变压器漏抗对整流电路的影响
电力电子课件2.7 漏抗影响
γ随其它参数变化的规律（了解）
当α一定时，Id、XB越大， γ越大 这是由于Id、XB愈大，漏感中储存能量愈多，换相过程加长，换 相重叠角增加。
当Id、XB 不变时，α增加，γ越小 这是由于控制角α愈大，电源供给能量减少．能量释放快，换相 重叠角减小
已知电路的形式和参数XB根据负载电流Id和控制角a的大小，就 可以利用公式计算出换相重叠角
不同整流电路的m值
单相半波： 单相桥式： 三相半波： 三相桥式： 六相半波: 双反星：
m=1 m=2 m=3 m=6 m=6 m=6
15
换相重叠角的计算
换相重叠角 的大小与电路的参数及控制角有
关。
T
a LB ia
将坐标轴取在a、b两相的自然换相点处ik ，cb则LLaBB
ib ic
相和b相电压可表示为
R
L
ud ua
ub
ud uc
O
id ic
ia
ib
ic
ia
I
O
16
换相重叠角的计算
因为有 得到
17
换相重叠角的计算
将上式在整个换相期间积分
可以解到
所以可以得到 换相角的公式
18
m相的换相角推广
三相半波的换相重叠角γ 对于m相可控整流电路，换相重叠角γ
对于三相全控桥电路，可m＝6，相电压有效 值认改为线电压有效值
2）同时ia=Id逐渐减小，且 ia＋ib=Id
3）ib 增大到Id时，ia=0 Ta关断，换流过程结束
ud ua
换相重叠角——换相过程持续的时 间，用电角度γ表示。
O
ua
ub
T ik
a LB ia b LB ib c LB ic
漏抗与整流
变压器漏电抗对整流电路的影响一、换相期间的输出电压 以三相半波可控整流大电感负载为例，分析漏抗对整流电路的影响。
在换相（即换流）时，由于漏抗阻止电流变化，因此电流不能突变，因而存在一个变化的过程。
ωt1时刻触发V2管，使电流从a相转换到b相，a相电流从Id不能瞬时下降到零，而b相电流也不能从零突然上升到Id，电流换相需要一段时间，直到ωt2时刻才完成，如图2-23(c)所示，这个过程叫换相过程。
换相过程所对应的时间以相角计算，叫换相重叠角，用γ表示。
在重叠角γ期间，a、b两相晶闸管同时导电，相当于两相间短路。
两相电位之差ub-ua称为短路电压，在两相漏抗回路中产生一个假想的短路电流ik，如图2-23(a)虚线所示（实际上晶闸管都是单向导电的，相当于在原有电流上叠加一个ik ），a相电流ia=Id- ik ，随着ik的增大而逐渐减小；而ib= ik是逐渐增大的。
当增大到Id也就是ia减小到零时，V1关断，V2管电流达到稳定电流Id ，完成换相过程。
在换相过程中，ud波形既不是ua也不是ub，而是换流两相电压的平均值。
与不考虑变压器漏抗，即γ=0时相比，整流输出电压波形减少了一块阴影面积，使输出平均电压Ud减小了。
这块减少的面积是由负载电流Id换相引起的，因此这块面积的平均值也就是Id引起的压降，称为换相压降，其值为图中三块阴影面积在一个周期内的平均值。
对于在一个周期中有m次换相的其它整流电路来说，其值为m块阴影面积在一个周期内的平均值。
由式(2-21)知，在换相期间输出电压ud = ub -LT(dik/dt)= ub -LT(dib/dt)，而不计漏抗影响的输出电压为ub ，故由LT引起的电压降低值为ub -ud= LT(dib/dt )，所以一块阴影面积为二、换相重叠角γ 为了便于计算，坐标原点移到a、b相的自然换相点，并设 从电路工作原理可知，当电感LT中电流从0变到Id时，正好对应ωt从α变到α＋γ，根据这些条件，再进行数学运算可求得 上式是一个普遍公式，对于三相半波电路，代入m=3可得 对于三相桥式电路，因它等效于相电压为时的六相半波整流电路，电压为，m=6，代入后结果与三相半波电路相同。
漏抗对整流电路的影响
漏抗对整流电路的影响整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路。
在正常运行时，整流电路能够有效地将交流电信号变为直流电信号，以供电子设备稳定运行。
然而，整流电路在实际使用中还会受到漏抗的影响，从而导致电路性能下降或故障。
首先，我们来了解一下什么是漏抗。
漏抗是指在变压器或电感器的工作中，由于铁芯周围空气间隙或绝缘材料的不完善，使得变压器的磁通未能充分引入铁芯，而从铁芯上方或侧边溜掉一部分，这部分磁通称为漏抗磁通，漏抗磁通必然伴随着漏抗磁阻抗。
漏抗的存在会导致电感器工作效能降低，从而对整流电路产生影响。
首先，漏抗会降低整流电路的转换效率。
在没有漏抗时，电感器可以完全转换交流电信号为直流电信号。
而当有漏抗存在时，部分电流会通过漏抗磁通损耗掉，导致输出的直流电信号减少。
因此，漏抗对整流电路的转换效率具有直接的负面影响。
其次，漏抗还会引起整流电路的电压损耗。
漏抗磁通产生的电流将会导致电压降低，从而导致整流电路输入电压的损失。
这将会影响到电子设备的正常运行，特别是在输入电压较低的情况下，电子设备可能无法正常工作。
此外，漏抗还会导致整流电路的温升增加。
漏抗造成的电压降低会使整流电路输出功率下降。
为了获得所需的输出功率，整流电路需要提高输入功率，这会导致整流电路的能量损耗增加。
这些能量被转化为热量，导致整流电路的温度升高。
当温度升高到一定程度时，可能会导致电路元件的老化、损坏甚至起火。
最后，漏抗还会对整流电路的稳定性产生影响。
漏抗的存在使得整流电路的输出信号具有更大的波动性和噪声。
这将会对电子设备的正常工作产生干扰，特别是对于需要稳定直流电源的设备，漏抗的影响更为显著。
综上所述，漏抗对整流电路具有诸多影响，包括转换效率降低、电压损失、温升增加和稳定性下降等。
在实际应用中，为了减少漏抗对整流电路的影响，我们可以通过优化设计、选择合适的电感器和变压器等方式来提高整流电路的性能。
电力电子技术智慧树知到答案2024年哈尔滨工程大学
电力电子技术哈尔滨工程大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.以第一只晶闸管的出现作为电力电子技术诞生的标志。
A:错 B:对答案:B2.从公共电网直接得到的电能是交流的，我们不需要进行电力变换就可以直接使用。
A:对 B:错答案:B3.整流变换是由直流电能变换成固定和可调的交流电能的变换过程。
A:错 B:对答案:A4.逆变变换是由直流电能变换成固定和可调的交流电能的变换过程。
A:错 B:对答案:B5.斩波变换把幅值固定或变化的直流电变换成可调或恒定直流电。
A:错 B:对答案:B第二章测试1.按载流子(电子和空穴)参与导电的情况分单极型、双极型、混合型三种。
A:对 B:错答案:A2.能用控制信号控制开通，但不能控制关断的功率半导体器件，称为半控型器件。
A:错 B:对答案:B3.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称作维持电流。
A:对 B:错答案:A4.可关断晶闸管(GTO)是一种( )结构的半导体器件。
A:三层二结 B:五层三结 C:四层三结 D:三层三结答案:C5.电力MOSFET内部寄生了一个反向二极管，所以不能承受反向电压。
（）A:对 B:错答案:A6.下面哪种器件属于电压驱动型( )A:igbtB:gtrC:scrD:gto答案:A7.擎住效应是由于IGBT中寄生的二极管造成的。
A:错 B:对答案:A8.当GTR的集电极电压升高至击穿电压时，集电极电流I C迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，称为A:一次击穿 B:临界饱和 C:反向击穿 D:二次击穿答案:A9.下面属于外因过电压的是A:晶闸管反向阻断恢复过电压 B:IGBT关断过电压C:电力二极管关断过电压 D:雷击过电压答案:D10.晶闸管串联工作时为了防止静态不均压，可采用并联均压电阻的办法。
A:错 B:对答案:B第三章测试1.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是90°。
A:错 B:对答案:A2.单相桥式全控整流电路接大电感负载时，控制角α最大移相范围是120°。
第三章_变压器漏感对整流电路的影响
e)换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
变压器漏感对整流电路的影响
1.变压器漏感 a实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用 一个集中的电感LB表示，并将其折算到变 压器二次侧。 b由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感 电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完 成，而是会持续一段时间。
2.现以三相半波为例来分析，然后将其结论 推广 假设负载中电感很大，负载电流为水平线。
(3-32)
由上式得： dik
dwt
6U 2 5 sin(wt ) 2XB 6
(3-33)
进而得出：
(3-34)
ik 5
6
wt
a
当
5 wt a g 6
6U 2 6U 2 5 5 sin(wt )d(wt ) [cos a cos(wt )] 2XB 6 2XB 6
5 a g 6 5 a 6
di 3 LB k d(wt ) dt 2
Id
0
w LBdik
3 X B Id 2
(3-31)
变压器漏感对整流电路的影响
1.换相重叠角g a.由式（3-30）得出：
dik (ub ua ) 2 LB dt 5 ) 6
6U 2 (sinwt 2 LB
电路形式 单相全波 单相全控桥 三相半波 三相全控桥
m脉波整流电路
U d
cosa cos(a g )
XB
Id
Id X B 2U 2
2X B Id 2I d X B
2U 2
3X B Id 2 2X BId
6U 2
3X B Id 2X BId
6U 2
mX B ① Id 2
电力电子技术——变压器漏感对整流电路的影响
u1 u2
ub
ua
u1
u2
2LB
dik dt
,
ib凹升 ，ia凸降。
2LB
d2ik dt2
du ba dt
0,
转波形
_ u2 + + u1 _
Id
Goback
• 换流重叠期间，ud=(ua+ub)/2（算术平均值）， 面积损失使Ud减小。
• 换相压降Ud（平均值Ud的损失值）：
Ud
1 2 /
同步电压 +usb -usa +usc -usb +usa -usc
• 分立式锯齿波同步触发要求：VT1~VT6各需一个 触发单元电路，每个SCR的触发同步信号与其主 电路阳电压反相。
• KC04集成触发要求：同一相主电路两管共用同 一集成触发单元，其触发同步信号与该相主电路 电压同相。
三相全控桥各晶闸管的同步电压
晶闸管 主电路电压
同步电压
VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 +ua -uc +ub -ua +uc -ub -usa +usc -usb +usa -usc +usb
相量图
三相桥各晶闸管的同步电压（有R-C滤波滞后60）
晶闸管 主电路电压
VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 +ua -uc +ub -ua +uc -ub
➢在up固定情况下，若uco较小，则当锯齿波上升到较大 值时， V4才能导通，输出脉冲的时刻靠后；若uco较 大，则当锯齿波上升到较小值时， V4即可导通，输 出脉冲前移。比如uco=0 ~ 8V，对应于=180° ~ 0° 。
电力电子技术题库
电力电子技术题库 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】南通大学电气工程学院电力电子技术题库第二章电力电子器件一、填空题1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为100A。
若该晶闸管阳、阴间电压为60sinwtV，则其额定电压应为60V。
（不考虑晶闸管的电流、电压安全裕量。
）2、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是导通损耗；另一方是开关损耗。
3、在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。
4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。
5、电力开关管由于承受过电流，过电压的能力太差。
所以其控制电路必须设有过流和过压保护电路。
二、判断题1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。
（√）2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压为700V，则该晶闸管的额定电压是700V。
（×）3、晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。
（×）4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。
（√）5、在晶闸管的电流上升至其维护电流后，去掉门极触发信号，晶闸管级能维护导通。
（×）6、在GTR 的驱动电路设计中，为了使GTR 快速导通，应尽可能使其基极极驱动电流大些。
（×）7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管；而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则属电压驱动型开关管。
（√）8、IGBT 相比MOSFET，其通态电阻较大，因而导通损耗也较大。
（×）9、整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。
（×）10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。
（√）三、选择题1、下列元器件中，（ BH ）属于不控型，（ DEFIJKLM）属于全控型,（ ACG ）属于半控型。
第2章第4节 变压器漏抗对整流电路的影响_612809573
U max sin ωtdωt + C 解： i = ∫ ωLB U max = [− cos ωt ] + C ωLB
ω 换相开始时： t
所以
= α ，i = − I L ,
U max C= cos α − I L ωLB
U max i= [cos α − cos ωt ] − I L ωLB
换相结束时： ωt
换相过程中，T1、T2同时导通， i1下降， i2上升。 i2=i， i1=IL-i 忽略回路电阻时，换流过程中的电压电流满足以下微分方程： （电源压升等于漏感压降） u b − u a = L B
d i2 di di − LB 1 = 2 LB dt dt dt
3
1、换相过程中的输出电压：
di di u a + u b u L = ub − LB = u a + LB = dt dt 2
i=
ω 换相开始时： t
所以 C =
=α
，i
=0
,
U max π sin cos α ωL B m
U max π sin [cos α − cos ωt ] ωLB m
α < ωt < α + γ
换相结束时： ωt
=α +γ
，
i = IL
U max π sin [cos α − cos(α + γ )] IL = ωLB m
di u2 − u1 U max π = = sin sin ωt dt 2 LB LB m
换相期间的电流微分方程：
U max π di = sin sin ωtdωt ωLB m
8
换相期间的电流微分方程解：
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Id
2X BId 6U 2
三相全控 桥
3X
B
Id
2X BId 6U 2
m脉波 整流电路
mX B 2
①
Id
IdX B ②
2U 2 sin m
注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所 列通用公式不适用；
②三相桥等效为相电压等于3U32U 2的6脉波整流电路， 故其m=6，相3电U 2压按 3U 2 代入。
cosa=519.55/(510.67*1.17)=0.8696，由此导出 a=29.6°。
即所求U2变化范围是444.06～510.67V，a变化范围 是0≤a≤29.6°。
(2)要求变压器的容量，首先必须求出变压器一次和二 次侧电流有效值，如下图所示为i2，i1波形。
a
12
由于电感足够大使得电流连续且近似为恒定值，再 考虑到三只晶闸管在一个周期中各导通120°
2
IVT
1
2
3 0
Id2d(wt)
13Id
因为晶闸管同相应变压器二次绕组串联，所以变压 器二次电流
I2IV T1 3Id 0 .5I7 d 7 0 .5* 7 27 5 10 .4 24 5
I2d＝Id/3=250/3=83.33A
a
13
因为变压器二次侧电流的直流分量不可能感应到原 边，所以i1波形如图所示
晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。
有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。
换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可 能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。
换相使电网电压出现缺口，引起波形畸变。
功率因数恶化。
电压脉动系数增加，输出电压调整率降低。
a
8
ud1 a= 60°ua ub
2.4 变压器漏抗对整流电路的影响
2.4.1换相期间的输出电压
变压器的漏抗
a
1
2.4变压器漏抗对整流电路的影响
2.4.1换相期间的输出电压
ud a ua ub
uc
O
id ic ia
ib
ic
ia Id
Og
换相过程
a
wt
wt
2
u d u a L B d d itk u b L B d d itk u a 2 u b （2-30）
S2 3U2I2 3*444.06*144.25192.17KVA
SS1S2 174.63K V A 2
a
14
换相压降——与不考虑变压器漏感时相比，ud平均 值降低的多少。
Ug
g
0
(ub
g
ud)d(wt)0
LBdditk
d(wt)wLB
Id 0
dik
XBId
Ud 2231/a3a5ga6a556g6L56B(dudibtkdu(wd)td)(wt23)02I3dwLaaB 5dg6ik56[u2b3X(uBbId LBdd（itk)2]-d3(1w）t)
a
6
2.4.3可控整流电路的外特性 对于直流负载而言，可控整流电路相当于一个带内
阻的可调直流电源。
Ud
Ud0cosanVUId(RT
mXB)
2
Ud0cosanVUIdRi
Ud0 cosa1 Ud0 cosa2
晶闸管通 态压降
Ud0 cosa3
Id
a
7
0
变压器漏感对整流电路影响的一些结论:
出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值Ud降低.
a
3
2.4.2换相重叠角
换相重叠角——换相过程持续的时间，用电角度g表示。
d ditk(ubua)2LB
6U2siw nt (56 )
2LB
（2-32）
dik
dwt
6U2 2XB
si
nw(t5)
6
（2-33）
ww a w ika w t5 6 2 6 X U B 2sitn 5 6 ( )d (t)2 6 X U B 2[c o cs o （t 25 -s 6 34)）(]
a
4
ww a w ik a w t5 6 2 6 X U B 2sitn 5 6 ( )d (t)2 6 X U B 2[c o cs o t 5 s 6)(]
当
wt
ag
5
6
时，ik
I
，于是
d
Id
6U2[coascoas(g)]
2XB
（2-35）
coascoas(g)2XBId
（2-36）
6U2
l～1.15额定范围内变化，求：
(1) U2和a变化范围。
(2)变压器容量
a
10
对于三相半波整流，换相压降
U d3 2 X BId3 0 .0 2 8 2 5 09 .5 5
U d U d0 U d U 1 .1 7 U 2co sa 9 .5 5 1 0 1 .1 7 U 2co sa 1 9 .5 5
g 随其它参数变化的规律：
（1） Id越大则g 越大；
（2） XB越大g 越大；
（3） 当a≤90时，a 越小g 越大。
a
5
变压器漏抗对各种整流电路的影响
电路形式
单相 全波
Ud
XB
Id
coascoasg()
IdX B 2U 2
单相全控 桥
2X B
Id
2IdX B 2U 2
三相 半波
3X B 2
uc
O wt1
ud2 ud
uab uⅠac Ⅱubc uⅢba uⅣca uⅤcb uⅥab uac
O
uVT1 uac
uac
O
a
u
wt
wtwt9Fra bibliotek例：三相半波可控整流电路，阻感负载，R＝2，L＝ ∞，欲借调节a达到维持Id＝250 A为恒值，已知XB＝
0.08，附加直流端压降△U＝10 V，供电电压经常在
I1 2.0221[aa32[32Id]2d(wt)aa22[13Id]2d(wt)] 3
2.0213*94Id232*91Id2 2.02Id
22.02*25*0 223.082
9
3
S 1 3 U 1 I 1 3 * 2 2 0 * 2 3 8 . 0 2 1 5 7 . 0 9 K V A
又 U d R Id 2 * 2 5 0 5 0 0
a 所 以 1 .1 7 U 2 c o s 5 1 9 .5 5
当a=0°时 U 2 5.1 5/1 9 5 .1 7 4.4 04 6
此为U2的最小值
a
11
当U2=1.15*444.06＝510.67 V时，它对应的控制角a 为最大，此时