现代电力电子技术原理与应用(3).ppt

现代电力电子技术原理与应用,第三章工频相控交－直换流器,,50120021,2021年3月2日,2,二极管整流器与晶闸管换流器,第三章工频相控交－直换流器,二极管整流器－电容器单元晶闸管相控整流器晶闸管相控逆变器（有源逆变）晶闸管无源逆变器（负载换相或强制换相）晶闸管交－交换流器（周波变换器）,2021年3月2日,3,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,纯电阻负载电路,2021年3月2日,4,第三章工频相控交－直换流器,,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,纯电阻负载波形,2021年3月2日,5,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,阻感负载电路,2021年3月2日,6,,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,阻感负载波形,2021年3月2日,7,电感反电势负载电路,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,8,电感反电势负载波形,,基本原理单相半波不控整流,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,9,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载（极常用的电路）,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,10,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载，加平波电抗,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,11,单相桥式全波不控整流器电压、电流波形,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,12,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载等值电路（电流间断时适用）,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,13,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载波形,,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,14,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载输出伏－安特性（非线性）,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,15,单相桥式全波不控整流器,大电容滤波负载交流输入电流波形（含丰富谐波）,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,16,单相桥式全波不控整流器,交流电流分析功率因数,第三章工频相控交－直换流器,,,,,,,,2021年3月2日,17,单相桥式全波不控整流器,交流电流分析Ls对输入电流波形的影响,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,18,单相桥式全波不控整流器,交流电流分析Ls对输入电流波形的影响,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,19,三相桥式不控整流器电路,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,20,三相桥式不控整流器直流输出波形,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,21,三相桥式不控整流器,等值电路,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,22,三相桥式不控整流器,第三章工频相控交－直换流器,电流间断,电流连续,等值电路,2021年3月2日,23,三相桥式不控整流器,直流侧电流连续与间断,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,24,三相桥式不控整流器,第三章工频相控交－直换流器,Ld与功率因数,2021年3月2日,25,单相半波可控整流器,第三章工频相控交－直换流器,纯电阻负载波形,,2021年3月2日,26,单相半波可控整流,第三章工频相控交－直换流器,,阻感负载波形,2021年3月2日,27,三相桥式可控整流,三相桥式可控整流器电路图,第三章工频相控交－直换流器,2021年3月2日,28,第三章工频相控交－直换流器,三相桥式换流器的优点,晶闸管承受的电压峰值较低换流变压器容量较小换流变压器接线较简单晶闸管的伏安容量较小直流电压纹波较小,,,基本的换流器单元,晶闸管的利用率高,变压器的利用率高,2021年3月2日,29,第三章工频相控交－直换流器,晶闸管导通条件,正向偏置合适的触发信号,某一时刻两条件必须同时满足，与顺序无关,2021年3月2日,30,第三章工频相控交－直换流器,晶闸管关断条件,通过的电流小于某一值偏置电压为零或为负值并保持一段时间,晶闸管可靠关断后即使重新加正向偏置电压也不会导通，除非再加触发脉冲,2021年3月2日,31,第三章工频相控交－直换流器,三相桥式换流器中重要的量,交流侧相电压vA、vB、vC晶闸管电压vT1vT6vdvP-vN直流侧电压Vd换流器直流输出电压晶闸管电流i1i6交流侧电流iA、iB、iC,桥交流端对“n”点电位,“P”、“N”点之间的电位差,T1T6阳极－阴极之间电压,vd的平均值,2021年3月2日,32,第三章工频相控交－直换流器,交流侧电源线电压过零点,vAC过零点,vBA过零点,vCB过零点,vBA过零点,vCB过零点,,计时起点,vAC过零点,,,,,,,2021年3月2日,33,,第三章工频相控交－直换流器,三相桥式换流器中晶闸管的触发,,,,,,,,,,2021年3月2日,34,第三章工频相控交－直换流器,触发滞后角a,,,,,P1,,,,,P3,2021年3月2日,35,第三章工频相控交－直换流器,触发滞后角与开通滞后角a,理想情况下，a1a6相等，记为a触发滞后角触发脉冲时刻P与C间的电角度开通滞后角晶闸管开通时刻T与C间的电角度,正常运行情况下开通滞后角＝触发滞后角,2021年3月2日,36,第三章工频相控交－直换流器,三相可控整流器的直流电压（a变化，u0）,2021年3月2日,37,第三章工频相控交－直换流器,三相可控整流器的直流电压（a0，u0）,,无相控理想空载直流电压,2021年3月2日,38,第三章工频相控交－直换流器,三相可控整流器的直流电压（a0，u0）,,有相控理想空载直流电压,2021年3月2日,39,第三章工频相控交－直换流器,三相可控整流器换相过程,换相前,换相中,换相后,2021年3月2日,40,第三章工频相控交－直换流器,三相可控整流器换相过程（局部电路）,换相前,换相中,换相后,2021年3月2日,41,换相中,第三章工频相控交－直换流器,iA,iC,整流器换相过程（T5T1）,,,,,2021年3月2日,42,第三章工频相控交－直换流器,整流器换相过程（T5T1）,短路电流直流分量,短路电流强制分量,两相短路电压,换相开始,换相结束,2021年3月2日,43,第三章工频相控交－直换流器,iu换相电流（两相短路电流）vAC换相电压（两相短路电压）Xs换相电抗换相期间三晶闸管导通；非换相期间两晶闸管导通,换相过程六个电子开关轮流工作,2－3工况,2021年3月2日,44,第三章工频相控交－直换流器,换相重叠角u,换相过程所经历的电角度2-3工况下小于60,,2021年3月2日,45,第三章工频相控交－直换流器,换相重叠角u,其它参数不变的情况下Id、VLL、Xs、a,,u,,2021年3月2日,46,第三章工频相控交－直换流器,换相重叠角u（a变化时）,2021年3月2日,47,第三章工频相控交－直换流器,换相角对直流输出电压的影响,,Au,2021年3月2日,48,第三章工频相控交－直换流器,整流器的换相压降（a0，g0）,,,等值换相电阻,2021年3月2日,49,第三章工频相控交－直换流器,整流器的直流电压（a0，u0）,,,等值换相电阻,有相控带负载直流电压,2021年3月2日,50,第三章工频相控交－直换流器,整流器的等值电路,无相控理想空载电压,有相控理想空载电压,有相控带载输出电压,等值换相电阻,2021年3月2日,51,第三章工频相控交－直换流器,整流器的直流电压（a变化，u0）,2021年3月2日,52,第三章工频相控交－直换流器,间断电流的影响,2021年3月2日,53,第三章工频相控交－直换流器,有源逆变工作方式,,2021年3月2日,54,第三章工频相控交－直换流器,有源逆变器电压波形（a90）,,2021年3月2日,55,第三章工频相控交－直换流器,有源逆变器直流输出电压波形（a90）,,2021年3月2日,56,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器直流输出电压波形（整流逆变）,,2021年3月2日,57,第三章工频相控交－直换流器,,逆变器的触发越前角b与关断越前角g,b晶闸管的触发时刻越前于相应的线电压过零点的电角度，b＝180-ag晶闸管关断时刻到相应的线电压过零点的电角度，又称为熄弧角,2021年3月2日,58,第三章工频相控交－直换流器,逆变器的直流输出电压（反电压）,,,,,,2021年3月2日,59,第三章工频相控交－直换流器,逆变器的直流电压（a90，u0）,将逆变器电压波形旋转180ga，uu得到Vd的负值,2021年3月2日,60,第三章工频相控交－直换流器,逆变器换相过程（T5T1）,,,iA,2021年3月2日,61,第三章工频相控交－直换流器,晶闸管电压波形（逆变器T1）,2021年3月2日,62,第三章工频相控交－直换流器,逆变器的关断越前角与换相失败,g不够大有可能导致换相失败为保证逆变器正常运行，应使得ggmingmin15（50Hz系统）,2021年3月2日,63,第三章工频相控交－直换流器,逆变器安全工作条件（保证不发生换相失败）,,2021年3月2日,64,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器交流侧波形及功率因数（u0）,2021年3月2日,65,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器交流侧波形及功率因数（u0）,2021年3月2日,66,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器的基波功率因数（工程应用）,2021年3月2日,67,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器的交流侧电压波形分析,2021年3月2日,68,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器的交流侧电压波形分析（AB处）,2021年3月2日,69,第三章工频相控交－直换流器,相控换流器的交流侧电压波形分析分压比r,,