整流与有源逆变学习教案

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1、会计学1整流整流(zhngli)与有源逆变与有源逆变第一页，共37页。udOidtuaubucudOiaibicictEUdidR图2-48 三相半波带电动机负载且加平波电抗器时的电压(diny)电流波形第1页/共37页第二页，共37页。UIXRREUdBMBMd)23(第2页/共37页第三页，共37页。nCEeMUIRUEdMcos17. 12edeCUIRCUncos17.12第二项较小，可见(kjin)一个角度对应一个转速n。第3页/共37页第四页，共37页。 同理，可列出三相桥式全控整流电路电动机负载(fzi)时的机械特性方程为： 图2-49 三相半波电流连续时以电流表示的电动机机械特

2、性edeCUIRCUn2cos34.22第4页/共37页第五页，共37页。2sin)26sin(222CeUn三相半波整流电路(dinl)电动机负载)2sin22cos)(26cos(2232LUId具体推导过程见许大中编电机控制第5页/共37页第六页，共37页。4.电流断续电流断续(dun x)时电动机的机械特性时电动机的机械特性 电动机的实际空载(kn zi)反电动势都是 。 时为： 。Why?如当 =60时，Id=0，此时的反电动势E0=1.17U2cos60,实际上当Id减小至某一定值Id min以后，电流变为断续。这个E0是不存在的，真正的理想空载点远大于此值。图2-50 电流断续时

3、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)2UIRUEdMcos17.12解释因为60时晶闸管触发导通后最大相电压瞬时值为 ，大于E0。因此如果反电势为E0，则必然产生电流，从而与空载的前提矛盾，所以实际空载点的反电势是 。当60时，晶闸管触发导通时的相电压瞬时值为 为此时实际空载点的反电势。22U22U)3cos(22U第6页/共37页第七页，共37页。 由于 愈大，变压器加给晶闸管阳极上的负电压时间愈长，电流要维持(wich)连续，必须要求平波电抗器储存较大的磁能。在电抗器的L为一定值的情况下，要有较大的电流Id才能使得电流连续。

4、图2-51 考虑电流断续时不同 时反电动势的特性曲线Oa3a2a1Id分界线断续区连续区a5a4E0E第7页/共37页第八页，共37页。min246. 1dIUL min2693. 0dIUL L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。前者数值都较小，有时可忽略。Idmin一般取电动机额定电流的5%10%。因为三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波的高一倍，因而(yn r)所需平波电抗器的电感量也可相应减小约一半，这也是三相桥式整流电路的一大优点。第8页/共37页第九页，共37页。RIEUdMdcos0ddUU)cos(0RIUEddM)cos(10RIUCnddeUd0为0时

5、的整流输出平均(pngjn)电压值2. 电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性电流断续时电动机的机械特性方程可沿用整流时电流断续的机械特性表达式，只要把上式，便可得EM、n与Id的表达式，求出三相半波电路工作于逆变状态且电流断续时的机械特性。第9页/共37页第十页，共37页。图2-52 电动机在四象限中的机械(jxi)特性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。纵观控制角 由小变大，电动机的机械特性则逐渐的由第1象限往下移，进而到达第4象限。逆变状态的机械特性同样还可表示在第2象限里，与它对应的整流状态的机械特性则表示在第3象限里。第

6、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n321Id42341 = =2 = =232142341 增大方向 增大方向 增大方向 增大方向第10页/共37页第十一页，共37页。图2-53 两组变流器的反并联(bnglin)可逆线路图2-53a与b是两组反并联(bnglin)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正组LLa)b)+-+-+-+-+-+-+-+-电网电网电网电网正组反组正组反组正组反组正组反组+T-T正转整流反转整流正转逆变

7、反转逆变电动运行电动运行发电运行发电运行c)反组Lc1Lc2abcEMM正组反组EMMabcabc+nIdId电能Ud MEMIdMEM电能电能MEMId电能MEM-nUd Ud Ud O第11页/共37页第十二页，共37页。正组变流器反组变流器n321Id42341 = =2 = =232142341 增大方向 增大方向 增大方向 增大方向注意：电动机的反电势(dinsh)的方向和转向保持一致。第12页/共37页第十三页，共37页。环流是指只在两组变流器之间流动而不经过环流是指只在两组变流器之间流动而不经过(jnggu)负载的电流。负载的电流。根据对环流的处理方法，反并联可逆电路又可分为不同

8、的控制方案，如配合控制有环流（根据对环流的处理方法，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。）、可控环流、逻辑控制无环流和错位控制无环流等。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。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。正组L反组Lc1Lc2abcEMM第13页/共37页第十四页，共37页。电流流过，工作在待逆变状态。有环流控制(kngzh)条件：12正组L反组Lc1Lc2abcEMM第14页/共37页第十五页，共37页。第15页/共37页第十六页，共37页。第16

9、页/共37页第十七页，共37页。导电性，2组桥没有电流流过，工作在待整流状态。第17页/共37页第十八页，共37页。图2-53 两组变流器的反并联(bnglin)可逆线路等效图第18页/共37页第十九页，共37页。正组L反组Lc1Lc2abcEMM u2uaubucOtOtud1u2uaubucOtOtud2uhOtihOt第19页/共37页第二十页，共37页。L正组反组EMMabcabc第20页/共37页第二十一页，共37页。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为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管

10、施加有效的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效(yuxio)的触发脉冲。的触发脉冲。晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。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。中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。第21页/共37页第二十二页，共37页。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5

11、C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14图2-54 同步信号为锯齿(jch)波的触发电路第22页/共37页第二十三页，共37页。ItIMt1t2t3t4第23页/共37页第二十四页，共37页。第24页/共37页第二十五页，共37页。V4、V5 脉冲形成V7、V8 脉冲放大(fngd)控制电压uco加在V4基极上图2-54 同步信号为锯齿波的触发电路电路的触发脉冲由脉冲变压器TP二次侧输出，一次绕组接在V8集电极电路中。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2

12、C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14第25页/共37页第二十六页，共37页。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD

13、7VD9VD8VD15VD11VD14脉冲形成脉冲形成(xngchng)环节环节脉冲(michng)前沿由V4导通时刻确定，脉冲(michng)宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关。第26页/共37页第二十七页，共37页。恒流源电路方案，由恒流源电路方案，由V1、V2、V3和和C2等元件等元件(yunjin)组成组成 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第27页/共37页第二十八页，共37页。tICtICuccc111d1射极跟随器V3的作用是减小控制回路电流对锯齿(jch)波电压ub3的影响；V4基极电位由锯齿(jch)波电压、控制电压uco、直流

14、偏移电压up三者作用的叠加所定；876873/RRRRRuueh76876/RRRRRuupp86786/RRRRRuucoco第28页/共37页第二十九页，共37页。vM点是V4由截止(jizh)到导通的转折点，也就是脉冲的前沿；v加up的目的是为了确定控制电压uco=0时脉冲的初始相位；可令uco=0时，产生脉冲的M点位于锯齿波的中点，对应=90。第29页/共37页第三十页，共37页。同步同步要求触发脉冲的频率要求触发脉冲的频率(pnl)与主电路电源的频率与主电路电源的频率(pnl)相同且相位关系确定。相同且相位关系确定。锯齿波是由开关锯齿波是由开关V2管来控制的。管来控制的。V2开关的频

15、率开关的频率(pnl)就是锯齿波的频率就是锯齿波的频率(pnl)由同步变压器所接的交流电压决定。由同步变压器所接的交流电压决定。V2由截止变导通期间产生锯齿波由截止变导通期间产生锯齿波V2截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度截止状态持续的时间就是锯齿波的宽度取决于充电时间常数取决于充电时间常数R1C1。第30页/共37页第三十一页，共37页。同步环节(hunji)当uTS0时的等效电路和波形第31页/共37页第三十二页，共37页。第32页/共37页第三十三页，共37页。 内双脉冲电路内双脉冲电路 V5、V6构成构成“或或”门门当当V5、V6都导通时，都导通时，V7、V8 都截止，没有都截止，没有

16、(mi yu)脉冲输出。脉冲输出。只要只要V5、V6有一个截止，有一个截止， 都会使都会使V7、V8导通，有脉冲输出。导通，有脉冲输出。第一个脉冲由本相触发单元的第一个脉冲由本相触发单元的uco对应的控制角对应的控制角 产生。产生。隔隔60的第二个脉冲是由滞后的第二个脉冲是由滞后60相位的后一相触发单元产相位的后一相触发单元产生（通过生（通过V6）。）。220V36V+BTP+15VAVS+15V-15V-15VX Y接封锁信号RQutsVD1VD2C1R2R4TSV2R5R8R6R7R3R9R10R11R12R13R14R16R15R18R17RP1ucoupC2C3C3C5C6C7R1RP

17、2V1I1cV3V4V6V5V7V8VD4VD10VD5VD6VD7VD9VD8VD15VD11VD14第33页/共37页第三十四页，共37页。第34页/共37页第三十五页，共37页。1112161151413943578R23+15V+15V+15VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD

18、6VD7C1C2ubucous图2-56 KJ004电路(dinl)原理图第35页/共37页第三十六页，共37页。usa1234567111091413128161512345671110914131281615KJ004KJ004-15V+15V12345671110914131281615KJ004RP6RP3(1 6脚为6路单脉冲输入)12345671110914131281615KJ041(1510脚为6路双脉冲输出)至VT1usbuscupucoR19R13R20R14R21R15R9R3R6R18R8R2R5R17R7R1R4R16R10R11R12C7C4C1C8C5C2C9C6C3RP4RP1RP5RP2至VT2至VT3至VT4至VT5至VT6RP1为调节锯齿波斜率的电位器；RP4为同步输入微调电位器；调节RP1和RP4就能得到(d do)理想的三相平衡度。第36页/共37页第三十七页，共37页。