【正文】 VH1的陽(yáng)極電位降低了 uOM；由于 O點(diǎn)是 LB的中心抽頭，故 ON與 MO的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等且極性一致，即 uON=uOM，這樣就提高了 N點(diǎn)電位，而且uON與 u－ b極性相同 ，將 VH6的陽(yáng)極電位提高了 uON，從而使 VH6能與VH1同時(shí)導(dǎo)通。 無(wú)平衡電抗器 有平衡電抗器 有無(wú)平衡電抗器的比較 P P 94 當(dāng) ua過(guò)了其峰值之后至 ωt2之前，反極性組中 u－ c高于 u－ b，于是VH2導(dǎo)通而 VH6關(guān)斷，該階段 VH1又與 VH2同時(shí)導(dǎo)通。 過(guò)了 ωt2， uc電壓最高， VH2繼續(xù)導(dǎo)通且該支路電流較大 ，于是LB的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性變反，提高 M點(diǎn)和 VH1陽(yáng)極的電位，降低 N點(diǎn)和VH2陽(yáng)極的電位，使二者陽(yáng)極電位趨于相等，因而 VH1能繼續(xù)導(dǎo)通。 直到過(guò)了 uc的峰值之后，正極性組中 ub電壓最高，于是 VH3導(dǎo)通而 VH1關(guān)斷， VH3和 VH2同時(shí)導(dǎo)通。導(dǎo)電順序可依此類(lèi)推。 wt1+?t1 wt1+?t2 P 95 反極性組的整流電壓 帶平衡電抗器雙反星形整流器波形（ α ＝ 0176。 ） 正極性組的整流電壓 輸出電壓 波形 晶閘管導(dǎo)通次序 平衡電抗器兩端電壓 uMN=uMP－ uNP 96 由上述分析可知： 1. 帶平衡電抗器雙反星形整流電路，相當(dāng)于正極性和反極性兩組三相半波可控整流電路的并聯(lián)。各組輸出電壓波形是各相電壓的包絡(luò)線。每個(gè)晶閘管的最大導(dǎo)通角為 120176。 ，輸出電流 id 同時(shí)由兩個(gè)晶閘管和兩個(gè)變壓器二次繞組供給，提高了其利用率。每個(gè)晶閘管只負(fù)擔(dān) 1/6的 Id (導(dǎo)通的兩個(gè)管子并聯(lián)，圖 236)， 適用于輸出大電流的場(chǎng)合 。 2. 任何瞬時(shí)，正、反極性組均有一支電路導(dǎo)通工作，輸出電壓瞬時(shí)值等于兩個(gè)半橋瞬時(shí)值的平均值。即： 2)(2)(2)( BABABBAAduuuuuuuuu ????????根據(jù)相電壓波形可求出 ud的波形，每周有六個(gè)波峰。由于該電路相當(dāng)于兩組三相半波可控整流電路的并聯(lián)，所以 整流電壓平均值與三相半波可控整流電路的相等 。 ac o 2d UU ?97 若負(fù)載電流小于臨界電流（約為額定負(fù)載電流的 2%～5%），而達(dá)不到 LB鐵心中建立上述三角波電壓所需磁通的勵(lì)磁電流時(shí)，則 LB上的電壓達(dá)不到所要求值，這樣將不能維持兩組三相半波電路并聯(lián)工作。在極限情況下，負(fù)載電流為L(zhǎng)B已失去作用，電路工作于六相半波整流狀態(tài)。其輸出的電壓平均值也就升高至 ，即為空載電壓值。 平衡電抗器的電感量可由下式?jīng)Q定： m i ndp IUL ?3. 平衡電抗器是維持兩組三相半波電路互不干擾各自正常工作所必須的。 LB的兩端應(yīng)承受的電壓 uMN=uMP－ uNP。當(dāng) α＝ 0176。 時(shí)，其波形頻率為電網(wǎng)的三倍，近似于三角形波，其幅值為相電壓幅值的 1/2倍。 98 α ＝ 30176。 時(shí)整流電壓波形 α ＝ 60176。 時(shí)整流電壓波形 99 α ＝ 90176。 時(shí)整流電壓波形 100 與其它可控整流電路相比，該電路具有以下特點(diǎn)： 1. 它相當(dāng)于兩組三相可控半波整流電路并聯(lián)，晶閘管導(dǎo)通角為 120176。 ； 2. 有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)電路比三相半控橋式整流電路的要復(fù)雜，比三相全控橋式整流電路的簡(jiǎn)單； 3. 整流電壓波形為每個(gè)周波六個(gè)波峰，脈動(dòng)程度比三相半控橋式電路的小， 要求輸出電感的電感量及體積都較小 。 4. 需用平衡電抗器，為保證電路能正常工作，其鐵心不能飽和。 要求兩組整流電路的參數(shù) （主要是變壓器的匝數(shù)和漏感） 應(yīng)對(duì)稱(chēng) 。 101 整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 逆變的概念 三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài) 逆變失敗與最小逆變角的限制 102 逆變的概念 1) 什么是逆變 ？ 為什么要逆變 ？ 逆變 （ Invertion） ：把直流電轉(zhuǎn)變成交流電 ， 整流的逆過(guò)程 。 逆變電路 —— 把直流電逆變成交流電的電路 。 有源逆變電路 —— 交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié) 。 應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng) 、 交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等 。 無(wú)源逆變電路 —— 變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接 ， 而直接接到負(fù)載 ， 將在第 5章介紹 。 對(duì)于可控整流電路 ， 滿足一定條件就可工作于有源逆變 ， 其電路形式未變 ， 只是電路工作條件轉(zhuǎn)變 。 既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài) ， 稱(chēng)為 變流電路 。 103 2) 直流發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn) 圖 244 直流發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn) a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性 EG EM b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性 EM EG c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路 電路過(guò)程分析。 兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)， 電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低 的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。 逆變的概念 104 3) 逆變產(chǎn)生的條件 單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī) 圖 245 單相全波電路的整流和逆變 逆變的概念 電動(dòng)機(jī)輸出電功率 u10 ud u20 u10 a 0 0 wt Id id UdEM a id=iVT1+iVT2 iVT1 iVT2 iVT1 u10 ud u20 u10 0 0 wt Id id |Ud|EM id=iVT1+iVT2 iVT1 iVT2 iVT2 wt wt 105 從上述分析中 ， 可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件有二： 直流電動(dòng)勢(shì)為負(fù) ， 其值 大于 Ud。 晶閘管的控制角 a p/2， 使 Ud為 負(fù)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(fù)值 ， 也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì) ， 故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變 。 欲實(shí)現(xiàn)有源逆變 ， 只能采用 全控 電路 。 逆變的概念 106 逆變和整流的區(qū)別：控制角 a 不同 0?a ?p /2 時(shí) ， 電路工作在 整流 狀態(tài) 。 p /2? a ? p 時(shí) ， 電路工作在 逆變 狀態(tài) 。 可沿用整流的辦法來(lái)處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問(wèn)題 。 把 a ? p /2時(shí)的控制角用 p? a ? b表示 ， b 稱(chēng)為 逆變角 。 逆變角 b和控制角 a的計(jì)量方向相反 ， 其大小自 b ?0的起始點(diǎn) 向左方 計(jì)量 。 三相橋式電路工作于有源逆變狀態(tài)，不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形及晶閘管兩端電壓波形如圖 246所示。 107 圖 246 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形 uab uac ubc uba uca ucb ua ub uc u2 ud 0 wt 0 b ?p /3 wt uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba wt1 wt2 wt3 b ?p /4 b ?p /6 b ?p /3 b ?p /4 b ?p /6 ua ub uc ua ub uc ua ub 108 ???REUId 輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式 ， 即 每個(gè)晶閘管導(dǎo)通 2p/3， 故流過(guò)晶閘管的電流有效值為： ddVT III 3 ?? 從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為： dMdd IEIRP ?? ? 2當(dāng)逆變工作時(shí) ， 由于 EM為負(fù)值 ， 故 Pd一般為負(fù)值 ， 表示功率由直流電源輸送到交流電源 。 在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為： ddVT IIII 8 1 222 ???bb c o o 22 Ld UUU ????有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算： 109 逆變失敗與最小逆變角的限制 逆變失敗 （ 逆變顛覆 ） 逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路 短路 ，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成 順向串聯(lián) ，形成很大 短路電流 。 觸發(fā)電路工作不可靠，造成脈沖丟失、脈沖延遲等。 晶閘管發(fā)生故障， 失去正常通斷能力 。 交流電源發(fā)生異常現(xiàn)象，如斷電、缺相、或電壓過(guò)低 。 換相的裕量角不足，晶閘管不能可靠關(guān)斷 。 1) 逆變失敗的原因 為了保證逆變電路的正常工作，必須選用可靠的觸發(fā)器，正確選擇晶閘管的參數(shù)，減小電路中 du/de和 di/dt的影響，以免發(fā)生誤導(dǎo)通逆變角β不能等于零，而且不能太小，必須控制在某一允許的最小角度內(nèi)。 110 換相重疊角的影響： 圖 247 交流側(cè)電抗對(duì)逆變換相過(guò)程的影響 b ?g 時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。 ud 0 0 id w t w t ua ub uc ua ub p b g b ?g a g b b?g iVT3 iVT3 iVT2 iVT1 iVT2 如果 b ?g 時(shí)，該通的 VT1關(guān)斷，該斷的（ VT3)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。 111 2) 確定 最小逆變角 bmin的依據(jù) ? —— 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間 tq折合的電角度 g —— 換相重疊角 q ′ —— 安全裕量角 tq大的可達(dá) 200~300ms，折算到電角度約 4?~5?。 隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。 主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱(chēng)程度（一般可達(dá) 5?）。值約取為 10?。 逆變失敗與最小逆變角的限制 逆變時(shí)允許采用的最小逆變角 b 應(yīng)等于 bmin=? + g + q′ 112 g —— 換相重疊角的確定： 1) 查閱有關(guān)手冊(cè) 整流電壓 整流電流 變壓器容量 短路電壓比 Uk% g 220V 800A 240kV。 A 5% 15?~20? 2) 參照整流時(shí) g 的計(jì)算方法 mUXI Bdpgaa s i n2)c o s (c o s2???根據(jù)逆變工作時(shí) ，并設(shè) ，上式可改寫(xiě)成 bpa ?? gb?mUXI Bdpg s i n21c o s2??bmin一般取 30?~35?。 逆變失敗與最小逆變角的限制 113 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 集成觸發(fā)器 （略） 觸發(fā)電路的定相 （略） 114 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 引言 相控電路： 晶閘管可控整流電路 ， 通過(guò)控制觸發(fā)角 a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小 。 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 為保證相控電路正常工作 ， 很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖 。 晶閘管相控電路 ， 習(xí)慣稱(chēng)為 觸發(fā)電路 。 大 、 中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是 晶體管觸發(fā)電路 ，其中以 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 應(yīng)用最多 。 115 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 輸出可為雙窄脈沖 （ 適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路 ） ， 也可為單窄脈沖 。 三個(gè)基本環(huán)節(jié)： 脈沖的形成與放大 、 鋸齒波的形成和脈沖移相 、 同步環(huán)節(jié) 。 此外 ， 還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) 。 圖 254 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 116 G K 圖 254 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路 117 +15V 控制電壓 脈沖 形成 G K 脈沖輸出 脈沖 放大 1) 脈沖形成環(huán)節(jié) 15V 118 脈沖前沿由 V4導(dǎo)通時(shí)刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時(shí)間常數(shù) R11C3有關(guān)。 電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器 TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在 V8集電極電路中。 ub4= ， V4導(dǎo)通， A點(diǎn)電位迅速由 15V降至 1V，由于 C3兩端電壓不能突變，所以 V5基極電位降為 30V， V5立即截止，其集電極電壓上升，使 V V8導(dǎo)通， 輸出觸發(fā)脈沖 。 同時(shí) C3經(jīng) VD V4放電并經(jīng) +15V、 R11反向充電， V5基極電壓上升，當(dāng)大于 15V時(shí)， V5又重新導(dǎo)通， V V8截止，脈沖終止。 ub4=0時(shí)， V4截止。 +15V經(jīng) R11供給 V5很大的基極電流， V5飽和導(dǎo)通，其集電極電壓為 15V。 V V8截止， 無(wú)脈沖 輸出。 C3被充電到接近于 30V。 119 鋸齒波電壓形成的方案較多 ， 如采用 自舉式電路 、恒流源電路 等；本電路采用恒流源電路：由 V VV3和 C2等元件組成 2) 鋸齒波的形成 V3 恒流源電路 V2截止時(shí) ：恒流源對(duì) C2充電 ， 其 電壓線性上升 ， 上升的斜率由充電電流決定（ RP2調(diào)節(jié) I1C） V2導(dǎo)通時(shí)： C2快速放電 。 V3發(fā)射極輸出