整流电路基础

1、ABBABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/011 BASIC KNOWLEDGE OF DC DRIVECOURSE STUDYLecturer:QiuSheng WuABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/012 ABBDiod and Thyristor Rectification Circuit for DC Drive ABB Drive System Co.Ltd S&M Dep. Wu QiushengWu QiushengABB Drive System Co.

2、 Lit, M & S Dep. 12/31/013 ABBo 整流整流：将交流电变为直流电的过程：将交流电变为直流电的过程。Common Term and Definitions 公共术语定义公共术语定义Solution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础o 整流整流器：将交流电变为直流电的装置。器：将交流电变为直流电的装置。o 整流整流电路：将交流电变为直流电的电路。电路：将交流电变为直流电的电路。o 整流整流元件：完成整流过程的电力电子器件。元件：完成整流过程的电力电子器件。o 不可控整流：仅有自然换相的整流过程。不可控整流：仅有自然换相的

3、整流过程。o 可控整流：有强迫换相的整流过程。可控整流：有强迫换相的整流过程。o 调幅调压：见不可控整流。调幅调压：见不可控整流。o 调相调压：靠改变整流元件开通相位角。调相调压：靠改变整流元件开通相位角。ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/014 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础单相整流电路：单相整流电路：( (单相半波单相半波) ) u u2 2 = U= U2 2m sinm sin t t transient value wave ut+ + +- - -2U2(

4、u2)i2DRU2idUd(u2)= = 2 2 U U2 2 sinsin t t virtual value wave01 12 2 UdUd= 2 2 U U2 2 sinsin tdtd t t= -coscos t = 0.45Ut = 0.45U2 2 2U22 2 0tuR+ + +UdCycle2 元件元件承受额定反压承受额定反压 2 2 U2 2，导通，导通180。 副边电流：副边电流：I2=1.57Id， 原边电流：原边电流：I1=1.21Id 电压脉动系数电压脉动系数1.57, 变压器变压器利用系数利用系数0.316，副边带直流分量，副边带直流分量ABB Drive Sy

5、stem Co. Lit, M & S Dep. 12/31/015 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础单相整流电路：单相整流电路：( (单相全波单相全波) )D1D2iaibu2au2bRudid+ +-.+-u1ut+ + +- - -U2(u2)+ + +- - -2tuR+ + +Ud+ + +Cycle= -coscos t = 0.9Ut = 0.9U2 2 2U2 0 UdUd=1 1 2 2 U U2 2 sinsin tdtd t t0 The formulary same as frontThe for

6、mulary same as front 元件元件承受承受2倍额定反压，导通倍额定反压，导通180。 I I2 2=I=I1 1=1.11Id=1.11Id， 电压脉动系数电压脉动系数0.66,0.66, 变压器变压器利用系数利用系数1.24-1.111.24-1.11。ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/016 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础单相整流电路：单相整流电路：( (单相桥式单相桥式) )u2D1D2D3D4RUdIdut+ + +- - -U2(u2)+ +

7、 +- - -2tuR+ + +Ud+ + +Cycle The formulary same as frontThe formulary same as front UdUd=1 1 2 2 U U2 2 sinsin tdtd t t0= -coscos t = 0.9Ut = 0.9U2 2 2U2 0 元件元件承受额定反压，承受额定反压， 导通导通180。 电压脉动系数电压脉动系数0.66,0.66, I2=I1=1.11IdI2=I1=1.11Id， 变压器变压器利用系数利用系数1.24-1.111.24-1.11。ABB Drive System Co. Lit, M &

8、S Dep. 12/31/017 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础三相整流电路：三相整流电路：( (三相零式三相零式) )Uu Uv Uw Uu Uv Uw0tu2RUdIdUVW.0uvwD1D2D3+ +-dUuUvUwUu0 Uv0 Uw0 Uu0 Uv0 Uw00t2uUd33 UdUd= = 2U2U2 2coscos t td d t=1.17Ut=1.17U2 23 32 2 3 3 3 3- - 电压脉动系数电压脉动系数0.250.25 元件元件承受反压承受反压 3 3U U2 2，导通导通120120。 I I

9、2 2 = 0.578 Id = 0.578 Id 变压器计算功率：副边带直流分量变压器计算功率：副边带直流分量 P= = PP= = Pd0d0=1.345P=1.345Pd0d0P1+P2P1+P22 21.48+1.211.48+1.212 2ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/018 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础三相整流电路：三相整流电路：( (三相零式三相零式) )分分绕组，分负载，串联三相零式整流电路绕组，分负载，串联三相零式整流电路I I0 0 = 0

10、= 0UVW.-R1UdId.uvwD1D2D3+ +dUuUvUwR2UdId.uvwD11D21D31+ +dUuUvUw0-I I0 0UVW.-RUdIdD1D2D3+ +dRUdId.uvwD11D21D31+ +dUuUvUw-Uu -Uw Uv -Uu Uw -Uv 0t2UduUu0 Uv0 Uw0 Uu0 Uv0 Uw00t2uUdUw0 Uu0 Uv0 Uw0 Uu0 Uv0UR1UR2-Ud+ +A -C +B -A +C -BA -C +B -A +C -BABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/019 ABBSol

11、ution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础三相整流电路：三相整流电路：( (三相桥式三相桥式) )每个周期输出每个周期输出6 6个整流波个整流波-6-6脉波整流脉波整流Id+ +-UVW.UuUvUwR R.E UdD1 D3 D5D1 D3 D5D4 D6 D2D4 D6 D2Uu -Uw Uv -Uu Uw -Uv 0t2UdU U Ud d=U=Ud1d1+U+Ud2d2=2=2* *1.17U1.17U2 2=2.34U=2.34U2 2 6 6 UdUd= = 2 2 3U3U2 2coscos t td d t=2.34Ut=2.34U2

12、 23 3 6 6- - 电压脉动系数电压脉动系数0.0570.057 元件元件承受反压承受反压 3 3U U2 2，导通导通6060。 I I2 2 = 0.8 = 0.81616IdId 变压器计算功率：变压器计算功率：P=1.05PP=1.05Pd0d0Uu -Uw Uv -Uu Uw -Uv 0tUdUR66ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0110 ABBUVW.RUuLUdIdd.uvwD1D3UvUwD5D2.uvwD4D6UuUvUw双反星型双反星型整流电路：整流电路：Solution Products Pre-Inf

13、ormation 整流电路基础整流电路基础NOOUONUONUu -Uw Uv -Uu Uw -Uv 0t2Ud UdUd= = 6 U6 U2 2 = 1.17U= 1.17U2 2 ( (同三相零式）同三相零式）3 32 2 I I2 2 = 0.29Id = 0.29Id 变压器计算功率：变压器计算功率：P=1.27PP=1.27Pd0d0 电压脉动系数电压脉动系数0.0.0 05 57 7 ( (同三相零式）同三相零式） 元件元件承受反压承受反压 6 6U U2 2，每只元件每只元件导通导通12120 0。 两支元件并联导通，适用于低压大电流场合。两支元件并联导通，适用于低压大电流场合

14、。 平衡电抗器平衡电抗器- -均衡支路电流。均衡支路电流。 变压器组别：变压器组别：Y/Y+ Y/Y+ 或或 / /Y+ Y+ Y YY Y（谐波更小）（谐波更小） 双反星双反星- -消除变压器的直流磁势消除变压器的直流磁势ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0111 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础整流整流 概念：将交流电变为直流电的过程。概念：将交流电变为直流电的过程。 结构：电源、变压器、整流电路、负载、附件。结构：电源、变压器、整流电路、负载、附件。 电源：单相、

15、三相。电源：单相、三相。 变压器：单相、三相、单圈、三绕组、多绕组、变压器：单相、三相、单圈、三绕组、多绕组、 电力变压器、整流变压器、干式、油浸。电力变压器、整流变压器、干式、油浸。整流电路：单相、三相、半波、全波、桥式。整流电路：单相、三相、半波、全波、桥式。负载：直流电机、负载：直流电机、附件：继电器、接触器、熔断器、空气开关、快速开关。附件：继电器、接触器、熔断器、空气开关、快速开关。 电气参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、纹波系数、电气参数：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、纹波系数、 功率因数、谐波分量、额定值、过载值、极限值功率因数、谐波分量、额定值、过载值、极

16、限值ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0112 ABBSolution Products Pre-Information 整流电路基础整流电路基础用电器类型用电器类型固定供电电压：照明设备、音像设备、计算机电源、一般民用电器。固定供电电压：照明设备、音像设备、计算机电源、一般民用电器。可变供电电压：绝大多数工业用驱动装置、加热装置、温控装置、传送装置、起升装置、可变供电电压：绝大多数工业用驱动装置、加热装置、温控装置、传送装置、起升装置、整流整流固定供电电压固定供电电压不可控整流不可控整流可变供电电压可变供电电压可控整流可控整流变幅调

17、压变幅调压调相调压调相调压变阻调压变阻调压机械、复杂、慢机械、复杂、慢电子、简单、快电子、简单、快ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0113 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础现代可控现代可控整流电路整流电路的的基础基础- -晶闸管（大功率电力电子器件）晶闸管（大功率电力电子器件）6060年代年代- -半导体半导体- -二极管二极管三极管、场效管、三极管、场效管、发光管、变容管发光管、变容管晶闸管（可控硅）晶闸管（可控硅）SCRSCR二极管特性：二极管特性： 单向

18、导电，只与电压极性有关。单向导电，只与电压极性有关。 只有两极，正负极或阴阳极。只有两极，正负极或阴阳极。 单层单层PNPN结，形成阻挡层。结，形成阻挡层。符号：符号：作用：作用： 整流、检波、降压、钳位、限幅整流、检波、降压、钳位、限幅晶闸管特性：晶闸管特性： 单向导电，与电压极性及控制极有关。单向导电，与电压极性及控制极有关。 有三个极，阳极、阴极、门极（控制极）有三个极，阳极、阴极、门极（控制极） 四层四层PNPN结，复合晶体管结构。结，复合晶体管结构。符号：符号： 作用：作用： 开关（可控整流、逆变、变频、交流调压、开关（可控整流、逆变、变频、交流调压、 无触点开关。无触点开关。) )

19、ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0114 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础开通条件：开通条件：1 1 U U电位电位高于高于U U电位期间电位期间 2 2 U U电位电位高于高于U U电位。电位。 3 3 回路电流回路电流 维持电流维持电流 关断条件：关断条件：1 1 U U电位不电位不高于高于U U电位。电位。 2 2 U U电位不电位不高于高于U U电位。电位。 3 3 回路电流不回路电流不 维持电流维持电流A ASCRSCRK KG GKK控制极（门极）

20、：控制极（门极）：触发电压：触发电压：5-105-10V V触发电流：触发电流：50-30050-300mAmA平均功率：平均功率：1-31-3W W峰值电压：峰值电压：15-3015-30V V峰值电流：峰值电流：1-51-5A A峰值功率：峰值功率：5-305-30W WU UAKAKU UGKGKI IU UAKAKU UGKGKU UAKAKU UGKGKONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFF负载电压负载电压回路电流回路电流SCRSCR工作原理：工作原理：ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0115 ABB

21、U UAKAKI IAKAKU UDRMDRMU URSMRSM0.8U0.8UDSMDSMI IT(AV)T(AV)U UT(AV)T(AV)I IH HU URRMRRMU UDSMDSMSCR的伏安特性曲线的伏安特性曲线正向阳极伏安特性曲线正向阳极伏安特性曲线反向阳极伏安特性曲线反向阳极伏安特性曲线条件：条件：IgIg = 0 = 0tktk: :开通时间。开通时间。tgtg: :关断时间。关断时间。TjmTjm: :额定结温。冷却方式。额定结温。冷却方式。V-A charicteristic of SCR ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep.

22、 12/31/0116 ABB主要参数：主要参数：U UDSMDSM： 断态不重复峰值电压断态不重复峰值电压 （转折电压）。（转折电压）。U UDRMDRM： 断态重复峰值电压断态重复峰值电压 （正向阻断电压）。（正向阻断电压）。U URSMRSM: : 反向不重复峰值电压反向不重复峰值电压 （反向击穿电压）。（反向击穿电压）。U URRMRRM: : 反向重复峰值电压反向重复峰值电压 （反向峰值电压）。（反向峰值电压）。U UGTGT/I/IGTGT: :触发电压触发电压/ /电流电流 控制极参数。控制极参数。SCR的伏安特性曲线的伏安特性曲线V-A charicteristic of SC

23、R I IT(AV)T(AV): : 通态平均电流通态平均电流 额定电流。额定电流。U UT(AV)T(AV): : 通态平均电压通态平均电压 正向平均通态压降。正向平均通态压降。I IH H： 维持电流。维持电流。I ITSMTSM: : 浪涌电流。浪涌电流。dVdV/ /dtdt: :断态电压临界上升率。断态电压临界上升率。 （过压吸收环节）。（过压吸收环节）。didi/ /dtdt: :通态电流临界上升率。通态电流临界上升率。 （限流电感环节）。（限流电感环节）。ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0117 ABBSCR的伏安特性

24、曲线的伏安特性曲线V-A charicteristic of SCR u ui iu ui iABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0118 ABBudt+ + +Ud2 Solution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础单相可控整流电路：单相可控整流电路：(单相半波单相半波可控可控)u2t- - -2U2(u2)3idtuSCRt2U2 u u2 2 = U= U2 2m sinm sin t t transient value wave transient value wave = =

25、 2 2 U U2 2 sinsin t t virtualvirtual value wavevalue wave UdUd= =1 12 2 2 2 U U2 2 sinsin tdtd t t = -= -coscos t =0.45Ut =0.45U2 2 2 2U U2 22 2 1+cos1+cos 2 2i2SCRRU1idUd(u1)u2i1ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0119 ABB : :控制角、控制角、 : :导通角导通角 ( ( + + =180 =180) )、导通导通可从可从0-180。 元件元件承受

26、额定反压承受额定反压 2 2U U2 2 ，电压脉动系数，电压脉动系数S S= =1.571.57, , 变压器副边电流有效值变压器副边电流有效值I I2 2与直流平均电流与直流平均电流IdId：I I2 2=1.57Id=1.57Id， 变压器原边电流有效值变压器原边电流有效值I I1 1与直流平均电流与直流平均电流IdId ：I I1 1 =1.21Id =1.21Id 变压器变压器利用系数利用系数0.3180.318， 副边带直流分量副边带直流分量可控整流的基本概念可控整流的基本概念Solution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础 单相

27、电路、半波整流、每周期仅需要一个触发脉冲。单相电路、半波整流、每周期仅需要一个触发脉冲。 触发脉冲最大移动范围：触发脉冲最大移动范围：0-180。 触发脉冲要与电网同步。触发脉冲要与电网同步。 触发脉冲要有一定的幅度和宽度。触发脉冲要有一定的幅度和宽度。对触发脉冲的基本要求对触发脉冲的基本要求ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0120 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础晶闸管元件额定电流的标定晶闸管元件额定电流的标定（通态平均电流）通态平均电流）ImImI II

28、IT T（AV)AV)tI IImIm2 2ImIm折算的有效值（发热）折算的有效值（发热）通态平均电流通态平均电流条件：环温条件：环温4040C C、阻性负载、标准冷却、阻性负载、标准冷却、 单相工频、正弦半波、单相工频、正弦半波、 170 170、 不超过规定结温下的不超过规定结温下的 最大通态平均电流。最大通态平均电流。q 元件的额定电流，用通态平均电流元件的额定电流，用通态平均电流I IT T（AV)AV)表示。表示。 I IT(AV)T(AV)= =1 12 2 ImIm sinsin tdtd t t0= -coscos t = (1+1)=t = (1+1)=Im2 2 0Im2

29、 2 ImIm q 元件的发热，用有效电流元件的发热，用有效电流I I表示。表示。I=I=1 12 2 i i2 2d d t t0ImIm2 22 2 sinsin2 2 tdtd t t0= =ImIm2 24 4 0d d t-t-1 12 20cos2cos2 td(2td(2 t)t)= =ImIm2 22 2 01-cos21-cos2 t t2 2= =d d t tIm2 2= =ImIm2 24 4 0（ t t）- -1 12 20（sinsin2 2 t) t) = =q 流过元件的平均电流流过元件的平均电流I IT(AV)T(AV)与流过元件的有效电流与流过元件的有效电

30、流I II II IT(AV)T(AV)= =ImIm/2/2ImIm/ / = = 2 2=1.57=1.57I=1.57II=1.57IT(AV)T(AV)ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0121 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础上式说明，流过元件的电流为正弦交流半波电流，输出侧的整流电流的平均上式说明，流过元件的电流为正弦交流半波电流，输出侧的整流电流的平均值为值为I IT(AV)T(AV)安培。它的发热量，与安培。它的发热量，与1.571.57倍的倍的

31、I IT(AV)T(AV)所对应的有效值的发热量相等所对应的有效值的发热量相等. .v 也就是说，额定通态平均电流为也就是说，额定通态平均电流为1010A A的晶闸管，在全开通的情况下可的晶闸管，在全开通的情况下可 连续通连续通15.715.7A A的直流电流。的直流电流。v 如果流过元件的电流不是正弦半波电流，则元件的元件通态平均电流如果流过元件的电流不是正弦半波电流，则元件的元件通态平均电流 就不是就不是1010A A培了。就要安培了。就要安1.571.57I IT(AV)T(AV)进行核算进行核算. .v 如果流过元件的电流是正弦波电流，但导通不是如果流过元件的电流是正弦波电流，但导通不

32、是180180 电角度，例如电角度，例如 是是120120。则元件的通态平均电流将减小。安则元件的通态平均电流将减小。安1.571.57I IT(AV)T(AV)进行核算得进行核算得87%87%。特点：电路简单，元件少，输出电压纹波大，变压器利用率低。特点：电路简单，元件少，输出电压纹波大，变压器利用率低。不宜作大功率装置。不宜作大功率装置。ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0122 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础单相可控整流电路：单相可控整流电路：(单相全波

33、单相全波可控可控)L LRu1 SCR2iaibu2au2budid+ +-.+-SCR1RSCR2iaibu2au2budid+ +-.+-u1SCR1阻性负载SCR2iaibu2au2bRud id+ +-.+-SCR1 混合连接u1 tttt感性负载ttttU2aU2aU2bU2bUdUdIdIdUSCR1USCR1U2aU2aU2bU2bUdUdIdIdUSCR1USCR1阻性负载阻性负载感性负载感性负载小电感（断续）小电感（断续）大电感（连续）大电感（连续）能带大电感吗？ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0123 ABBSo

34、lution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础 变压器带中心抽头，两只晶闸管元件，每次一只导通。变压器带中心抽头，两只晶闸管元件，每次一只导通。 正负半波均参与整流，输出电压高一倍，正负半波均参与整流，输出电压高一倍， 变压器利用率稍高。变压器利用率稍高。 输出电压波形是正弦波的一部分。输出电压波形是正弦波的一部分。 阻性负载输出电流波形是正弦波的一部分，且与电压波形同相。阻性负载输出电流波形是正弦波的一部分，且与电压波形同相。 元件开通靠触发脉冲，关断靠电源过零。元件开通靠触发脉冲，关断靠电源过零。 感性负载使电流波形变平直，且有逆变状态。感

35、性负载使电流波形变平直，且有逆变状态。 元件开通靠触发脉冲，关断靠电源过零或被强迫关断。元件开通靠触发脉冲，关断靠电源过零或被强迫关断。 单相全波整流电路：单相全波整流电路：ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0124 ABB单相可控整流电路：单相可控整流电路：(单相全单相全控控桥式桥式)Solution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础u2RUdIdSCR1SCR2SCR4SCR3LttttU2aU2aU2bU2bUdUdIdIdUSCR1USCR1U2aU2aU2bU2bUdUdId

36、IdUSCR1USCR1阻性负载阻性负载 全控桥：四桥臂都是晶闸管。全控桥：四桥臂都是晶闸管。 触发脉冲成对出现，触发脉冲成对出现，1-31-3，2-42-4 触发脉冲与电网同步。触发脉冲与电网同步。 波形同全波可控电路。波形同全波可控电路。 元件承受反压为元件承受反压为 2 2U U2 2。 小电感负载下，电压电流断续。小电感负载下，电压电流断续。 大电感负载下，电压电流连续。大电感负载下，电压电流连续。 电感无限大时，电流波形平直，电感无限大时，电流波形平直， 流过元件电流成方波，持续半流过元件电流成方波，持续半 个周波时间。个周波时间。ttttUdUd感性负载感性负载IdIdIdId12

37、 34 1212 34 12SCR13SCR13SCR24SCR24I II ItABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0125 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0126 ABBu2RUdIdSCR1SCR2D1D2u2RUdIdSCR1SCR2D1D2L单相可控整流电路：单相可控整流电路：(单相单相半控半控桥式桥式)阻性负载波形见全控桥波形阻性负载波形见全控桥波形Solu

38、tion Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础无续流，有续流无续流，有续流ttttUdUd感性负载，无续流管，感性负载，无续流管，00 180180 ，脉冲正常脉冲正常iD1iD1iD2iD2tiSCR1iSCR1iSCR2iSCR2ttttUdUdiSCR1iSCR1iD2iD2感性负载，有续流管感性负载，有续流管避免失控。避免失控。 突然变为突然变为180180 或突然丢失脉冲。或突然丢失脉冲。产生失控产生失控iSCR2iSCR2iD1iD1iD34iD34ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/

39、31/0127 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础单相单相半控半控桥式整流电路：桥式整流电路： 半控桥：两个桥臂是晶闸管，两个桥臂是二极管。半控桥：两个桥臂是晶闸管，两个桥臂是二极管。 晶闸管与二极管配合导通，形成电流通路。晶闸管与二极管配合导通，形成电流通路。 触发脉冲只对单只元件触发。二极管不需要出发脉冲。触发脉冲只对单只元件触发。二极管不需要出发脉冲。 触发脉冲与电网同步。触发脉冲与电网同步。 阻性负载波形与全波可控电路及全控桥电路阻性负载波形相同。阻性负载波形与全波可控电路及全控桥电路阻性负载波形相同。 元件承受反

40、压为元件承受反压为 2 2U U2 2。 小电感负载下，电压电流波形断续。元件被强迫关断，换流正常。小电感负载下，电压电流波形断续。元件被强迫关断，换流正常。 大电感负载下，电压电流连续。元件没有被强迫关断的条件，换流大电感负载下，电压电流连续。元件没有被强迫关断的条件，换流 不正常，有失控现象，加续流二极管解决。不正常，有失控现象，加续流二极管解决。 电感无限大时，输出电流波形平直，流过元件电流近似方波，持续电感无限大时，输出电流波形平直，流过元件电流近似方波，持续 半个周波时间（半个周波时间（180180 ）。）。 脉冲移相范围脉冲移相范围0- 0- 180180 。ABB Drive S

41、ystem Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0128 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础整流电压整流电压UdUd与控制角与控制角 的关系的关系：( (全控、全波、半控阻性或感性有续流负载）全控、全波、半控阻性或感性有续流负载）UdUd(u2)(u2) 2 2 2 2t0 0UdUd(u2)(u2) 2 2 2 2t0 0tCOSUu222219 . 0122222222222COSUCOSUttdCOSUUd219 . 0122222222222COSUCOSUtCOSUUd阻性负载：阻性负载：

42、大电感负载：大电感负载：222222sin222cos222tUttdUUdCOSUCOSU229 . 022 =90 =90 时，大电感负载波形时，大电感负载波形 UdUd(u2)(u2)t+ + + + +- - - - -阻性负载变压器功率：阻性负载变压器功率：P=1.24PdeP=1.24Pde感性负载变压器功率：感性负载变压器功率：P=1.11PdeP=1.11Pde电压脉动系数：电压脉动系数：0.660.66ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0129 ABBu2RUdIdSCR1SCR2D1D2L其它单相桥式整流电路：其它

43、单相桥式整流电路：u2RUdIdSCR1D1D3LSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础D2D4D5ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0130 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础三三相可控整流电路：相可控整流电路：(三相全控桥式整流电路相全控桥式整流电路)UVW.-R/2Ud2Id2.+ +UUuVUvWUwR/2Ud1 Id1.uvw+ +UuUvUw0-I I0 0L/2L/2Id2Id1SCR1S

44、CR1SCR3SCR3SCR2SCR2SCR6SCR6SCR4SCR4SCR5SCR5Id+ +-UVW.UuUvUwR R.E Ud1 3 51 3 54 6 24 6 2L L 电路的转换过程电路的转换过程 变压器绕组合并变压器绕组合并 去掉公共零线去掉公共零线 负载合并成集中负载负载合并成集中负载 6 6个支路变为个支路变为3 3个桥臂个桥臂 移相控制信号统一移相控制信号统一ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0131 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础三三相

45、可控整流电路：相可控整流电路：(三相全控桥式整流电路相全控桥式整流电路)相电压有效值相电压有效值波形、波形、线电压有效值线电压有效值波形、波形、线电压瞬时线电压瞬时值波形、值波形、 、 、纹波系数、纹波系数、 =0=00,N1 12 23 3 =0=0 ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0132 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础 整流过程由自然换相点开始：整流过程由自然换相点开始：123456123456、123456123456 元件导通顺序：元件导通顺序：+

46、 +A-C+B-A+C-BA-C+B-A+C-B 元件导通条件：共阴极组中阳极电压高的导通元件导通条件：共阴极组中阳极电压高的导通 共阳极组中阴极电压低的导通共阳极组中阴极电压低的导通 每只元件导通每只元件导通120120 ，每，每6060 进行换相进行换相 每个导通期间有两只元件开通每个导通期间有两只元件开通 +A +B +C +A+A +B +C +A-B -C -A -B -C -B -C -A -B -C 共极组脉冲间隔共极组脉冲间隔120120 ，同臂组脉冲间隔，同臂组脉冲间隔180180 相邻脉冲间隔相邻脉冲间隔6060 脉冲作用宽度大于脉冲作用宽度大于6060 ：列式脉冲、窄（双

47、）脉冲：列式脉冲、窄（双）脉冲 本相脉冲触发本相的同时，还要触发前相元件本相脉冲触发本相的同时，还要触发前相元件 窄脉冲的宽度可为窄脉冲的宽度可为10-2010-20 （0.5-1.0 0.5-1.0 mSmSABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0133 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础+Ua +Ub +Uc+Ua +Ub +Uc6060 6060 6060 6060 6060 6060 +Ua +Ub +Uc+Ua +Ub +Uc-Ua -Ub -Uc-Ua -

48、Ub -Uc-Ub -Uc-Ub -Uc-Ua -Ub-Ua -Ub相电压与触发脉冲的相位关系、触发器、脉冲合成。相电压与触发脉冲的相位关系、触发器、脉冲合成。 =0=0 ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0134 ABBUab Ubc UcaUab Ubc UcaUab Ubc UcaUab Ubc Uca Uab Ubc Uca Uab Ubc Uca Uab Ubc Uab Ubc Ubc Uca Ubc Uca Ucb Uac Ucb Uac Uba Ucb Uac Uba Ucb Uac Uba Ucb Uba UcbSol

49、ution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础线电压线电压 =0=0 +A+A-C-C+B+B-A-A+C+C-B-BABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0135 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础 =0=0 ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0136 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础A

50、BB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0137 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础整流电压整流电压UdUd与控制角与控制角 的关系的关系-纯电阻负载纯电阻负载0 6060 （取余弦函数作计算）tUudcos322tUcos62662sin63tU662cos63ttdUUdcos632Ucos34.22U(2-3-1)60 120 0 （取正弦函数作计算）tUudsin62ttdUUdsin632332cos63tU(2-3-2)3cos1632U3cos134.22U

51、计算计算 时整流电压？时整流电压？32323cos134. 22UUd=0=0ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0138 ABB整流电压整流电压UdUd与控制角与控制角 的关系的关系-大电感负载大电感负载Solution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础662sin63tU662cos63ttdUUd大电感负载电压电流波形大电感负载电压电流波形连续，积分区间宽度不变连续，积分区间宽度不变cos632Ucos34.22Ucos0dU不同负载下的整流特性：不同负载下的整流特性：电阻电阻 电

52、感电感0 6060 60 120 0 0 120 0 断续断续 连续连续 连续连续cos34.22Ucos34.22U3cos134.22UUdUdUdABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0139 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础可控整流器的电流波形：可控整流器的电流波形：Id+ +-UVW.UuUvUwR R.EUd1 3 51 3 54 6 24 6 2L LIaIaIbIbIcIcSCR135SCR135SCR462SCR462IdId2 2 流过变压器副绕

53、组的线电流有效值：流过变压器副绕组的线电流有效值：ddddIIIII816. 021323223222选择变压器、接触器、熔断器、选择变压器、接触器、熔断器、互感器、导线的依据互感器、导线的依据ddddIIIII816. 021323223222ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0140 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础变压器副边容量的计算：变压器副边容量的计算：ddIUIUP816. 034. 2332022doddoPIU05. 105. 1 =0 时，时，

54、变压器功率与整流功率的关系：变压器功率与整流功率的关系：v 变压器的幅边功率：依据负载所需要的额定电压和额定电流计算变压器的幅边功率：依据负载所需要的额定电压和额定电流计算Ud0= 2.34U2U2=Ud0/2.34ddddIIIII816. 021323223222I I2 2负载电压与变压器副边相电压的折算：负载电压与变压器副边相电压的折算：负载电流与变压器副边相电流的折算：负载电流与变压器副边相电流的折算：v 变压器的原边功率：由于副边不含直流电流分量，故原副边电流波形相同变压器的原边功率：由于副边不含直流电流分量，故原副边电流波形相同原边电流有效值为：原边电流有效值为：dIUUINNI

55、816. 0122121（2-3-9）变压器原边容量的计算：变压器原边容量的计算：dIUUUIUP816. 013321111=1.05Pd0=1.05Pd0v 变压器的计算容量：变压器的计算容量：02105. 12dPPPPABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0141 ABB图图2-3-9 2-3-9 Y/YY/Y接线变压器原边电流波形接线变压器原边电流波形图图2-3-10 2-3-10 /Y/Y接线变压器原边电流波形接线变压器原边电流波形Solution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路

56、基础变压器副边电流波形变压器副边电流波形 流过变压器副边绕组的电流为方波。流过变压器副边绕组的电流为方波。 Y/Y Y/Y接线变压器原边电流波形与副边相同。接线变压器原边电流波形与副边相同。接线变压器原边电流波形与副边不同。接线变压器原边电流波形与副边不同。 方波电流含有丰富的谐波电流成分，方波电流含有丰富的谐波电流成分， 低频谐波电流引起电网电压畸变，线路损低频谐波电流引起电网电压畸变，线路损 耗增加，高频谐波电流形成干扰源，耗增加，高频谐波电流形成干扰源， /Y/Y接线比接线比Y/YY/Y接线的谐波电流小。接线的谐波电流小。 减小谐波的措施：小容量传动尽量使用减小谐波的措施：小容量传动尽量

57、使用/Y/Y 变压器、串入进线电抗器、变压器、串入进线电抗器、 大容量传动可增加整流相数。合理选型。大容量传动可增加整流相数。合理选型。优选优选ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0142 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础整流电压的脉动整流电压的脉动v =0 时，整流电压波形的富氏级数基波最大值为：时，整流电压波形的富氏级数基波最大值为：606260coscos62ttdtUUmd6026coscos612ttdtU60225cos7cos612tdttU6025

58、5sin77sin66ttU352631011416622UUv 三相全控桥式整流电路全开通时的电压纹波系数为：三相全控桥式整流电路全开通时的电压纹波系数为：057. 0352636322UUUUSdodomABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0143 ABBUduUUttSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础纹波与谐波纹波与谐波ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0144 ABBId+ +-RUd1 3 51 3 5

59、4 6 24 6 2LUVW.UuUvUw.UuUvUwM6 6脉波变流器脉波变流器1212脉波并联变流器脉波并联变流器1212脉波串联变流器脉波串联变流器抑制电网谐波、吸收电网抑制电网谐波、吸收电网过电压、限制过电压、限制dVdV/ /dtdt和和didi/ /dtdt、限制短路电流限制短路电流抑制纹波电压、限制短路抑制纹波电压、限制短路电流、降低断续电流值、电流、降低断续电流值、限制限制dVdV/ /dtdt和和didi/ /dtdt、增加输出电流、抑制电网谐波、增加输出电流、抑制电网谐波、增加输出电压、抑制电网谐波、增加输出电压、抑制电网谐波、Solution Products Pre-

60、Information 可控可控整流电路基础整流电路基础ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0145 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础6 6相全控桥相全控桥1212脉波整流电路脉波整流电路v 系统组成：三绕组变压器系统组成：三绕组变压器: :Y/Y+Y/Y+，v 两组三相全控桥并联或串联。两组三相全控桥并联或串联。u ut t0 0ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0146 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础无平衡电抗器的整流波形无平衡电抗器的整流波形有平衡电抗器的整流波形有平衡电抗器的整流波形ABB Drive System Co. Lit, M & S Dep. 12/31/0147 ABBSolution Products Pre-Information 可控可控整流电路基础整流电路基础不