 单相桥式全控整流电阻性负载电路中，晶闸管能够承受的最大正向电压是：√2/2U2，最大反向电压是√2U2；带大电感负载时。承受的最大反向电压是√2U2，最大反向电压是√2U2.
  • 在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差 180° 度。
  • 公式：电压0.9U2*（1+cosa）/2
  • 带反电动势的情况：
    • 在触发角a相同时，整流输出电压比电阻负载时大
    • Id=（Ud-E)/R
• 三相半波可控整流电路
  • 电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压UFM等于、√2U2，晶闸管控制角a是0°-150° ，使负载电流连续的条件为：a≤30°。晶闸管承受的最大反向电压为√6U2（U2为相电压有效值)
  • 阻感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压等于√6U2，最大反向电压为√6U2，晶闸管控制角a的最大移相范围是0°-90° 。(U2为相电压有效值)
  • 三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120° 。
  • 对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使输出电压平均值下降
  • 晶闸管的换相重叠角与a、负载电流Id、变压器漏抗、电源相电压U2等参数有关
  • Ud=1.17U2cosa
  • 三脉波方式
  • 得到零线
    • 一次侧三角形
    • 二次侧星形
• 三相桥式全控整流电路
  • 六脉波方式
  • 三相桥式全控整流电路是由一组共 阴 极三只晶闸管和一组共 阳极的三只晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔60度 换一次相，在电流连续时每只晶闸管导通120度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有两只晶闸管同时导通，一个是共阴极的，另一个是共阳极的元件，且要求不是在同一个桥臂上 的两个元件。
  • 三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是最低的相电压；这种电路a角的移相范围是0-120°，Ud波形连续的条件是a≤60°
  • 要使三相桥式全控整流电路正常工作，对晶闸管的触发有两种，一是用大于60小于120°的宽脉冲触发；二是用脉冲前沿相差60°的双窄脉冲触发。
  • 带电阻负载，当a=0，输出的负载电压的平均值为2.34U2
• 逆变
  • 当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。
  • 改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。
  • 在逆变电路中，当负载为电阻时负载电流和电压的波形形状相同，相位也相同。
  • 逆变电路中，当交流侧和电网联结时，这种电路称为有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路；对于单相全波电路，当控制角0<a<π/2时，电路工作在整流 状态；π/2<a<π时，电路工作在逆变状态。
  • 在整流电路中，能够实现有源逆变的有： 单相全波、三相桥式整流电路 等(可控整流电路均可)。
  • 实现有源逆变的条件为
    • 要有一个直流逆变电源，它的极性与晶闸管的导通方向一致，其幅值应稍大于变流器直流侧输出的平均电压 。
    • 逆变桥必须工作在β<90°（即a>90°）区间.使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。
  • 逆变失败的原因
    • 触发电路工作不可靠，使脉冲丢失、脉冲延迟
    • 晶闸管本身故障，使之应该导通时不能导通，应该阻断时失去阻断能力
    • 交流电源失常，如出现交流电源突然断电、缺相或电压过低等异常现象
    • 换相裕量角不足
  • 在一般可逆电路中，最小逆变角在30°-35°
• 换流
  • 研究换流方式主要是研究如何使器件关断
  • 交流电路的换流方式：器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流
    • 器件换流是利用全控型器件的自我关断能力进行的换流
    • 为实现负载换流，负载电流的相位必须超前于负载电压
    • 强迫换流：给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流
    • 电网换流：由电网提供换流电压称为电网换流
  • 晶闸管构成的逆变器换流方式是：负载换流、强迫换流
  • 逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，
    • 直流侧是电压源时，称此电路为 电压型逆变电路
      • 特点：1.直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。
      • 2.输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。
      • 3.阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
    • 直流侧为电流源时，称此电路为电流型逆变电路
      • 特点1.直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。
      • 2.交流输出电流为矩形波 与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位因负载不同而不同。
      • 3.直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联 二极管。
      • 输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波
  • 三相电压型逆变电路中，每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°。
  • 180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行
  • 变流装置的功率因数总是＜1
    • 提高交流装置的功率因数的方法
      • 减小触发角
      • 增加整流相数
      • 采用多组变流装置串联供电
      • 设置补偿电容