1、2-12.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析 整流电路的输出电压中主要成分为直流，同时包含各种频率的谐波，这些谐波对于负载的工作是不利的。图2-33 a=0时，m脉波整流电路的整流电压波形a a=0 时，m脉波整流电路的整流电压和整流电流的谐波分析。整流输出电压谐波分析整流输出电压谐波分析整流输出电流谐波分析整流输出电流谐波分析详见书详见书P720.80.91图 2-330.81udtOmm2mU222-22.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析a=0时整流电压、电流中的谐波有如下规律：m脉波整流电压ud0的谐波次数为mk（k=1，2，
2、3.）次，即m的倍数次；整流电流的谐波由整流电压的谐波决定，也为mk次。当m一定时，随谐波次数增大，谐波幅值迅速减小，表明最低次（m次）谐波是最主要的，其它次数的谐波相对较少；当负载中有电感时，负载电流谐波幅值dn的减小更为迅速。m增加时，最低次谐波次数增大，且幅值迅速减小，电压纹波因数迅速下降。2-32.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析a a 不为不为0 时的情况时的情况：整流电压谐波的一般表达式十分复杂，下面只说明谐波电压与a a 角的关系。030120 150 180600.10.20.390n=6n=12n=18a/()U2Lcn2图2-34 三相全控桥
3、电流连续时，以n为参变量的与a a 的关系以n为参变量，n次谐波幅值对a a 的关系如图2-34所示：当a a 从0 90 变化时，ud的谐波幅值随a a 增大而增大，a a=90 时谐波幅值最大。a a 从90 180之间电路工作于有源逆变工作状态，ud的谐波幅值随a a 增大而减小。2-42.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路2-52.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路引言引言带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点：适用于低电压、大电流的场合。多重化整流电路的特点：在采用相同器件时可达到更大的功率。可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，从而减小对供电电网的干扰。2-62.
4、6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路电路结构的特点电路结构的特点图2-35 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路。二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。平衡电抗器是为保证两组三相半波整流电路能同时导电。与三相桥式电路相比，双反星形电路的输出电流可大一倍。2-72.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势消除直流磁通势如图可知，虽然两组相电流的瞬时值不同，但是平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。图2-36 双反
5、星形电路，a a=0时两组整流电压、电流波形ttud1uaubuciaud2iaucuaubucOtOOtOId12Id16Id12Id162-82.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路接平衡电抗器的原因：接平衡电抗器的原因：当电压平均值和瞬时值均相等时，才能使负载均流。两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等。两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差。该电压加在Lp上，产生电流ip，它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流环流或平衡电流平衡电流。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%2%以内。
6、2-92.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路六相半波整流电路：只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通角为60o，平均电流为Id/6。当=0o 时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些。因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用。平衡电抗器的作用：平衡电抗器的作用：使得两组三相半波整流电路同时导电。对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理的关键。2-102.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路原理分析原理分析(续续)：图2-37 平
7、衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形图2-38 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况虽然 ，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6和VT1同时导通。时间推迟至ub与ua的交点时，ub=ua，。之后 ub ub，电流才从VT6换至VT2。此时VT1、VT2同时导电。每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电。21dduu0puupud1,ud2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub2-112.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路平衡电抗器使得两组三相半波整流电路同时导电的原理分析原理分析：图2-37
8、平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形图2-38 平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况平衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电位差，它补偿了ub和ua的电动势差，使得ub和ua两相的晶闸管能同时导电。d1d2puuu)(212121d2d1pd1pd2duuUuuuu（2-97）（2-98）时，ubua，VT6导通，此电流在流经LP时，LP上要感应一电动势up，其方向是要阻止电流增大。可导出Lp两端电压、整流输出电压的数学表达式如下：1tupud1,ud2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub2-122.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗
9、器的双反星形可控整流电路由上述分析以可得：图2-37 平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值。波形如图2-37 a。)(212121d2d1pd1pd2duuUuuuu（2-98）谐波分析分析详见P75-P76。ud中的谐波分量比直流分量要小得多，且最低次谐波为六次谐波。直流平均电压为：2017.1UUdu,uupd1d2OO60 360 t1ttb)a)uaubucucuaubub2-132.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路a a=30、a
10、 a=60 和和a a=90 时输出电压的波形分析时输出电压的波形分析图2-39 当a a=30、60、90时，双反星形电路的输出电压波形 分析输出波形时，可先求出ud1和ud2波形，然后根据式（2-98）做出波形(ud1+ud2)/2。输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度减小了，脉动频率加大一倍，f=300Hz。电感负载情况下，移相范围是90。电阻负载情况下，移相范围为120。90a。60a。30audududtOtOtOuaubucucuaububucucuaububucucuaub2-142.6.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路整流电压平均值与三
11、相半波整流电路的相等，为:Ud=1.17 U2 cos a a 将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出以下结论：三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两组三相半波并联，且后者需用平衡电抗器。当U2相等时，双反星形的Ud是三相桥的1/2，而Id是单相桥的2倍。两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样，ud和id的波形形状一样。2-152.6.2 多重化整流电路多重化整流电路概述：整流装置功率进一步加大时，所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，为减轻干扰，可采用多重化整流电路。原理：按照一定的规律将两个或更多的相同结构的整流电路 进行组合得到。目标：移项多重联结减少交流侧输入
12、电流谐波，串联多重整流电路采用顺序控制可提高功率因数。2-162.6.2 多重化整流电路多重化整流电路1)移相多重联结移相多重联结图2-40 并联多重联结的12脉波整流电路有并联多重联结和串联多重联结。可减少输入电流谐波，减小输出电压中的谐波并提高纹波频率，因而可减小平波电抗器。使用平衡电抗器平衡电抗器来平衡2组整流器的电流。2个三相桥并联而成的12脉波整流电路脉波整流电路。2-172.6.2 多重化整流电路多重化整流电路移相移相30 构成的串联构成的串联2重联结电路重联结电路图2-41 移相30串联2重联结电路 图2-42 移相30串联2重联结电路电流波形整流变压器二次绕组分别采用星形和三角
13、形接法构成相位相差30、大小相等的两组电压。该电路为12脉波整流电路。星形三角形0a)b)c)d)ia1Id180360ia2iab2iAIdiab2tttt000Id2333Id33IdId323(1+)Id323(1+)Id33Id132-182.6.2 多重化整流电路多重化整流电路iA基波幅值Im1和n次谐波幅值Imn分别如下：)32(34dd1IIIm单桥时为（2-103）（2-104）,3,2,1,112341dkknInImn即输入电流谐波次数为12k1，其幅值与次数成反比而降低。该电路的其他特性如下：直流输出电压 位移因数 cosj j1 1=cosa a （单桥时相同）功率因数
14、 l l=n n cosj j1 1 =0.9886cosa aUUdcos2662-192.6.2 多重化整流电路多重化整流电路利用变压器二次绕阻接法的不同，互相错开20，可将三组桥构成串联串联3重联结电路重联结电路：整流变压器采用星形三角形组合无法移相20，需采用曲折接法。整流电压ud在每个电源周期内脉动18次，故此电路为18脉脉波整流电路波整流电路。交流侧输入电流谐波更少，为18k1次（k=1,2,3），ud的脉动也更小。输入位移因数和功率因数分别为：cosj j1 1=cosa a l l=0.9949cosa a2-202.6.2 多重化整流电路多重化整流电路将整流变压器的二次绕组移
15、相15，可构成串联串联4重联结电路重联结电路：为为24脉波整流电路脉波整流电路。其交流侧输入电流谐波次为24k1，k=1，2，3。输入位移因数功率因数分别为：cosj j1 1=cosa al l=0.9971cosa a采用多重联结的方法并不能提高位移因数，但可使输入电流谐波大幅减小，从而也可以在一定程度上提高功率因数。2-212.6.2 多重化整流电路多重化整流电路2)多重联结电路的顺序控制多重联结电路的顺序控制只对一个桥的a a角进行控制，其余各桥的工作状态则根据需要输出的整流电压而定。或者不工作而使该桥输出直流电压为零。或者a a=0而使该桥输出电压最大。根据所需总直流输出电压从低到高
16、的变化，按顺序依次对各桥进行控制，因而被称为顺序控制顺序控制。不能降低输入电流谐波，但是总功率因数可以提高。我国电气机车的整流器大多为这种方式。2-222.6.2 多重化整流电路多重化整流电路 3重晶闸管整流桥顺序控制重晶闸管整流桥顺序控制 图2-43 单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形控制过程可详见教材P78。从电流i的波形可以看出，虽然波形并为改善，但其基波分量比电压的滞后少，因而位移因数高，从而提高了总的功率因数。a)db)c)iId2 IduOa+a2-232.7 整流电路的有源逆变工作状态整流电路的有源逆变工作状态2-242.7.1 逆变的概念逆变的概念1)什么是逆变？为什么要逆
17、什么是逆变？为什么要逆变？变？逆变（Invertion）把直流电转变成交流电，整流的逆过程。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路交流侧和电网连结。应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。无源逆变电路变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第5章介绍。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路变流电路。2-252.7.1 逆变的概念逆变的概念2)直流发电机直流发电机电动机系统电能的流转电动机系统电能的流转图2-44 直流发电机电动机之间电能的流转a）
18、两电动势同极性EG EM b）两电动势同极性EM EG c）两电动势反极性，形成短路电路过程分析。两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。2-262.7.1 逆变的概念逆变的概念3)逆变产生的条件逆变产生的条件单相全波电路代替上述发电机图2-45 单相全波电路的整流和逆变交流电网输出电功率电动机输出电功率a)b)u10udu20u10aOOttIdidUdEMu10udu20u10OOttIdidUd /2，使Ud为负值。半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实
19、现有源逆变，只能采用全控电路。2-282.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态逆变和整流的区别逆变和整流的区别：控制角 a a 不同 0a a /2 时，电路工作在整流状态。/2 a a /2时的控制角用 a a=b b表示，b b 称为逆变角逆变角。逆变角b b和控制角a a的计量方向相反，其大小自b=0的起始点向左方计量。2-292.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图2-46所示。图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形u
20、abuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udtOtOb=4b=3b=6b=4b=3b=6t1t3t22-302.7.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥整流电路的有源逆变工作状态有源逆变状态时各电量的计算：REUId输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即bbcos35.1cos34.222UUUd（2-105）每个晶闸管导通2/3，故流过晶闸管的电流有效值为：ddVTIII577.03（2-106）从交流电源送到直流侧负载的有功功率为：dMddIEIRP2（
21、2-107）当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。（2-108）在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为：ddVTIIII816.032222-312.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败逆变失败（逆变颠覆）逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联顺向串联，形成很大短路电流短路电流。触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。交流电源缺相或突然
22、消失。换相的裕量角不足，引起换相失败。1)逆变失败的原因逆变失败的原因2-322.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制换相重叠角的影响：图2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响当b g 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。如果b giVT1iVTiVT3iVTiVT3222-332.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制2)确定确定最小逆变最小逆变角角b bmin的依据的依据逆变时允许采用的最小逆变角b b 应等于b bmin=d d+g g+q q （2-109）d d 晶闸管的关断时间tq折合的电角度g g 换相重叠角q q安全裕量角tq
23、大的可达200300ms，折算到电角度约45。随直流平均电流和换相电抗的增加而增大。主要针对脉冲不对称程度（一般可达5）。值约取为10。2-342.7.3 逆变失败与最小逆变角的限制逆变失败与最小逆变角的限制g g 换相重叠角的确定：1)查阅有关手册 举例如下：整流电压 整流电流变压器容量短路电压比Uk%g g220V800A240kV。A5%15202)参照整流时g g 的计算方法mUXIBdgaasin2)cos(cos2（2-110）（2-111）根据逆变工作时 ，并设 ，上式可改写成bagbmUXIBdgsin21cos2这样，b bmin一般取3035。2-352.8 晶闸管直流电动
24、机系统晶闸管直流电动机系统2-362.8 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统引言引言晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统晶闸管可控整流装置带直流电动机负载组成的系统。是电力拖动系统中主要的一种。是可控整流装置的主要用途之一。对该系统的研究包括两个方面：其一是在带电动机负载时整流电路的工作情况。其二是由整流电路供电时电动机的工作情况。本节主要从第二个方面进行分析。2-372.8.1晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于整流状态工作于整流状态整流电路接反电动势负载时，负载电流断续，对整流电路和电动机的工作都很不利。图2-48 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压电流波形通
25、常在电枢回路串联一平波电抗器，保证整流电流在较大范围内连续，如图2-48。udOidtuaubucaudOiaibicictEUdidR2-382.8.1 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于整流状态工作于整流状态此时，整流电路直流电压的平衡方程为 （2-112）式中，。为电动机的反电动势 负载平均电流Id所引起的各种电压降，包括：变压器的电阻压降 电枢电阻压降 由重叠角引起的电压降 晶闸管本身的管压降，它基本上是一恒值。系统的两种工作状态：电流连续工作状态 电流断续工作状态UIREUdMd23BMBXRRRMEdIRBdRIMdRI)2(3dBIXU2-392.8.1 晶闸管直流
26、电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于整流状态工作于整流状态 转速与电流的机械特性关系式为 1)电流连续时电动机的机械特性电流连续时电动机的机械特性 在电机学中，已知直流电动机的反电动势为nCEeM（2-113）可根据整流电路电压平衡方程式（2-112），得UIRUEdMacos17.12（2-114）edeCUIRCUnacos17.12（2-115）图2-49 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特性其机械特性是一组平行的直线，其斜率由于内阻不一定相同而稍有差异。调节a a 角，即可调节电动机的转速。Ona1a260a)3cos(22aU当Id减小至某一定值Id min以后，电流变为断
27、续，这个 是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。0E 图2-50 电流断续时电动势的特性曲线断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OIdminId(0.585U2)(U2)22-412.8.1 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于整流状态工作于整流状态电流断续时电动机机械特性电流断续时电动机机械特性的特点的特点：图2-50 电流断续时电动势的特性曲线电流断续时理想空载转速升高。机械特性变软，即负载电流变化很小也可引起很大的转速变化。随着a 的增加，进入断续区的电流值加大。为保证在最小负载电流Imin时电流波形连续，主回路电感量：断续区特性的近似直线断续区连续区EE0E0OId
28、minId(0.585 U2)(U2)2Oa3a2a1Id分界线断续区连续区a5a4E0E图2-51 考虑电流断续时不同a 时反电动势的特性曲线a a 1 a 2 a 3 a 460 2-42 对于三相半波整流：对于三相桥式整流：Imin为电动机的空载电流，一般取电动机额定电流的5%10%)(.46.1min2mHIULd)(.693.0min2mHIULd2-432.8.2 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于有源逆变状态工作于有源逆变状态1)电流连续时电动机的机械特性（电动机为发电状态）电流连续时电动机的机械特性（电动机为发电状态）电流连续时的机械特性由 决定的。逆变时由于 ，
29、反接，得 因为EM=Cen，可求得电动机的机械特性方程式RIEUdMdbcos0ddUUME)cos(0RIUEddMb（2-122)cos(10RIUCnddeb（2-123)图2-52 电动机在四象限中的机械特性正组变流器反组变流器na3a2a1Ida4b2b3b4b1a=b=2a=b=2b3b2b1b4a2a3a4a1a1=b 1;a 1=b1a2=b 2;a 2=b2a 增大方向b 增大方向a 增大方向b 增大方向2-442.8.2 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于有源逆变状态工作于有源逆变状态2)电流断续时电动机的机械特电流断续时电动机的机械特性性逆变电流断续时电动机
30、的机械特性，与整流时十分相似：理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性。逆变状态的机械特性是整流状态的延续。影响电动机的理想空载转速n0)6sin(220beCUn（可以从波形上分析出上述公式）2-452.8.2 晶闸管直流电动机系统晶闸管直流电动机系统 工作于有源逆变状态工作于有源逆变状态逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：图2-52 电动机在四象限中的机械特性第1、4象限中和第3、2象限中的特性是分别属于两组变流器的，它们输出整流电压的极性彼此相反，故分别标以正组和反组变流器。正组变流器反组变流器na3a2a1Ida4b2b3b4b1a=b=2a=b=2b3b2b1b
31、4a2a3a4a1a1=b 1;a 1=b1a2=b 2;a 2=b2a 增大方向b 增大方向a 增大方向b 增大方向2-462.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统图2-53 两组变流器的反并联可逆线路图2-53a与b是两组反并联的可逆电路a三相半波有环流接线b三相全控桥无环流接线c对应电动机四象限运行时两组变流器工作情况2-472.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统两套变流装置反并联两套变流装置反并联连接的可逆电路的相关概念和结论：环流环流是指只在两组变流器之间流动而不经过负载的电流。正向运行时由正组变流器供电；反向运行时，则由反组变流器供电。根据对环流的处理方法
32、，反并联可逆电路又可分为不同的控制方案，如配合控制有环流（）、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。电动机都可四象限运行四象限运行。可根据电动机所需运转状态来决定哪一组变流器工作及其工作状态：整流或逆变。ba2-482.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统直流可逆拖动系统，除能方便地实现正反转外，还能实现电动机的回馈制动。abab 配合控制的有环流可逆系统对正、反两组变流器同时输入触发脉冲，并严格保证a=b b 的配合控制关系。假设正组为整流，反组为逆变，即有a Pb b N N，Uda aP=Udb bN，且极性相抵，两组变流器之间没有直流环流。但两组变流器的输出电压瞬时值
33、不等，会产生脉动环流。串入环流电抗器LC限制环流。2-492.8.3 直流可逆电力拖动系统直流可逆电力拖动系统逻辑无环流可逆系统逻辑无环流可逆系统工程上使用较广泛，不需设置环流电抗器。只有一组桥投入工作（另一组关断），两组桥之间不存在环流。两组桥之间的切换两组桥之间的切换过程：首先应使已导通桥的晶闸管断流，要妥当处理使主回路电流变为零，使原导通晶闸管恢复阻断能力。随后再开通原封锁着的晶闸管，使其触发导通。这种无环流可逆系统中，变流器之间的切换过程由逻辑单元控制，称为逻辑控制无环流逻辑控制无环流系统。直流可逆电力拖动系统，将在后继课“电力拖动自动控制系统”中进一步分析讨论。2-502.9 相控电
34、路的驱动控制相控电路的驱动控制2-512.9 相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制引言引言相控电路：相控电路：晶闸管可控整流电路，通过控制触发角a a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。相控电路的驱动控制相控电路的驱动控制为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a a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。2-522.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄
35、脉冲。三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路2-532.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路1)脉冲形成环节脉冲形成环节V4、V5 脉冲形成V7、V8 脉冲放大控制电压uco加在V4基极上V4的基极控制信号有三个:锯齿波、uP、uCO图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路220 V36V+BTP+15 VAVS+15 V-15 V-15 VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R
36、17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14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。2-542.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路2)锯齿波的形成和脉冲移相环节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。V2周期性导通与截止，ue3为周期性的锯齿波，锯齿波的 宽度由V2截止时间决定，锯齿波斜
37、率由电位器RP2决定。V1、VS、RP2和R3为一恒流源电路图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路2-552.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路3)脉冲移相脉冲移相 ub4=ue3+uco+up up为一负电压，叠加到为一负电压，叠加到V4的基极，使锯齿波与横的基极，使锯齿波与横坐标有一交点，坐标有一交点，V4在交点处由截止转为导通，此时正在交点处由截止转为导通，此时正好为产生脉冲的时刻。好为产生脉冲的时刻。改变改变up可以改变脉冲的初始相位，一般将交点放在锯可以改变脉冲的初始相位，一般将交点放在锯齿波的中点上，即齿波的中点上，即=900。移相控制电压移相控制电压uc
38、o，当，当uCO0时，锯齿波上移，相当于时，锯齿波上移，相当于交点前移，脉冲相位前移，交点前移，脉冲相位前移，900。移相控制电压移相控制电压uco，当，当uCO0时，锯齿波上移，相当于时，锯齿波上移，相当于交点后移，脉冲相位后移，交点后移，脉冲相位后移，900。对可逆系统，脉冲移相范围为对可逆系统，脉冲移相范围为1800，锯齿波宽度一般，锯齿波宽度一般为为24002-562.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路4)同步环节同步环节同步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锯齿波的频率由同
39、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锯齿波的宽度取决于充电时间常数R1C1。2-572.9.1 同步信号为锯齿波的触发电路同步信号为锯齿波的触发电路5)双窄脉冲形成环双窄脉冲形成环节节 内双脉冲电路 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a a 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（通过通过V6）2-582.9.2
40、 集成触发器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。图2-56 KJ004电路原理图1112161151413943578R23+15V+15V+15VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17
41、VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1C2ubucous2-592.9.2 集成触发器集成触发器完整的三相全控桥触发电路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。usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004-15 V+15 V12345671110914131281615KJ004RP6RP3(1 6 脚为 6路单脉冲输入)12345671110914131281615KJ 041(
42、1510 脚为 6路双脉冲输出)至 VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1RP5RP2至 VT2至 VT3至 VT4至 VT5至 VT6图2-57 三相全控桥整流电路的集成触发电路 2-602.9.2 集成触发器集成触发器模拟与数字触发电路以上触发电路为模拟模拟的，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34，精度低。数字数字触发电路：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
43、由12个二极管构成的6个或门。也有厂家生产了将图2-57全部电路集成的集成块，但目前应用还不多。2-612.9.3 触发电路的定相触发电路的定相 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：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。图2-58 三相全控桥中同步电压与主电路电压关系示意图Ott1t2uaubucu2ua-2-622.9.3 触发电路的定触发电路的定相相变压器接法：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。D,y 11D,y
44、5-11TRTSuAuBuCuaubuc-usa-usb-usc-usa-usb-uscUcUsc-UsaUbUsb-Usc-UsbUaUsaUAB 图2-59 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图2-632.9.3 触发电路的定相触发电路的定相表2-4 三相全控桥各晶闸管的同步电压（采用图2-59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表2-5所示。表2-5
45、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-usc2-64 本章小结本章小结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）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
46、特点、各种整流电路的功率因数分析。2-65 本章小结本章小结3）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。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。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。2-66图图2-13 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=30=30 时的波形时的
47、波形a=30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac2-67图图2-14 三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=60时的波形tttta=60u2uaubucOOOOuGudiVT12-68图图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a=0=0 时的波形时的波形u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOta=0iVT1uVT12-69图图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带
48、电阻负载a a=30=30 时的波形时的波形ud1ud2a=30iaOtOtOtOtuduabuacuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT12-70图图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负三相桥式全控整流电路带电阻负载载a a=60=60 时的波形时的波形a=60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtOtuVT12-71图图2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a=90=90 时的波形时的波形ud1ud2udu
49、aubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT12-72图图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a=0=0 时的波形时的波形ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOuaa=0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT12-73图图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a=30=30 时的波形时的波形ud1a=30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc2-74图图2-2
50、4 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a=90=90 时的波形时的波形a=90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT12-75例题例题1 三相全控桥整流电路，电动机负载，平波电抗器L=，已知直流电机的额定电压为220V，额定电流为200A，整流变压器的二次侧相电压为220V，考虑变压器的漏抗XB=0.3，要求电动机的起动电流限制在300A之内，计算整流控制角及晶闸管的电流、电压定额。2-76例题例题2电镀用整流电抗装置，要求直流电压为18V，电流为3000A，采用带平衡电抗器的双反星形线
