电力电子技术整流波形图
电力电子技术第3章 三相可控整流电路

第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍,在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通, 当经过自然换流点 ωt0 时,因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到,因而不能导通,而 uc 仍大于零,所 以 VT3 不能关断,直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通,VT3 承受反压关断,负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中,如果要采用 三相半波可控整流电路,每相要多个晶闸管并联, 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 (a)电路图 (b)α =30° (c)α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时,电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样,输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14( b),通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时,晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流,所以续流管的导通 角 θVD=3( α -30°)。晶闸管平均电流为
《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧

《电力电子技术》教学中工作波形绘制的技巧【摘要】在《电力电子技术》课程技术培训中,工作波形的正确绘制对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。
往往三相变流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,本文总结了工作波形绘制的技巧可以使波形的正确绘制起到驾轻就熟的作用。
【关键词】工作波形波头顺序状态转换线电力电子技术是由电力电子器件实现的对电能转换和控制的一门技术,实现了强电和弱电的完美结合,在电子电气应用领域一直倍受重视,因此在维修电工等专业技术工种职业技能鉴定中,都是作为应知应会的重要考核模块。
通过变流电路改变电源电压、电流、频率等参数来实现电能的转换和控制,实质上就是改变电源的输出波形来实现的,因此能否正确绘制变流器工作波形是考察学生能否掌握好这门技术的关键,对熟练掌握和应用课程技术有着十分重要的意义。
往往三相整流器电路工作波形的绘制对学习者来说有着较大的难度,对于教师来说,如何改进教学方法,使学生掌握波形绘制的方法,将尤为重要。
我在课程教学中研究了一套波形绘制的技巧和教学方法,现总结出来,以便你能驾轻就熟地绘制工作波形。
第一步按波头顺序标注各相相电压和线电压。
在用虚线绘制了u、v、w三相对称相电压及其线电压的波形纸上按波头顺序标注各相相电压及其线电压(如图1所示),并把欲绘制的工作波形名称(图中是ud、id)标注在纵轴上。
第二步根据触发脉冲要求作出状态转换线。
在三相可控整流器电路中,晶闸管触发导通的时刻,往往也是电路状态转换的时刻。
若是电力二极管,则在三相相电压自然换相点管子导通时刻,也是电路状态转换的时刻。
所以在分析好哪种类型的电路基础上,用虚直线在波形纸上自上而下作好状态转换线,这是正确便捷绘制工作波形的关键。
如图2所示,由上而下虚直线是晶闸管触发脉冲控制角α=60°,电路为三相全控桥整流电路时的状态转换线,①~⑥分别表示VT1~VT6晶闸管触发脉冲出现时刻。
图1相线电压波头标注图2α=60°时状态转换线第三步作出触发脉冲ug工作波形图。
《电力电子技术》第四章习题解答

(THD)给出了电流Ud的畸变率:THD=112.28%。
说明:因为输出电流电压直流成分极大,所以谐波含量极高。
(3)交流侧电流Is傅里叶分析如下:
从图中可知:
(THD)给出了电流Ud的畸变率:THD=42.95%。
说明:因为输入电流电压漏感影响不大,所以谐波含量较低。
各次谐波列表如下:
(1) 做出uC1,uC2和ud的波形;
(2) 做出△Ud (p-p)与Ud的比值;
(3) 如果单相全控桥式整流电路参数如下:Us= 240V,Ls= 1mH,Cd= 500F,负载用10A的直流电源表示,计算第(2)问,并与之前的计算结果相比较。
解:
图4.27双重电压整流电路
由FFT分析谐波列表可知,电流的基波分量相位θi=-27.1°、θv=0°。故其相位差为
Φ=-27.1˚(滞后),所以DPF=cosΦ=0.89。
傅里叶分析可知电流的基波分量Is1=120.6A
由谐波畸变率公式
可求得:Is=131.25A,故
4-15.图4.20所示的单相整流电路中,Us= 120V,频率50Hz,Ls= 2mH,Rs= 0.4,负载的瞬时功率pd(t) = 1kW。利用Pspice软件,做出Cd分别为:200、500、1000和1500F时,THD、DPF、PF以及换相压降△Ud(p-p)的函数曲线,并分析直流侧滤波电容的作用。
∴
(4)
∴ 的值与上问相同。
4-6.图4.6(b)是简化的单相整流电路,其中Ls= 0,直流侧电流恒为Id,计算出每个二极管所通过电流的平均值和有效值,以及与Id的比值。
解:如下图所示,
∵Ls= 0时,每个二极管换流是瞬时完成的
∴每个二极管导通时间为一半的周期,而且是上下桥臂有且只有一个导通。
第3章 整流电路part1

可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
(3)续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中,一般都采用这种标注方法,即 上面为1、3,下面为2、4。请同学们注意。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验

《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的:(1) 单相半波可控整流电路(电阻性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管)电路的工作原理电路设计与仿真。
(4)了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路(电阻性负载)如图1.1所示,单向半波可控制整流电路原理图,晶闸管作为开关,变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理:(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零。
(3)在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输出电压,负载电流为零。
(4)直到电源电压u2的下一周期的正半波,脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后,可得仿真电路。
如图所示:2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中,波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析:与电阻性负载相比,负载电感的存在,使得晶闸管的导通角增大,在电源电压由正到负的过零点也不会关断,输出电压出现了负波形,输出电压和电流平均值减小;大电感负载时输出电压正负面积趋于相等,输出电压平均值趋于零。
电力电子技术-相控整流电路

2-16
基本数量关系 基本数量关系 • 直流输出电压平均值Ud为 直流输出电压平均值U
1 α +θ Ud = 2U 2 sin ωtd (ωt ) ∫α 2π
•
从Ud的波形可以看出,由于电感负载的 的波形可以看出, 存在, 存在,电源电压由正到负过零点也不会 关断,输出电压出现了负值波形, 关断,输出电压出现了负值波形,输出 电压和电流的平均值减小; 电压和电流的平均值减小;当带大电感 负载时,输出电压正负面积趋于相等, 负载时,输出电压正负面积趋于相等, 输出电压平均值趋于零, 也很小。 输出电压平均值趋于零,则id也很小。
U m = 2U 2
2-22
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的特点
VT的α 移相范围为 的 移相范围为180°。 ° 简单,但输出脉动大,变压器二次侧电流中含直流 简单, 输出脉动大, 分量,造成变压器铁芯直流磁化。 铁芯直流磁化 分量,造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
单相半波可控整流 电路 单相桥式全控整流 电路 单相桥式半控整流 电路
工作原理 基本数量 关系
单相桥式可控整流 电路
单相全波可控整流 电路
知识准备: 知识准备:
触发延迟角: 触发延迟角:从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加 触发脉冲止的电角度, 表示,也称触发角或控制角。 触发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。 导通角:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度, 导通角:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度, 用θ表示 。 移相: 的大小, 移相:改变控制角α的大小,即改变触发脉冲电压出现 的相位,称为移相。 的相位,称为移相。 移相控制:通过移相可以控制输出整流电压的大小, 移相控制:通过移相可以控制输出整流电压的大小,所 以把通过改变控制角调节输出整流电压的方式称为移相 控制。 控制。
电力电子技术整流波形图

分析波形图的特征可以帮助我们了解电路的工作效率、稳定性以及可能存在的问题。例如,如果输出 电压的波形出现畸变,可能表明电路存在谐波干扰或热稳定性问题。
波形图的优化建议
根据对波形图的解读和特征分析,可以提出针对性的优化建 议。优化建议可能涉及电路参数的调整、元件的更换或改进 电路拓扑结构等。
实例二:三相整流波形图
总结词
三相整流波形图在电力电子技术中常用 于描述三相整流电路的工作状态。
VS
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
三相整流电路通常用于大功率场合,如电 动机驱动、电网系统等。三相整流波形图 能够展示三相输入电压、输出电压和电流 的波形,帮助工程师了解电路的工作原理 和性能,并优化电路设计。
实例三:PWM整流波形图
更高效和更可靠
未来整流波形图将更加注重高效和可靠,通过优化控制策 略和改进电路拓扑结构,提高整流系统的稳定性和可靠性 。
更广泛的应用领域
随着电力电子技术的不断发展和应用领域的扩大,整流波 形图将应用于更多领域,如电动汽车、可再生能源、智能 电网等。
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电力电子技术整流波 形图
contents
目录
• 整流技术简介 • 整流波形图的基本概念 • 整流波形图的解析 • 整流波形图的应用实例 • 整流波形图的发展趋势与展望
01
整流技术简介
整流技术的定义
01
整流技术是一种将交流(AC)电 源转换为直流(DC)电源的电力 电子技术。
02
它通过利用二极管的单向导电性 ,将交流电的正负半周分别转换 为直流电的正负极。
电力电子技术-脉冲整流电路

T1
I N LN
D1
A
uN
us
T2
T3
D3
L2
B
T4
C2
D2
D4
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
+
Cd u d
-
• 单相电压型脉冲变流器主电路结构(GTO)
一、主要方程式及相量图
1、相量方程
假定电网电压是纯正弦电压,对于基波分 量,在忽略线路电阻的条件下
•
•
•
U U I N
s1 jNLN N1
负 载
图7.27 用IGBT实现的三相电流型PWM整流器
章内容
7.1 脉冲变流器的原理及分类 7.2 电压型脉冲变流器 7.3 电流型脉冲变流器
7.4 电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
7.5 脉冲变流器的应用
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
• 相同之处:
➢ 两者的交流侧输出特性基本相同; ➢ 都能 实现四象限运行; ➢ 与晶闸管相控整流电路相比都能 提高功率因数; ➢ 都能减少谐波,减少对电网的污染 。
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较(续)
• 不同之处:
电压型
电流型
(1) Id方向可变,Ud方向不 可变;
(1) Id方向不可变,Ud方向 可变;
7 . 5 脉冲变流器的应用(续)
• 在电力机车上 的应用
L N T1
u
us
T2
D1 T3 A
D3 L2
B
D2
T4 D4 C2
Id
+
Cd Ud
-
图7.29 GTO实现的电压型脉冲整流器主电路
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u
a =0
u
a
2
u
b
uR
c
i
d
b)
O
wt 1
wt 2
wt 3
wt
u
G
c)
O
wt
u
d
d)
O
wt
i
VT 1
e)
O u
wt
f)
VT 1
O
wt
u
u
ab
ac
a =0时的波形
三相半波可控整流电路 电阻负载 a=30
三相半波可控整流电路 电阻负载 a=60
u2 a=30°ua ub
uc
u2 a=60°ua ub
SCR移相范围为90 SCR承受的最大正反向电压均为 SCR导通角θ与a无关,均为180
T的二次侧电流i2正负各180的矩形波, 其相位由a角决定,有效值I2=Id。
3) 带反电动势负载
三相半波可控整流电路
1)电阻负载
ud E
Oa q d
wt
id Id
O
wt
b)
负载为直流电动机时,如果 出现电流断续,则电动机的 机械特性将很软。为了克服 此缺点,在主电路中直流输 出侧串联一个平波电抗器。
uG1 1 1′
1 1′
o
uG2
2 2′
ωt
2 2′
o
uG3
o
uG4
o
uG5
o
uG6
6′
o
3 3′ 4 4′ 5 5′ 6 6′
ωt
3 3′
ωt
4 4′
ωt
5 5′
ωt
6
ωt
双窄脉冲
三相桥式全控 电阻负载 a=90 (负载电流断续)
u d1
ua
ub
uc
ua
ub
u d1
ua
ub
uc
ua
ub
O
wt
O
w
u2
p a
b)
IdVT 2p Id
O
w t1
wt
u
d
IVT
21 pa pId 2d(wt)
pa 2pId
c)
O i
wt
d
pa
p IdVD R 2
Id
d) O
Id wt
i VT
IVR D
p w 2 1p2paId 2d( t)
pa 2pId
I d
e)
O
p-a
p+a
wt
i
VD
R
f)
O
wt
u VT
ub
uc
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG 1
3
5
1
3
5
o
ωt
uG
2
4
6
2
4
6
o
ωt
宽 脉 冲
uG
1
o
uG 6
2
3
5
4
6
1
3
2
4
5
ωt
6
o
ωt
uG
双窄 o 脉冲 uG
1 1′ 3 3′ 5 5′ 1 1′ 3 3′ 5 5′
ωt
6′ 2 2′ 4 4′ 6 6′ 2 2′ 4 4′ 6
o
ωt
uc
O
wt
O
wt
uG
O ud
wt
uG
O iVT1
wt1
wt
uOd
wt
O uVT1 uac
wt
O
iVT1
wt
O
wt
uab
uac
O
wt
三相半波可控整流电路
阻感负载{移相范围为90}
L值很大,id波形基本平直。 a≤30:整流电压波形与电阻负载时相同
u
u
u
u
a
b
c
d
Oa
wt
i
a
O
ib
wt
O
wt
i
c
O
wt
O
wt
O uab uac
wt ia
u ab
u ac
O
wt
•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
三相桥式全控整流电路
电阻负载 a=60
电阻负载 a=90
ud1 a= 60°ua
ub
uc
wt1 O
ud2 ud
uab uⅠac uⅡbc uⅢba uⅣca uⅤcb uⅥab uac
ud1
wt
u d2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
O
iVT1
O uVT1
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
O
wt
wt
u VT1
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
wt
三相桥式可控整流电路 6个晶闸管门极触发信号
uud21 a = 0°ua
ub
uc
uud21 a = 0°ua
ub
uc
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1
1
1
o
uG2
2
ωt
2
o
uG3
3
ωt
3
o
uG4
o
uG5
o
uG6 6
o
4 5 6
ωt
4
ωt
5
ωt
6
ωt
宽脉冲
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
ua
ub
uc
ua
ub
wt O
wt
ud2
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
O
wt O
wt
id
uVT1
uac
uac
O
wt
iVT1
O
wt O
wt
ia
uab
O
wt
•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
三相桥式全控整流电路的触发脉冲
uud21 a = 0 °ua
单相半波可控整流电路
1)带电阻负载
T
a)
u
1
u
2
VT
i
u
d
VT
u
d
R
2) 带阻感负载
u
2
b)
0
wt
p
1
u
g
c) 0
u
d
d)
0a
q
u
VT
e) 0
u 2Leabharlann b)2pwt0
wt1
p
2p
wt
ug
c)
0
wt
ud
+
d) 0a
wt
id
e)
0
q
u VT
wt +
wt
wt
wt
f) 0
wt
续流二极管
a)
数量关系(id近似恒为Id)
阻感负载 a=30
ud1 a= 30°ua
ub
uc
wt O wt1
wt
ud2
ud
uⅠab uⅡac uⅢbc uⅣba uⅤca uⅥcb uab uac
O
wt O
wt
id
id
iVTO1
wt
O ia
wt
O
wt O
wt
三相桥式全控整流电路
阻感负载 a=90
a = 90° u d1
ub
uc
ua
i
d
O
wt
Ou
wt
ac
a =60
三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路
uud21 a= 0°ua
电阻负载 a=0
ub
uc
ud1 a = 30°ua
电阻负载 a=30
ub
uc
O wt1
ud2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
uu2dL
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
wt O wt1
ωt
o
5 5′ 1 1′ 3 3′ 5 5′ 1 1′ 3 3′
ωt
4′ 6 6′ 2 2′ 4 4′ 6 6′ 2 2′ 4
ωt
三相桥式全控整流电路
阻感负载 a=0
uud21 a= 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 uu2dL
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ubc
Ⅳ uba
Ⅴ uca
uⅥcb
uab
uac
g)
O
wt
单相桥式全控整流电路
1) 带电阻负载
u (i )
u
dd
d
i
d
0a
pa
wt
u
VT 1,4
0
wt
i
2
0
wt
O 2)带阻感负载
u
d
O i
d
i
O
VT 1,4
i
O
VT
2,3
O i
2
O u
VT 1,4
O
I
d
I
d
I d
I