【正文】 副邊繞組中電流沒有直流分量；所以 原、副邊繞組電壓波形相同?？梢?，大電感負載工作于整流狀態(tài)下，移相范圍為 00~90 。 2） 電感性負載 如果平波電抗足夠大，電流連續(xù)，晶閘管的導(dǎo)通角就總是 2 /3? ；因此的那個控制角為 ? 時，整流輸出的直流電壓平均值為 2 c os c osdU U U???? （ ） 圖 三相橋式全控整流電路輸出平均電壓與控制角的關(guān)系 dU 與控制角 ? 的關(guān)系如圖 中曲線所示。當 t??? 時， 1T 、 6T 中的電流已經(jīng)下降到 0，但由于 2T 脈沖未來到， 2T 不能導(dǎo)通， 1T 、 6T 自行關(guān)斷，此時電路中所有的原件均處于阻斷狀態(tài)，整流橋從電網(wǎng)斷開，負載電流 0di ? ，輸出電壓 0du? 。 （ a） /3??? 時的輸出電壓波形 （ b） / 3 2 / 3? ? ??? 時輸出電壓波形 圖 三相全控整流電路電阻性負載輸出電壓電流波形 ① 當 0 / 3???? 時，電流連續(xù)，輸出電壓 du 波形也是連續(xù)的，其平均值為 2 21 4 c os 5 c os c osddU U U U? ? ?? ? ?， （ ） 式中， 21U ——線電壓有效值。因此可以直接從線電壓入手，計邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 算直流輸出電壓在 /3? 范圍內(nèi)的平均值即可。 由于橋式電路輸出電壓比三相半波增大一倍；所以在同樣的 dU 值時，三相橋式電路對于管子的耐壓要 求降低了一半，流過晶閘管的電流平均值 dTI 與三相半波時完全相同，變壓器副邊繞組每周期各有 0120 流過正負電流，繞組利用率提高，變壓器鐵心不存在直流磁化。 （ 3） 三相橋式全控整流電路在任何時刻必須由共陰極組合共陽極組各一個晶閘管同時導(dǎo)通才能構(gòu)成電流回路；因此，三相橋式可控整流電路必須用雙窄脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)，如圖 （ b）、（ c） 所示。 （ 1） 三相橋式全控全控整流電路，對于共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證 1T 、 3T和 5T 依次導(dǎo)通，對于共陽極組觸發(fā)脈沖的要求是保證 2T 、 4T 和 6T 依次導(dǎo)通，晶閘管在本組內(nèi)每 0120 換流一次。從圖 中可見，當 060?? 時， du 波形均為正值；當 0060 90??? 時，由于 dL 的平均波作用延長了元件的導(dǎo)通時間， du 波形瞬時值出現(xiàn)負值，但正面積仍大于負面積，平均電壓 dU 仍為正值；當 ? 趨于 090 時，因為是阻感負載， dU 接近于 0 但不會等于 0，可見 du 波形不連續(xù)； 090?? 后，由于 di 太小，晶閘管無法導(dǎo)通，圖 （ d） 示出 0120?? 時不規(guī)則的雜亂波形。 ai 、 ci 及電源電流 a A B C A a ci i i i i? ? ? ?的波形如圖 （ b） 中所示，其他兩相電流波形相同，只是相位上依次相差 120 ， K 為變壓器原副邊的匝數(shù)比 12/WW，在這里假 設(shè) 1K? ?？傊鄻蚴饺卣麟娐分芯чl管導(dǎo)通的順序是 6 1 2 3 4 56 12… 這時，共陰極組輸出電壓波形是三相電壓正半軸的包絡(luò)線，共陽極組輸出是負半軸的包絡(luò)線，三相橋式全控整流的輸出電壓 du 兩組輸出電壓之和，其大小等值于相電壓波形正負包絡(luò)線之間的面積；所以 du 波形為三相電壓正半周的包絡(luò)線， du 每周期脈動 6 次，最低次諧波頻率為電源頻率的 6 倍，即 300Hz。從 2t? 開始， a 相電壓乃保持電位最高，但 c 相電壓開始比 b 更負，此時脈沖 2gu 觸發(fā)， （ a）三相橋式全控整流電路；（ b）晶閘管的觸發(fā)順序；（ c）輸出電壓波形； （ d）整流變壓器副邊電流 ia、 ic 及電源電流 iA 的波形 圖 三相橋式全控整流電路及 0?? 時的電壓電流波形 2T 導(dǎo)通，迫使 6T 承受反壓而關(guān)斷，負載電流從 6T 換到 2T ，在 23~tt??期間，電流路邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 徑為 a 相相經(jīng) 1T? 負載 2T? 流回 c 相，負載上 得到線電壓 acu .在 3t? 時刻，由于 b相電壓比 a 相電壓高，故觸發(fā) 3T 管，導(dǎo)通后迫使 1T 關(guān)斷，電流從 1T 換到 3T ，在 34~tt??期間 2T 、 3T 管導(dǎo)通，為 b、 c 相供電，負載上的到線電壓 bcu ； 45~tt??期間為 b、a 相供電， 3T 、 4T 管導(dǎo)通； 56~tt??期間為 c、 a 相供電， 4T 、 5T 管導(dǎo)通； 67~tt??期間為 c、 b 相供電， 5T 、 6T 管導(dǎo)通 。由三相半波電路可知，在共陰極組的自然換流點（即00?? ） 1t? 、 3t? 、 5t? 時刻分別觸發(fā) 1T 、 3T 、 5T 晶閘管，兩組自然換流點對應(yīng)的自然換流點 2t? 、 4t? 、 6t? 時刻，分別觸發(fā) 2T 、 4T 、 6T 晶閘管，兩組自然換流點對應(yīng)邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 相相差 060 ，元件各自在本組內(nèi)換流，即1 3 5 1T T T T? ? ? ???, 2 4 6 2T T T T? ? ? ???,每個管子輪流導(dǎo)通 0120 ，為了使電流通過負載與電源形成回路，必須在共陰極組和共陽極組中個有一個晶閘管同時導(dǎo)通。由于共陰極組正半周觸發(fā)導(dǎo)通，經(jīng)變壓器副邊繞組的是正向電流，而共陽極組在負半周觸 發(fā)導(dǎo)通，流經(jīng)變壓器副邊繞組的是反相電流；因此在一周期中變壓器繞組中沒有直流磁勢，而且每相繞組在正負半周都有電流流過，延長了變壓器的導(dǎo)電時間，提高了變壓器繞組的利用率 [16] [17]。 三相橋式整流電路 工業(yè)廣泛應(yīng)用的三相橋式全控整流電路，是由兩組三相半波整流電路串聯(lián)而成的，一組三相半波整流電路為 共陰極接線，另一組是共陽極，如圖 （ a） 所示。在可逆拖動系統(tǒng)中，通常采用兩套反并聯(lián)的變流器相互切換，如正組整流，電機正轉(zhuǎn)電動，用反組來完成有源逆變實現(xiàn)正轉(zhuǎn)制動；反組整流，點擊反轉(zhuǎn)電動，用正組來完成有源逆變，實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)制動，等等 [15]。例如，在直流拖動系統(tǒng)中，當同一個變流器從整流狀態(tài)轉(zhuǎn)入有源逆變狀態(tài)，這意味著電動機一定要從電動運行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電制動運行狀態(tài)，要求電動機電樞電勢 E 的極性隨之改變。逆變電路的工作原理，參量關(guān)系及分析方法等 都和整流電路密切相關(guān)，并在很多方面是一致的。 實現(xiàn)有源逆變的條件 由上述有源逆變工作狀態(tài)的原理分析可知，實現(xiàn)有源逆變必須同時滿足兩個基本條件：其一是外部條件，即要有一個能提供逆變能量的直流電源，如上例的電動機電勢 E，這個直流電勢是電能從變流器直流側(cè)逆向送回交流電網(wǎng)的源泉 ，直流電勢源的極性及大小應(yīng)能實現(xiàn)電能從直流側(cè)輸出送回變流器；其二是內(nèi)部條件，即變流器在控制角 /2??? 的范圍內(nèi)工作，使變流器輸出的平均電壓 Ud 的極性與整流狀態(tài)時相反，大小應(yīng)和直流電勢源配合，完成反饋直流電能回交流電網(wǎng)的功能 [12]。 （ ） 由此可見，只要保持電流連續(xù)的條件，控制角 α 的變化，不但可以改變 Ud 的大小，而且可以改變 Ud 的極性，當 /2? ? ???時， Ud 為負值，正適合于逆變工作的范圍。為了防止過電流，應(yīng)滿足 dEU? ，在恒定勵磁下， E 取決于電動機的轉(zhuǎn)速，而 Ud 則由調(diào)節(jié)控制角 α 來實現(xiàn)。 在圖 （ b） 中，設(shè)電機 M 作發(fā)電機 運行（再生制動），由于晶閘管元件的單相導(dǎo)電性，回路內(nèi)電流不能反向，從電機方面來說，只有改變電機電流的流動方向，即改變電機端電壓的極性。此時電能由交流電網(wǎng)向直流電源（即直流電動機 M 的反電勢 E）饋電，回路電流 ( ) /ddI U E R?? ,在整流狀態(tài)下，晶閘管大部分時間工作于電源電壓的正半周，承受的阻斷電壓主要為反向阻斷電壓，且其正向阻斷時間對應(yīng)著晶閘管的控制角 α。 （ a）整流狀態(tài) 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 （ b） 逆變狀態(tài) 圖 晶閘管 直流電動機系統(tǒng)變流器的兩種工作狀態(tài) （ 1）變流器工作于整流狀態(tài) 0 / 2???? 。為便于分析，忽略變壓器漏抗與晶閘管正向壓降等的影響，這樣，一個由單項橋式可控 整流電路供電的晶閘管 直流電動機系統(tǒng)就形成了。無源逆變又稱為變頻器，將在以后講述，本章以晶閘管電路為例討論有源逆變 [10] [11]。在許多場合，同一套晶閘管或其他可控電力電子變流電路既可作整 流又可作 逆 變，這種裝置稱為 逆 變流裝置或變流器。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 2 有源逆變與相控變流器特性 有源逆變電路的工作原理 整流是把交流電變換成直流電供給負載，那么，能不能反過來，利用相控整流電路把直流電變?yōu)榻涣麟娔兀客耆梢?。輸出電流的波形所示，可見輸出電流的正弦度很高，當滯環(huán)寬度為 1%時，電流 THD=%。電流總諧波畸變 THD=%。導(dǎo)通方式，得到輸出電流波形可見，輸出電流為正負 120176。電流總諧波畸變 THD 約為 %。輸出電壓為方波，其相位由開關(guān)器件的控制信號決定。 （ 1） 電壓型有源逆變器 三相電壓型相移控制逆變電路，采用 120176。 相移控制 相移控制與相位控制原理基本相同，但它是針對可關(guān)斷器件的控制方式，通過控制開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，便可控制有源逆變器輸出電壓及輸出電流，控制信號的相位移動直接控制著輸出電壓或輸出電流的相位移動。這個條件很大的限制了電流的移相范圍。晶閘管有源逆變電路輸出電流相位取決于晶閘管的觸發(fā)角， 由于晶閘管非自關(guān)斷器件，逆變電路為電網(wǎng)換流，為了避免逆變失敗或逆變顛覆，要求最小逆變角 β (β = π ?α )為 30176。各相電流相錯 120176。 b)晶閘管觸發(fā)角 α π /2，使 Ud 為負值，以防止兩電動勢順向串聯(lián)。所謂相位控制是指通過控制晶閘管的觸發(fā)角使電路處于 有源逆變狀態(tài)，并可控制有源逆變器的直流側(cè)電壓。 相位控制 相位控制主要針對晶閘管變流電路 。 本論文將采用傳統(tǒng)的相控控制技術(shù)。只是象罷了。因此我們還叫它 PWM，又因這種 PWM 是 基于電壓空間矢量去合成的，所以就叫它 SVPWM 了。由于計算出的兩個時間的總合可能并不是 (比這小 )，而那剩下的時間就按情況插入合適零矢量 [9]。為了計算機處理的方便，在合成時一般是定時去計算（如每 計算一次）。而每個基本矢量的作用大小就利用作用時間長短去代表。 當要合成某一矢量時先將這一矢量分解到離它最 近的兩個基本矢量。利用這六個基本有效矢量和兩個零量。另外 6 種開關(guān)狀態(tài)分別是六個有效矢量。 普通的三相全橋是由六個開關(guān)器件構(gòu)成的三個半橋 . 這六個開關(guān)器件組合起來（同一個橋臂的上下半橋的信號相反）共有 8 種安全的開關(guān)狀態(tài) . 其中 000、 111（這里是表示三個上橋臂的開關(guān)狀態(tài)）這兩種開關(guān)狀態(tài)在電機驅(qū)動中都不會產(chǎn)生有效的電流。 SVPWM 的主要思想是 :以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為參考標準，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當?shù)那袚Q，從而形成 PWM 波，以所形成的實際磁鏈矢量來追蹤其準確磁鏈圓。 但由于梯 形波本身含有低次諧波 ， 所以輸出波形中含有 5 次 ， 7 次等低次諧波 。 該方法是采用梯形波作為調(diào)制信號 ， 三角波為載波 ， 且使兩波幅值相等 ， 以兩波的交點時刻控制開關(guān)器件的通斷實現(xiàn) PWM 控制 。 (7) 梯形波與三角波比較法 前面所介紹的各種方法主要是以輸出波形盡量接近正弦波為目的 ， 從而忽視了直流電壓的利用率 ， 如 SPWM 法 ， 其直流電壓利用率僅為 %。 該方法雖然可以很好地消除所指定的低次諧波 ， 但是 ， 剩余未消去的較低次諧波的幅值可能會相當大 ， 而且同樣存在計算復(fù)雜的缺點 。 以上兩種方法均只適用于同步調(diào)制方式中 。 規(guī)則采樣法是對自然采樣法的改進 ， 其主要優(yōu)點就是是計算簡單 ， 便于在線實時運算 ， 其中非對稱規(guī)則采樣法因階數(shù)多而更接近正弦 。 當三角波只在其頂點 (或底點 )位置對正弦波進行采樣時 ， 由階梯波與三角波的交點所確定的脈寬 ， 在一個載波周期 (即采樣周期 )內(nèi)的位置是對稱的 ， 這種方法稱為對稱規(guī)則采樣 。 (5) 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法是一種應(yīng)用較廣的工程實用方法 ， 一般采用三角波作為載波 。 (4) 自然采樣法 以正弦波為調(diào)制波 ， 等腰三角波為載波進行比較 ， 在兩個波形的自然交點時刻控制開關(guān)器件的通斷 ， 這就是自然采樣法 。 (3) 軟件生成法 由于微機技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成 SPWM 波形變得比較容易 ， 因此 ，軟件生成法也就應(yīng)運而生 。 其實現(xiàn)方法簡單 ， 可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路 ， 用比較器來確定它們的交點 ， 在交點時刻對開關(guān)器件的通斷進行控制 ， 就可以生成 SPWM 波 。 (2) 硬件調(diào)制法 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點而提出的 ， 其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號 ， 把接受調(diào)制的信號作為載波 ， 通過對載波的調(diào)制得到所期望的 PWM 波形 。 (1) 等面積法 該方案實際上 就是 SPWM 法原理的直接闡釋 ， 用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替正弦波 ， 然后計算各脈沖