【正文】 。 (3) 掌握產(chǎn)生有源逆變的條件 、 逆變失敗及最小逆變角的限制等 。 三相橋式整流電路 n次諧波幅值 (取標(biāo)幺值 )對(duì) ? 的關(guān)系 2022/5/26 小 結(jié) ? 本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)包括： (1) 學(xué)習(xí)不同型式整流電路的工作原理 ， 波形分析與數(shù)值計(jì)算 、 各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響 。 (3) m增加時(shí) ， 最低次諧波次數(shù)增大 ， 且幅值迅速減小 ，電壓紋波因數(shù)迅速下降 。 (2) 當(dāng) m一定時(shí) ， 隨諧波次數(shù)增大 ， 諧波幅值迅速減小 ，表明最低次 (m次 )諧波是最主要的 ， 其他次數(shù)的諧波相對(duì)較少 。 ?????????????,3,2,1,16,66d1kknInIIIn d??2022/5/26 整流輸出電壓和電流的諧波分析 整流電路的輸出電壓中主要成分為直流 ， 同時(shí)包含各種頻率的諧波 ， 這些諧波對(duì)于負(fù)載的工作是不利的 。當(dāng)然，非正弦波電壓施加在線(xiàn)性電路上時(shí)，電流也是非正弦波。 2022/5/26 諧波分析基礎(chǔ) 1 諧波的概念 ? 當(dāng)正弦波電壓施加在線(xiàn)性無(wú)源器件電阻、電感和電容上時(shí)，其電流和電壓分別為比例、積分和微分關(guān)系，但仍為同頻的正弦波。 (4) 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作 ， 并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確 。 (2) 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作 ， 使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng) 、 噪聲和過(guò)熱 ， 使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱 ， 使電容器 、電纜等設(shè)備過(guò)熱 、 絕緣老化 、 壽命縮短以致?lián)p壞 。 ? 圖中第 第 4象限中的特性和第 第 2象限中的特性是分別屬于兩組整流電路的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標(biāo)以正組和反組變流器。 逆變時(shí)由于 ， 因?yàn)? ， 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式 URIEU ???? ? 2dMd?c o sd0d UU ??)2c o s( dd0M URIUE ????? ??)2c o s(1 dd0eURIUCn ????? ??nCE eM ?2022/5/26 2 電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ? 電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多，機(jī)械特性變軟，且呈現(xiàn)非線(xiàn)性。實(shí)際應(yīng)用中，串平波電抗器使電動(dòng)機(jī)在工作范圍內(nèi)保持在電流連續(xù)狀態(tài)，提高直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬度。電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性呈現(xiàn)出非線(xiàn)性，變軟。此時(shí)整流電壓的平均值由電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)及電路中負(fù)載平均電流 Id所引起的各種電壓降所平衡，整流電壓的交流分量則全部降落在電抗器上。本節(jié)主要分析由整流電路供電時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作情況。時(shí)，同步電壓選取結(jié)果見(jiàn)表 晶閘管 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 主電路 電壓 + Uu Uw + Uv Uu + Uw Uv 同步 電壓 + Usv Usu + Usw Usv + Usu Usw 2022/5/26 晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械特性 ? 晶閘管可控整流裝置帶直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載組成的系統(tǒng)習(xí)慣稱(chēng)為晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，是電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要的一種，也是可控整流裝置的主要用途之一。 2022/5/26 ? 同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖 2022/5/26 ? 同步電壓的選取結(jié)果見(jiàn)表。 對(duì)于其他 5個(gè)晶閘管 ， 也存在同樣的關(guān)系 ， 即同步電壓滯后于主電路電壓 180186。對(duì)應(yīng)于 uu的 30186。的移相范圍 。 將 α=90186。時(shí)為整流工作 ， α90186。 2022/5/26 ? 三相橋整流電路大量用于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) ， 且通常要求可實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng) ， 使 Ud=0時(shí) 的觸發(fā)角 α為 90186。 采用鋸齒波同步的觸發(fā)電路時(shí) ， 同步信號(hào)負(fù)半周的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的起點(diǎn) ， 通常使鋸齒波的上升段為 240 ， 上升段起始的 30 和終了段 30 線(xiàn)性度不好 ， 舍去不用 ， 使用中間的 180 。 至 180176。 2022/5/26 現(xiàn)以三相全控橋?yàn)槔f(shuō)明定相的方法 。因此，必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽(yáng)極電壓的相位，正確供給各觸發(fā)電路特定相位的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在各晶閘管需要觸發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖。 VD5用來(lái)防止接地端與負(fù)電源之間形成大電流通路。 C5組成加速電路，用來(lái)提高觸發(fā)脈沖前沿陡度。當(dāng) V8導(dǎo)通時(shí)， C6經(jīng)脈沖變壓器一次側(cè) R1 V8迅速放電，形成脈沖尖峰，由于有R15的電阻，且電容 C6的存儲(chǔ)能量有限， B點(diǎn)電位迅速下降。六個(gè)觸發(fā)器的連接順序是： 1Y2X、 2Y3X、3Y4X、 4Y5X、 5Y6X、 6Y1X。 其中 VD4和 R17的作用主要是防止雙脈沖信號(hào)相互干擾 。 ? 第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的 uco對(duì)應(yīng)的控制角 α使 V4由截止變導(dǎo)通造成 V5瞬時(shí)截止 ， 使得 V8輸出脈沖 。 只要 V V6有一個(gè)截止 ，就會(huì)使 V V8導(dǎo)通 ， 有脈沖輸出 。 ? 本觸發(fā)電路屬于內(nèi)雙脈沖電路 。 2022/5/26 4 雙窄脈沖形成環(huán)節(jié) ? 觸發(fā)電路自身在一個(gè)周期內(nèi)可輸出兩個(gè)間隔 60 的脈沖 ， 稱(chēng)內(nèi)雙脈沖電路 。 ? 如此循環(huán)往復(fù) ， 在一個(gè)正弦波周期內(nèi) ， 包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài) ，對(duì)應(yīng)鋸齒波波形恰好是一個(gè)周期 ， 與主電路電源頻率和相位完全同步 ， 達(dá)到同步的目的 。 當(dāng) Q點(diǎn)電位達(dá) ， V2導(dǎo)通 ， Q點(diǎn)電位被鉗位在 。 Q點(diǎn)電位與 R點(diǎn)相近 ， 故在這一階段 V2基極為反向偏置 ， V2截止 。 ? 同步電壓 uTS經(jīng)二極管 VD1加在 V2的基極上 。 2022/5/26 ? 與主電路同步是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定 。ph uuu ??2022/5/26 ? 同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路的工作波形 2022/5/26 3 同步環(huán)節(jié) ? 同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器 TS、 VD VDC R1和晶體管 V2組成。 39。 ? 以三相全控橋?yàn)槔?， 當(dāng)接反電勢(shì)電感負(fù)載時(shí) ， 脈沖初始相位應(yīng)定在 α=90 ；當(dāng) uco=0時(shí) ， 調(diào)節(jié) up的大小使產(chǎn)生脈沖的 M點(diǎn)對(duì)應(yīng) α=90 的位置 。 改變 uco便可以改變脈沖產(chǎn)生時(shí)刻 ， 脈沖被移相 。當(dāng) b4點(diǎn)電壓等于 ， V4導(dǎo)通 。pu 39。pu39。p RRR RRuu ??)//(//86786c039。 ? 同理 ， 直流偏移電壓 up單獨(dú)作用在 V4基極時(shí)的電壓 為 ? 控制電壓 uco單獨(dú)作用在 V4基極時(shí)的電壓 為： 所以， 仍為一條與 up平行的直線(xiàn)，但絕對(duì)值比 up??； 仍為一條與 uco平行的直線(xiàn)，但絕對(duì)值比 uco小。 ? V4基極電位由鋸齒波電壓、控制電壓 uco、直流偏移電壓 up三者疊加所定 ,它們分別通過(guò)電阻 R R R8 與 V4基極連接。 當(dāng) V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí) ， ub3便形成一鋸齒波 。 調(diào)節(jié)電位器 RP2， 可以改變 C2的恒定充電電流 I1C。 2022/5/26 2 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) ? 鋸齒波電壓形成電路由 V V V3和C2等元件組成，其中 V VS、 RP2和R3為一恒流源電路。 這時(shí) V5集電極電壓又立即降到 E1， 使 V V8截止 ， 輸出脈沖終止 。 ? 同時(shí)電容 C3由 +E1經(jīng) R1 VD V4放電并反向充電 ， 使 V5基極電位逐漸上升 。 A點(diǎn)電位從 +E1突降到 1V， 由于電容 C3兩端電壓不能突變 ， 所以 V5基極電位也突降到 2E1， V5基射極反偏置 ， V5立即截止 。 電源 +E1經(jīng) R V5的發(fā)射極到 E1對(duì)電容 C3充電 ， 充滿(mǎn)后電容兩端電壓接近 2E1， 極性如圖所示 。 +E1電源通過(guò) R11提供給 V5一個(gè)足夠大的基極電流 ， 使 V5飽和導(dǎo)通 ?？刂齐妷?uco加在 V4基極上，觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器 TP二次輸出，經(jīng)整流提供。 6．為滿(mǎn)足反并聯(lián)可逆電路的要求，觸發(fā)電路應(yīng)有 αmin、β min 限制。 4． 觸發(fā)脈沖的應(yīng)有足夠的寬度 ， 脈沖前沿陡度應(yīng)大于 1A/us。 2. 觸發(fā)脈沖應(yīng)滿(mǎn)足要求的移相范圍 。 0039。大的可達(dá) 200～ 300ms，折算到電角度約 4 ～ 5 ； mUXI???? s i n2)c os (c os2Bd???mUXI?? s in21c o s 2Bd??2022/5/26 (3) 安全裕量角 θ′ ? 考慮到脈沖調(diào)整時(shí)不對(duì)稱(chēng)、電網(wǎng)波動(dòng)、畸變與溫度等影響，還必須留一個(gè)安全裕量角，一般取 θ′ 為 10左右。 此值隨電路形式 、 工作電流大小 、 觸發(fā)角的不同而不同 。 應(yīng)考慮變壓器漏抗引起的換相重疊角 、 晶閘管關(guān)斷時(shí)間等因素的影響 。 在逆變工作時(shí) ， 電源發(fā)生缺相或突然消失而造成逆變失敗 。 器件失去阻斷能力 ， 或器件不能導(dǎo)通 。不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配觸發(fā)脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等。 ? 在三相橋式電路中 ， 變壓器二次側(cè)線(xiàn)電流的有效值為： dd III 3VT ??d2dd EIRIP ??ddVT2 8 1 22 IIII ???2022/5/26 逆變失敗與最小逆變角的限制 1 逆變失敗 ? 可控整流電路在逆變運(yùn)行時(shí)，外接的直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路形成短路，或者使可控整流電路的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，由于逆變電路的內(nèi)阻很小，將出現(xiàn)極大的短路電流流過(guò)晶閘管和負(fù)載，這種情況稱(chēng)為逆變失敗，或稱(chēng)為逆變顛覆 。 ? 無(wú)論在整流狀態(tài)或逆變狀態(tài)，晶閘管總是受正向電壓時(shí)才能被觸發(fā)導(dǎo)通，晶閘管的導(dǎo)電順序不變；處于關(guān)斷狀態(tài)的晶閘管承受正向電壓的時(shí)間比在整流運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。 為實(shí)現(xiàn)有源逆變必須使控制角 α＞90176。如果變換器的交流側(cè)不與電網(wǎng)連接，而直接接到普通負(fù)載，稱(chēng)作無(wú)源逆變。 ? 逆變按照負(fù)載是否為交流電源分為有源逆變和無(wú)源逆變。 逆變可以節(jié)能 、 提高系統(tǒng)性能的作用 。注意，兩個(gè)電源的不能形成順向串聯(lián)。 ? 以三相全控橋式電路為例，這時(shí)電流 Id仍保持與整流運(yùn)行狀態(tài)相同的流動(dòng)方向，但 Ud改變了極性，功率由直流側(cè)流向可控整流電路的交流側(cè)電網(wǎng)。 逆變是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電 ， 是整流的逆過(guò)程 ， 是將直流電能變換成交流電回饋電網(wǎng) 。但是變壓器漏感會(huì)引起電網(wǎng)波形畸變，出現(xiàn)電壓缺口，使 du/dt加大，影響其他負(fù)載；而且由于變壓器漏感的存在會(huì)使功率因數(shù)降低，輸出電壓脈動(dòng)增大，降低電壓調(diào)整率。 2022/5/26 ? 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 2022/5/26 2 換相期間的整流電壓 ? 換相回路電壓平衡方程 ? 換相期間變壓器漏感 LB兩端的電壓 ? 換相期間輸出電壓 dtdiLuu kBuv 2??)(21 uvkB uudtdiL ??)(21 vukBvkBud uudtdiLudtdiLuu ??????2022/5/26 3 換相壓降 ? 由波形可以看出：與不考慮變壓器漏抗的情況比較 ，整流電壓波形少了一塊陰影部分 ， 缺少部分為： 式中 XB— 漏感為 LB的變壓器每相折算到二次側(cè)的漏電抗 ， 單相雙半波電路 m=2，三相半波 m=3，三相橋式電路 m=6 dBdBkBdvd 22/21)()(/21 IXmILmdtdiLmtduumu ???????????? ?????? ????BB