三相可控整流电路.docx

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三相可控整流电路

三相可控整流电路

ØØ        负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时用

ØØ        基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广

2.2.1三相半波可控整流电路

1.电阻负载

图2-12三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及α=0时的波形

ØØ        电路的特点：

变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网

三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法

ØØ        α=0时的工作原理分析

假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不可控整流电路

此时，相电压最大的一个所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压

一周期中，在ωt1~ωt2期间，VD1导通，ud=ua

在ωt2~ωt3期间，VD2导通，ud=ub

在ωt3~ωt4期间，VD3导通，ud=uc

二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0

变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量

ØØ   晶闸管的电压波形，由3段组成：

第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0

第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压

第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压

增大α值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应地发生变化

ØØ   α=30时的波形

负载电流处于连续和断续之间的临界状态

图2-13三相半波可控整流电路，电阻负载，α=30时的波形

ØØ   α>30的情况

特点：

负载电流断续，晶闸管导通角小于120

图2-14三相半波可控整流电路，电阻负载，α=60时的波形

电阻负载时α角的移相范围为150

ØØ   整流电压平均值的计算

（1）α≤30时，负载电流连续，有

（2-18）

当α=0时，Ud最大，为

。

（2）α>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：

（2-19）

Ud/U2随α变化的规律如图2-15中的曲线1所示。

负载电流平均值为

（2-20）

图2-15三相半波可控整流电路Ud/U2与α的关系

晶闸管承受的最大反向电压，由图2-13e不难看出为变压器二次线电压峰值，即

（2-21）

由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即

（2-22）

2.阻感负载

ØØ   特点：

阻感负载，L值很大，id波形基本平直

ØØ   α≤30时：

整流电压波形与电阻负载时相同

ØØ   α>30时（如α=60时的波形如图2-16所示）

u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断——ud波形中出现负的部分

阻感负载时的移相范围为90

ØØ   数量关系

Ud/U2与α成余弦关系，如图2-15中的曲线2所示。

如果负载中的电感量不是很大，则当α>30后，ud中负的部分减少，Ud略为增加，Ud/U2与α的关系将介于曲线1和2之间

变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为

（2-23）

晶闸管的额定电流为

（2-24）

晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值

（2-25）

图2-16中id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线

图2-16三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及α=60时的波形

ØØ   三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少

2.2.2三相桥式全控整流电路

应用最为广泛

共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）

共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）

编号：

1、3、5，4、6、2

图2-17三相桥式全控整流电路原理图

1.带电阻负载时的工作情况

ØØ   α=0时的情况

假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析

对于共阴极阻的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通

对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通

任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态

图2-18三相桥式全控整流电路带电阻负载α=0时的波形

从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1-ud2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线

直接从线电压波形看，ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络线

表2-1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0时晶闸管工作情况

时段

I

II

III

IV

V

VI

共阴极组中导通的

晶闸管

VT1

VT1

VT3

VT3

VT5

VT5

共阳极组中导通的

晶闸管

VT6

VT2

VT2

VT4

VT4

VT6

整流输出电压ud

ua-ub=uab

ua-uc=uac

ub-uc=ubc

ub-ua=uba

uc-ua=uca

uc-ub=ucb

ØØ        三相桥式全控整流电路的特点

（1）

（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件

（2）

（2）对触发脉冲的要求：

按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60

共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120

同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180

（3）（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路

（4）（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲

可采用两种方法：

一种是宽脉冲触发

另一种方法是双脉冲触发（常用）

（5）（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同

图2-19三相桥式全控整流电路带电阻负载α=30时的波形

ØØ        α=30时的工作情况

从ωt1开始把一周期等分为6段，ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规律

区别在于：

晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30

变压器二次侧电流ia波形的特点：

在VT1处于通态的120期间，ia为正，ia波形的形状与同时段的ud波形相同，在VT4处于通态的120期间，ia波形的形状也与同时段的ud波形相同，但为负值。

ØØ        α=60时工作情况

ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。

α=60时ud出现为零的点

图2-20三相桥式全控整流电路带电阻负载α=60时的波形

图2-21三相桥式全控整流电路带电阻负载α=90时的波形

ØØ        小结

当α≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续

当α>60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值

带电阻负载时三相桥式全控整流电路α角的移相范围是120

2．阻感负载时的工作情况

ØØ   α≤60时

ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样

区别在于：

由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。

阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。