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1、目录1.引言 12.原理 13、触发脉冲 54 、保护电路 55、应用举例 96、简单的仿真 107、小结11参考文献 12三相桥式全控整流电路1引言整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀 等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用 于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用 是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔 离
2、（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整 流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、 三相桥式全控整流电路等。2原理其原理图如图1所示。2f 2f 2f图i三相桥式全控整流电路原理图习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极 连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管 按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相 电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为V
3、T4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序 为 VT1 - VT2 - VT3 - VT4 - VT5 - VT6 o1）、整流电路的负载为阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相 当于晶闸管触发角a=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压 值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者 说负得最多）的一个导通。这样，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，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。03七d03 -tr doI VTi图2反电动势a=0o时波形d=
4、t i i ii imiiv ： v: Vi； IIIIIII1 U-afc1 Ll-ac 1 Ubo-1 Uba1 Llca Ucb i Uab Ua=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形 的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析u的 d 波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器 二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压u为相电压在正半周的 d 1包络线；共阳极组导通时，整流输出电压u为相电压在负半周的包络线，总的整流输出d 2电压u二u -u是两条包络线间的差值，
5、将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半d d 1 d 2 周的包络线。直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的 相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流 电压 u 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压 u 波形为线电 dd 压在正半周的包络线。由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大，电感对电流变化有抗拒作用。流过 电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势Li,它的极性事阻止电流变化的。当电 流增加时，它的极性阻止电流增加，当电流减小时，它的极性反过来阻止电流减小。电感 的这种作用使得电流波形
6、变得平直，电感无穷大时趋于一条平直的直线。为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为6段，每段为60o，如 图2所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表可见， 6个晶 闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。表1三相桥式全控整流电路电阻负载a=0o时晶闸管工作情况时段IIIIIIIVV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u - uabu - uacu - ubcu - ubau - ucau - ucbud=uab=uac=ubc= uba=uca=u
7、cb2）、图3给出了 a=30o时的波形。从 角开始把一个周期等分为6段，每段为60。与t10o时的情况相比，一周期中u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 d合表1的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了 30。，组成u的每一段线电压因此d推迟 30o， u 平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变 d压器二次侧a相电流i的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，i为正， aa由于大电感的作用，i波形的形状近似为一条直线，在VT4处于通态的120o期间，i波形 aa的形状也近似为一条直线，但为负值。did2 *iL_d; I ： ii
8、 inriivivi vi :1；IIIIIIIIIII1 Uab1 Llac 1 LJbc1 Uba Uca Llob B Uah1 UaCj1111 1t I jf II jf”髯忒比j /、z讪#IM和#V /z中* f玉产J?X 岸 * X I、KSr*-771 j uJ I g._/ I / | / jJ KJ fi 壬J* I / j jflJ ti电lJLo1111:I11111i013 i cl图3 a=30o时的波形3）、由以上分析可见，当a60o时，如a=90o时电感负载情况下的工作波形如图4所示，u平均值继续降低，由于电感的存在延迟了 VT的关断时刻，使得udd的值出现负
9、值，当电感足够大时，u中正负面积基本相等，u平均值近似为零。这说明带dd阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的a角的移相范围为90度。且触发角的范围a0o,180。若为电阻负载时，当a60o时，u波形不连续。dd计算公式：1、电阻负载当a60o时:2阻感负载T+a 6U sinotd(st)= 2.34Ua22兀6U sinstd(st)= 2.34U兀2:a+一3U = 2.34U cos ad2cos a1 + cos%4NUbUca1 r1N-、01uf 1MM1J13 tdz *4UrtIIII ill：III：1V :v:VI：IIIIIIIIa-IWI Al/ou宵J岩丄X图4尸9
10、0o时的波形| ；Ub；Uac|Ubc；Uba；Uca| Ucb；Uab U/ 1/ I K z I Z iJ U-SrM 13 t3、触发脉冲根据晶闸管的特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触 发角的大小。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证 同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸 管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60。（一般80o -100。）。 脉宽一般为20。-30。，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率 小。宽脉冲的触发电路虽可少输出一半脉冲，但为
11、了不使脉冲变压器饱和，需将铁芯体积 做的很大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对晶闸管串联使用不利。虽 可用去磁绕组改善这种情况，但有使触发电路复杂化。因此常使用双窄脉冲触发。4、保护电路较之电工产品，电力电子器件承受过电压、过电流的能力要弱得多，极短时间的过电压和过电流就会导致器件永久性的损坏。因此电力电子电路中过电压和过电流的保护装置是必不可少的，有时还要采取多重的保护措施。1)、过电压保护电源侧过电压电力电子设备一般都经变压器与交流电网连接，电源变压器的绕组与绕 组、绕组与地中间都存在着分布电容，如图5所示。图5交流则过电压变压器一般为降压型，即电源电压u高于变压器次级电压。
12、电源开关断开时，初、次级绕 组均无电压，绕组间分布电容电压也为0，当电源合闸时，由于电容两端电压不能突变， 电源电压通过电容加在变压器次级，使得变压器次级电压超出正常值，它所连接的电力电 子设备将受到过电压的冲击。在进行电源拉闸断电是也会造成过电压，在通电的状态将电源开关断开使激磁电流从 一定得数值迅速下降到0,由于激磁电感的作用电流的剧烈变化将产生较大的感应电压， 因为电压为Ldi/dt，在电感一定得情况下，电流的变换越大，产生的过电压也越大。这个 电压的大小与拉闸瞬间电流的参数值有关，在正弦电流的最大值时断开电源，产生的di/dt 最大，过电压也就越大。可见，合闸时出现的过电压和拉闸时出现
13、的过电压其产生的机理 是完全不同的。在电力电子设备的负载电路一般都为电感性，如果在电流较大时突然切除负载，电路中会 出现过电压，熔断器的熔断也会产生过电压。另外电力电子器件的换相也会使电流迅速变 化，从而产生过电压。上述过电压都发生在电路正常工作地状态，一般叫做操作过电压。 雷击和其他电磁感应也会在电力电子设备中感应出过电压，这类过电压发生地时间和幅度 的大小都是没有规律的，是难以预测的。对于上面的这些过电压，我们可以采用下面的措施进行保护：(1)阻容保护过电压幅度一般都很大，但是其作用时间一般却都是很短暂的，即点电压的能量并 不是很大的。利用电容两端的电压不能突变这一特点，将电容器并联在保护对象的两端，可以达到过电压保护的目的，这种保护方式叫做阻容保护。起保护作用的电容一般都与电阻串联，这样 可以在过电压给电容充电的过程中，让电阻消耗过电压的能量，还可以限制形成的寄生的 震荡。图6为电源侧阻容保护原理图。图（a）为单相阻容保护电路，图（b）和图（c）为 三相阻容保护电路，RC网络连接成星型，如图（b）,也可以连接成三角型，如图（c）。电 容越大对过电压的吸收作用越明显。图6阻容保护在图7中，图（a）为单相阻容保护，阻容网络直接接在电源端，吸收电源过电压。图（b）为接线形式为星
