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1、第二章 三相相控整流电路,三相电压介绍,原边形接法,副边Y形接法,b,c,a,三相可控整流电路,一、三相半波（三相零式）不可控整流电路,变压器为三角形星形联结，三只整流管的三个阳极分别接到变压器二次侧，阴极连在一起接到负载端，称为共阴接法。,直流平均电压值为,整流输出电压ud和管子二端电压uD的波形在调试与维修时很有用，根据波形可判断各元件的工作是否正常以及故障出在何处。,三相半波可控整流电路， 对脉冲要求，一个周期需 三个脉冲，相邻脉冲间隔 120。,自然换相点， 定义为=0,结论：三相半波距 离坐标原点为30,二、三相半波相控整流电路,将整流管换成晶闸管即为三相半波相控整流电路。,（一）电
2、阻负载,30时，负载端电压 波形是断续的,030时，负载端 电压波形是连续的,结论,整流电压平均值的计算 （1）30时，负载电流连续，有： 当a=0时，Ud最大，为 。 （2）30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,（2-14）,三相半波可控整流电路,（二）大电感负载,输出直流电压为,输出电流平均值为,流过晶闸管的平均电流与有效电流分别为,由于变压器二次侧流过晶闸管电流为120 o底宽的矩形波电流为：,一次电流有效值I1为,变压器一次、二次功率分别为,由上述计算可见，变压器一次电流与功率小于二次是由于二次电流存在直流分量的缘故。此时整流变压器的功率用平均值S来衡量,在某些整流装置中，
3、考虑能共用一块大散热器与安装方便采用共阳接法，缺点是要求三个管子的触发电路的输出端彼此绝缘。,三、共阳接法三相半波相控整流电路,第二节 三 相 桥 式 相 控 整 流 电 路,为了克服三相半波电路的缺点，利用共阴与共阳接法对于整流变压器电流方向相反的特点，用一个变压器同时对共阴与共阳两组整流电路供电。,一、三相桥式全控整流电路,所以三相桥式电路实质上是三相半波共阴与共阳极组的串联。,1、每个管子导通的顺序为：123456，间隔为60o。 2、触发脉冲可采用两种触发形式：一种是间隔60o双窄脉冲，另一种是宽脉冲触发，每一个脉冲的宽度大于60o通常取90o。,当电路控制角60o时输出电压波形：,当
4、电路控制角60o时电感性负载的输出电压波形：,三相桥式全控整流电路的特点 （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管，且不能为同1相器件。 （2）对触发脉冲的要求： 按VT1到VT6的顺序，相位依次相差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。,三相桥式全控整流电路,（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）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 另一种是双
5、窄脉冲触发（常用） （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。,二、三相桥式半控整流电路,为防止失控，也要加续流二极管。,当控制角时输出电压波形： 波形特点： 当30o 时，一周期有一大一小6个波头。,当控制角60o时输出电压波形只剩3个波头，处临界连续；当控制角120o时输出电压波形如图。 移相范围：180o,小 结,1 对于电阻性负载，输出电流波形与输出电压波形ud形状相同，Ud、Id、IVT、I2及cos均为的函数； 对于电感性负载，它使负载电流id平直，输出电流波形系数减小，晶闸管导电时间延长，流过晶闸管的电流为一方波，而输出电压ud波形则出
6、现负值； 当负载为直流电动机时，为了改善运行特性，需加平波电抗器，使负载具有大电感性质。,小 结,2三相可控整流电路广泛用于4kW以上、直流电压可调的场合。三相整流电路的基本形式是三相半波整流电路，它有共阴极组接法与共阳极组接法两种，三相全控桥整流电路可以看成两个三相半波整流电路的串联。 3三相可控整流与单相电路不同，它的自然换相点即=0为相邻电压的交点，距相电压波形原点为30。三相半波可控整流电路的输出电压波形为三相相电压的一部分，一周期有三个波头；而三相桥式整流电路的输出电压波形是六个线电压的一部分，一周期有六个波头；,小 结,4相控整流电路对直流负载来说，可以看成具有一定内阻的可调直流电
7、源。内阻主要是变压器漏抗在晶闸管换相时造成，内阻的大小为mXB2。 5相控整流装置的缺点是功率因数较低。且控制角越大，功率因数越低。并且非正弦电流的高次谐波分量对电网有不利影响。在使用时特别是大容量的场合要尽量设法减小这些影响。,第三节 整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性,第三节 整流电路的换相压降、外特性和直流电动机的机械特性,以三相半波电路为例： VT1换相至VT2的过程： 因a、b两相均有漏感LB ，故ia、ib均不能突变，于是VT1和VT2同时导通，相当于将a、b两相短路，在两相组成的回路中产生环流ik。ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到
8、等于Id时，ia=0，VT1关断,换流过程结束。,由于LB的存在，使得晶闸管的换流不能瞬时完成，在换相过程中会出现两条电路同时导电的所谓重叠导通现象。,一、换相期间的输出电压,换流期间,输出直流电压为,换相过程中，整流输出电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。这导致ud的波形出现一个明显的缺口。同时各相的电流也不是突变的。,式中的XB为变压器每相折算到二次侧的漏抗，此值可根据变压器的铭牌数值求得 ，U2e，I2e为变压器二次额定电压电流，Ud1为变压器短路电压比，一般为512。,换相压降Ud与不考虑变压器漏感时相比，ud 平均值降低的多少。 换相压降相当于阴影部分的面积的平
9、均值，它使得输出的整流电压下降。,换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度表示 换相重叠角的计算 可见， 随其它参数变化的规律： （1） Id越大则 越大； （2） XB越大 越大； （3） 当 90时， 越小 越大。,变压器漏感对整流电路影响： （1） 出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值Ud降低，电压的脉动系数也增加； （2） 换相使电网电压出现缺口，造成波形畸变，成为干扰源。,二、相控整流电路的外特性,相控整流电路对直流负载来说是一个带内阻的可变直流电源。,直流输出电压为,式中，d0cos为空载直流输出电压；i为整流桥内阻；三相半波电路电流只流过一个管子n取1，三相桥式n取2。,Ud,Id
10、,Id1,Ud0cos1,1,2,IH,0,晶闸管相控整流电路供电的直流电动机调速系统，具有起动性能好、调速范围宽、动态和静态性能好等优点。此类调整装置应特别注意以下两个特殊问题：晶闸管电路输出的直流电压是脉动的，如主电路平波电感量不够大或电动机轻载或空载时均会出现电流不连续，而电流连续与不连续时电动机的机械特性差别很大。由于晶闸管的单向导电特性，整流装置的输出电流不能反向，因此当电机需要可逆运转时，必须用开关切换电机电枢成励磁，要求高的需增添另一套反向整流装置。,三、晶闸管相控整流电路供电的直流电动机机械特性,（一）电流连续时直流电动机的机械特性,（二）电流断续时直流电动机的机械特性,2）理
11、想空载转速no升高。no是指电动机电流Id为零时的转速。,1）机械特性变软，即电动机轴上负载转矩很小的变化能引起转速很大的变化。,一、过电压保护,根据产生的原因过电压可分两类：开、关过程中的操作过电压与雷击干扰的浪涌过电压。研究过电压保护主要是了解过电压产生的原因与特性，采取适当的保护措施，使电路开关时出现的过电压限制在晶闸管额定电压范围内，使浪涌过电压限制在晶闸管断态正反向不重复峰值电压UDSM、URSM值以下，保证装置正常工作。,（一）晶闸管关断过电压及其保护,这个电动势与外电压串联，反向加在已恢复阻断的晶闸管上，此过电压值可达工作峰值电压的56倍。,对于这种尖峰状的瞬时过电压，常用的方法
12、是晶闸管两端并接电容，利用电容电压不能突变的特性吸收尖峰过电压，把它限制在允许范围内。,（二）交流侧过电压及其保护,交流侧电路在接通、断开时会出现过电压，通常发生在下列几种情况：由高压电源供电或电压比很大的变压器供电，在一次侧合闸瞬间，由于一、二次绕组之间存在分布电容使高压耦合到低压出现过电压。,阻容参数,解决办法是在单相变压器二次侧或三相变压器二次侧星形中点与地之间并联o5F左右电容，也可在变压器一、二次绕组间加屏蔽层。 与整流装置并联的其它负载或装置直流侧断开时，因电源回路电感产生感应电动势造成过电压。整流变压器空载且电源电压过零时一次侧断电，因变压器励磁电流突变导致二次侧感应瞬时过电压。
13、一般来说，开关速度越快过电压越高。,（三）过电压保护器件,对于电网遭受雷击或从电网侵入的干扰过电压称为偶发性浪涌电压，要求高的场合通常采用阀型避雷器。,目前已大量采用压敏电阻等非线性元件，它是以氧化锌为基体的金属氧化物，有两个电极，极间充填有氧化铋等晶粒。正常电压时晶粒呈高阻态仅有100A左右的漏电流，过电压时引起电子雪崩呈低阻使电流迅速增大吸收过电压。,压敏电阻具有伏安特性。,主要参数为：漏电流为m时的额定电压值e亦称1mA ，残压比为放电电流达规定值IY时的电压UY与1mA之比。允许通流容量为规定脉冲波形下允许通过的最大冲击电流。,二、过电流保护,晶闸管装置可能采用的几种过电流保护措施,1
14、）串接交流进线电抗或采用漏抗大的整流变压器，利用电抗限制短路电流。 2）电流检测和过流继电器 3）直流快速开关 4）快速熔断器,四、晶闸管的容量扩展,（1）晶闸管串联,由于晶闸管两端的阻容吸收电路在串联时可起动态均压作用，故不必再另接电阻电容。,（2）晶闸管并联,器件并联，若一个管子先导通且管压降较低时，可能导致其它并联管子不能触发导通，使先导通的管子承担全部电流而烧毁。因此必须采用强触发，提高触发脉冲前沿以缩短管子开通时间，达到尽量保持导通一致。因此，非不得已最好不采用管子并联的做法。,第五节 晶 闸 管 相 控 触 发 电 路,一、同步电压为正弦波的触发电路,二、同步电压为锯齿波的触发电路
15、,输出可为双窄脉冲，也可为单窄脉冲； 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节。,脉冲的形成 与放大,锯齿波的形成和脉冲移相,同步环节,强触发,脉冲的形成 与放大,锯齿波的形成和脉冲移相,同步环节,强触发,双窄脉冲形成,脉冲形成与放大环节： V4、V5 脉冲形成 V7、V8 脉冲放大 脉冲形成过程： 1) uco=0时，V4截止。V5导通。V7、V8处截止，无脉冲输出。电容C3充电至电容两端电压接近2E1(30V)；,图7.14 脉冲的形成与输出电路,2) uco 0.7V 时，V4导通，A点电位由+E1(+15V) 1.0V左右，由于电容C
16、3两端电压不能突变，所以V5基极电位 约-2E1(-30V)， V5立即截止。V5集电极电压由-E1(-15V) +2.1V(VD6 、V7、V8 三个管压降），V7、V8导通，开始输出触发脉冲。 3)电容C3放电和反向充电，使V5基极电位 ，直到ub5-E1(-15V)，V5又重新导通。使V7、V8截止，输出脉冲终止。 结论：脉冲前沿由V4导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数R11C3有关;,锯齿波的形成和脉冲移相环节 锯齿波电压形成采用恒流源电路，由V1、V2、V3和C2等元件组成。 V1、VS、RP2和R3为一 恒流源电路。,工作原理： V2截止时，恒流源电流I1c对电容C2充电，调节RP2，即改变C2的恒定
