三相整流电路.

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1、2.2 三相可控整流电路 2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电三相半波可控整流电 路路 2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电三相桥式全控整流电 路路 1 2.2 三相可控整流电路引 言 v交流测由三相电源供电。 v负载容量较大，或要求直流电压脉动较小 、容易滤波。 v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 2.2.1 三相半波可控整流电 路 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 。 图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接 法电

2、阻负载时的电路及a =0时的波形 1)电阻负载 自然换相点： 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a的起点，即a =0。 b) c) d) e) f) u2 R id uaubuc =0 O wt1wt2wt3 uG O ud O O u ab u ac O i VT 1 u VT 1 wt wt wt wt wt a) 3 2.2.1 三相半波可控整流电 路 a =0时的工作原理分析 变压器二次侧a相绕组和晶闸管 VT1的电流波形为例。 晶闸管的电压波形，由3段组成 。 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a

3、 =0时的波形 =30的波形（图2-13） 特点：负载电流处于连续和断 续之间的临界状态。 30的情况（图2-14 ） 特点：负载电流断续，晶闸管 导通角小于120 。 b) c) d) e) f) u2 uaubuc =0 O wt1wt2wt3 uG O ud O O uabuac O iVT 1 uVT 1 wt wt wt wt wt a) R 4 2.2.1 三相半波可控整流电 路 （2-18） 当a=0时，Ud最大，为 。 (2-19) 整流电压平均值的计算 a30时，负载电流连续，有： a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有： 5 2.2.1 三相半波可控整流电 路

4、Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示 。 图2-15 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载 6 2.2.1 三相半波可控整流电 路 负载电流平均值为 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值 ，即 晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即 （2-20） （2-21） （2-22） 7 2.2.1 三相半波可控整流电 路 2）阻感负载 图2-16 三相半波可控整流电路，阻 感负载时的电路及 =60时的波形 特点：阻感负载，L值很大 ，id波形基本平直。 a30时：整流电压波形与 电阻负载时相同。 a30

5、时（如a=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， ud波形中出现负的部分。 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。 阻感负载时的移相范围为 90。 ud ia uaubuc ib ic id u ac O wt O wt O O wt O Owt wt wt 8 2.2.1 三相半波可控整流电 路 数量关系 由于负载电流连续， Ud可由式（2-18）求出，即 Ud/U2与a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， Ud/U2与a的关系将介于曲线 1和2之间，曲线3给出了

6、这 种情况的一个例子。 图2-15 三相半波可控整流电路 Ud/U2随a变化的关系 1电阻负载 2电感负载 3电阻电感负载 9 2.2.1 三相半波可控整流电 路 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值 为 晶闸管的额定电流为 晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线 电压峰值 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。 （2-23） （2-24） （2-25） 10 VT1导通 a R A NK VT2不 导通 b L 晶闸管最大正向电压峰值 2.2.1 在30时，如图所示，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管 并不关断，此时下一相晶闸管承受的正向电压将成为变

7、压器二次线电压 ，因而晶闸管所承受的最大正向电压也等于变压器二次线电压峰值 。 11 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 三相桥是应用最为广泛的整流电 路 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） 图2-17 三相桥式 全控整流电路原理图 导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6 12 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 1）带电阻负载时的工作情况 当a60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 波形图： a =0 （图218 ） a =30 （图219）

8、 a =60 （图220） 当a60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不 能出现负值 波形图： a =90 （ 图221） 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 13 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 晶闸管及输出整流电压的情况如表21所示 时 段IIIIIIIVVVI 共阴极组中导通 的晶闸管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共阳极组中导通 的晶闸管 VT6VT2VT2VT4VT4VT6 整流输出电压udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 请参照图218 14 2

9、.2.2 三相桥式全控整流电 路 （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。 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，且不 能为同1相器件。 15 2.2.2 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

10、 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发（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。 三相桥式全控整流电路的特点 16 触发脉冲 17 a60时（a =0 图222；a =30 图223） 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 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 2) 阻感负载时的工作情况 主要 包括 a 60时（ a =90图224） 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。 带

11、阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相 范围为90 。 区别在于：得到的负载电流id波形不同。 当电感足够大的时候， id的波形可近似为一条水平线。 18 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 3) 定量分析 当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻 负载a60时）的平均值为： 带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为： 输出电流平均值为 ：Id=Ud /R （2-26） （2-27） 19 2.2.2 三相桥式全控整流电 路 当整流变压器为图2-17中所示采用星形接法，带阻感 负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其 有效值为： （2-28） 晶闸管电压、电流等的定量分析与

12、三相半波时一致。 接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路 工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流 波形均相同。 仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为： （2-29） 式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。 20 ik=ib是逐渐增大的， 而ia=Id-ik是逐渐减小的。 当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1 关断,换流过程结束。 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影 响，该漏感可用一个集中的电感LB表示。 现以三相半波为例，然后将其结论推广。 VT1换相至VT2的过程： 因a、b两相均有漏感，故ia、 ib均

13、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。 图2-25 考虑变压器漏感时的 三相半波可控整流电路及波形 ud id wtO wtO g iciaibiciaId uaubuc 21 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g表示 。 换相过程中，整流电压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。 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。 （2-30） （2-31） 22 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 换相重叠角g的计 算 由上式得： 进而得出： （2-32） （

14、2-33） （2-34） 23 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 由上述推导过程，已经求得 ： 当 时， ，于是 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90时， 越小g 越大。 （2-35） （2-36） 24 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影 响 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 表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算 注：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； 三相桥等效为相电压等于 的6脉波整流电路， 故

15、其m=6，相电压按 代入。 25 2.3 变压器漏感对整流电路 的影响 变压器漏感对整流电路影响的一些结论 : 1） 谐波 重联结电路的顺序控制 流装置的主要用途之一。 的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路 的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥 式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念 ，掌握同步电压信号的选取方法 。 出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值Ud降低。 整流电路的工作状态增多。 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，成为干扰源。 26 图2-13 三相半波可控整流电路，电 阻负载， a=