电力电子技术电力电子技术第二章第二章 三相相控整流电路三相相控整流电路电力电子技术第二章三相相控整流电路2.1三相半波相控整流电路2.2三相桥式相控整流电路2.3整流电路的换相压降2.4晶闸管的保护与容量扩展2.5晶闸管相控整流电路（实验）电力电子技术2.0三相相控整流电路引言使用场合：负载容量较大（通常4kw以上），要求直流电压脉动较小，交流测由三相电源供电三相相控整流电路形式：三相半波、三相桥式、双反星形等，其中：三相半波相控整流电路是最基本的组成形式；三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路电力电子技术三相半波相控整流电路一、三相半波不可控整流电路一、三相半波不可控整流电路电路图及波形如图所示由三相变压器供电，表达式为：图图2-1三相半波不可控整流电路三相半波不可控整流电路及波形及波形电力电子技术n工作过程：整流二极管导通的条件是 如：对于VD1t1t2: A相的瞬时电压值最高；VD1导通；A点K点电位相等，VD2和VD3承受的是反向压降，无法导通；负载电压为： ud =ua导通角度：120图图2-1三相半波不可控整流电路三相半波不可控整流电路及波形及波形电力电子技术n工作过程：t2t3: B相电压最高，VD2导通 导通角度：120负载电压为ubt3t4: C相电压最高，VD3导通 负载电压为uc导通角度：120图图2-1三相半波不可控整流电路及波形三相半波不可控整流电路及波形电力电子技术二级管二级管VD1的电压波形的电压波形uVD1：VD1导通期间：为一管压降，uVD1=0VD2导通期间：uVD1=ua-ub=uab，为线电压最大反向电压为： 。
VD3导通期间：为另一段线电压uac图图2-1三相半波不可控整流电路及波形三相半波不可控整流电路及波形电力电子技术由以上分析：1.只有与阳极电压最高的一相相连的整流管导通2.按电源相序VD1、VD2、VD3轮流导通，且导通时间为120o 3.负载Rd上得到的电压为三相二次相电压波形正半周包络线4.4.自自然然换换相相点点：变压器二次相电压正半周相邻波形的交点即t1、t2、t3、电力电子技术负载直流平均电压值为：电力电子技术电路结构：晶闸管代替二极管；三相半波不可控整流电路，相当于可控整流电路a=0 时的工作情况电路及波形图三相半波相控整流电路二、三相半波可控整流电路二、三相半波可控整流电路电阻负载电阻负载电力电子技术030 时的波形特点：负载电流断续，晶闸管导通角减小= 150- a小于120 图2-2-2 三相半波可控整流电路，电阻负载，a =60时的波形 3030时，负载电流断续，晶闸管导通角减小， 此时电压平均值电压平均值： 当a=150时，Ud为0，移相范围为 0150电力电子技术图2-3-1 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =30时的波形阻感负载，且L值很大，id 波形基本平直。
3030 时时时时电压波形与电阻负载时相同电流波形基本为一直线二、三相半波可控整流电路二、三相半波可控整流电路-阻感负载阻感负载电力电子技术图2-3-2 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60时的波形u2过零时，由于L的作用，id 近似直线，VT1不会自动关断负负负负载载载载电电电电压压压压u ud d波波波波形形形形( (黑黑黑黑色色色色) )出出出出现负的部分现负的部分现负的部分现负的部分直到VT2的触发脉冲到来，换流后由VT2导通向负载供电(图中青色部分)VT1承受反压而关断三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路-阻感负载阻感负载a 30时电力电子技术图2-3-2 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60时的波形id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线晶闸管导通角度为120三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路-阻感负载阻感负载 a 30时电力电子技术数量关系数量关系负载侧直流电压Ud（2-4）当a=90时，Ud=0；此时电压波形正负面积相等，所以大电感负载时，触发脉冲移相范围为090电力电子技术数量关系数量关系晶闸管电流的有效值为：流过晶闸管的平均电流为：输出电流的平均值：Id =Ud / Rd电力电子技术三、共阳极接法三相半波可控整流电路三、共阳极接法三相半波可控整流电路电路及波形图如下，接法与共阴极类似；图2-5 共阴极、共阳极三相半波可控整流电路电力电子技术三、共阳极接法三相半波可控整流电路三、共阳极接法三相半波可控整流电路工作情况：在电源负半周期工作，注意 的起始位置；特点：可以与共阴极接法的电路结合起来使用，从而在电源正负周期时，都能够工作-即三相桥式整流电路。
图2-5 共阳极三相半波可控整流电路及波形图2022/5/2822电力电子技术电力电子技术第二章第二章整流电路整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电力电子技术上节内容回顾n三相半波可控整流电路nThree-phase half-wave controlled rectifier（一）电阻性负载电压电流波形图直流输出电压的计算（二）大电感负载电压电流波形图电压平均值的计算电力电子技术三相半波可控整流电路nResistive load, =0n公共阴极，阳极电位最高的一相导通电力电子技术Resistive loadn= 30 电力电子技术Resistive loadn= 60 电力电子技术Inductive load, L is large enough 3030 电感性负载有哪些？电力电子技术Inductive load, L is large enough 3030 电力电子技术a 30时，电阻负载电阻负载/电感负载电感负载电压波形均连续连续，有： n整流电压平均值的计算（整流电压平均值的计算（1）电力电子技术a 30时 n整流电压平均值的计算（整流电压平均值的计算（2） 电阻负载，电阻负载，波形断续波形断续 电感电感负载，电压波形负载，电压波形连续电力电子技术n 电阻负载，电阻负载，波形断续波形断续 电力电子技术电感电感负载，电压波形负载，电压波形连续电流波形及相关参数计算请自行复习。
电流波形及相关参数计算请自行复习电力电子技术 学习方法学习方法1波形分析法：波形分析法：学会利用波形分析来分析桥式整流电路工作原理2分析计算法：分析计算法：电路中各电量的计算要通过工作原理分析来推导 3对比法：对比法：将各种电路波形和工作原理对比分析4讨论分析法：讨论分析法：要学习与他人讨论分析问题，并了解其他同学的学习方法和学习收获，提高学习效率电力电子技术本节内容：本节内容：不同负载时：不同负载时：电路结构电路结构工作原理工作原理波形分析波形分析相关计算相关计算2.2 2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电力电子技术2.2 2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相半波电路三相半波电路 共共阴阴极极组组共共阳阳极极组组电力电子技术2.2 2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路组合在一起，当参数一致时组合在一起，当参数一致时( (负载、晶闸管负载、晶闸管 控制角等控制角等) )两组的电流大小、波形相同，方向相反两组的电流大小、波形相同，方向相反零线电流为零线电流为0 0，可以去除；即形成了桥式整流电路可以去除；即形成了桥式整流电路变压器：正负半周均有电流，利用率提高，无直流分量变压器：正负半周均有电流，利用率提高，无直流分量图图2-6 三相半波电路串联形成桥式电路三相半波电路串联形成桥式电路电力电子技术1.带电阻负载带电阻负载 a =0时的工作情况时的工作情况晶闸管晶闸管二极管二极管相当于触发角相当于触发角 =0共共阴阴极组（上）极组（上）阳极电压瞬时值最阳极电压瞬时值最高高的一的一个导通；个导通；共共阳阳极组：阴极电压最极组：阴极电压最低低的的导通导通任意时刻，共阳和共阴极组任意时刻，共阳和共阴极组中中各有一个各有一个导通导通负载上的电压为一线电压负载上的电压为一线电压图2-6-1 三相桥式整流电路电力电子技术导通顺序导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6电力电子技术图图2-6-2三相电路三相电路相电压与线电压向量关系相电压与线电压向量关系及波形及波形电力电子技术图2-6-3 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 0时的输出电压波形工作过程分析电力电子技术图2-6-3 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 0时的输出电压波形工作过程分析电力电子技术图2-6-3 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 0时的输出电压波形工作过程分析电力电子技术图2-6-3 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 0时的输出电压波形工作过程分析ud电力电子技术晶闸管导通情况及输出整流电压值时 段IIIIIIIVVVI共阴极组VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub = uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb表2-1晶闸管导通情况电力电子技术VT1仅在第工作区间导通？每周期导通非导通期间，承受电压晶闸管电流、电压波形晶闸管电流、电压波形三相桥式全控整流电路的特点三相桥式全控整流电路的特点（1）2个晶闸管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同一相的器件（2）对触发脉冲的要求： 按VTVT1 1-VT-VT2 2-VT-VT3 3-VT-VT4 4-VT-VT5 5-VT-VT6 6的顺序，相位依次差60 共阴极组VTVT1 1、VTVT3 3、VTVT5 5的脉冲依次差120 共阳极组VTVT4 4、VTVT6 6、VTVT2 2也依次差120 同一相的上下两个桥臂 即VTVT1 1与与VTVT4 4，VTVT3 3与与VTVT6 6， VTVT5 5与与VTVT2 2，脉冲相差180。
（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）需要保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲宽脉冲触发双脉冲触发（图2-7c）可采用两种方法（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晶闸管一周期中有1200处于通态，2400处于断态电阻负载时，导通时的电流波形与相应时段的ud波形相同电力电子技术带电阻负载带电阻负载a 为不同值时的工作情况为不同值时的工作情况当当a 60 时时，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2-6-3）a =30（图2-6-4）a =60（图2-6-5）电力电子技术图2-6-3三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =0时的波形a = 300晶闸管起始导通时刻推迟了30每一段导通晶闸管的编号仍符合表2-1的规律区别在于：区别在于：1.组成ud的每一段线电压推迟3002.ud平均值降低图2-6-4三相桥式全控整流电路带电阻负载a =300时的波形a = 600ud波形中每段线电压的波形继续向后移，平均值降低 a = 600 时Ud出现了零点图2-6-5三相桥式全控整流电路带电阻负载a =600时的波形a 60 时，ud波形每60中有一段为零；ud0时，id0 iVT0 时，晶闸管关断，则ud为零，波形ud不会出现负值。
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图2-6-5三相桥式全控整流电路带电阻负载a =900时的波形a 60 时时电力电子技术2.2 2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路小结电阻负载小结电阻负载 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，也连续当a60 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a 角的移相范围是120图2-7三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0时的波形a =0负载电流为一直线晶闸管VT1导通段，iVT1波形由负载电流id波形决定iVT1波形与ud波形不同，为一矩形波2 。