三相整流理论

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1、2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路12.2 三相可控整流电路三相可控整流电路引言引言交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。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 。22.2.1 三相半波可控整流电路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阻负载时的电路及a =0时

2、的波形 1)电阻负载电阻负载自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，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)u2Riduaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)32.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a =0 时的工作原理分析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 =0时的波形 =30 的波形（的波形（图2-13） 特点：负

3、载电流处于连续和断续之间的临界状态。 30 的情况（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)u2uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R42.2.1 三相半波可控整流电路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：52.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。图2-15 三

4、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62.2.1 三相半波可控整流电路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）72.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2）阻感负载）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a =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时（如a=60时的波形如图2-16所示）。u2过零时，VT1

5、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。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt82.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路数量关系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

6、电感负载92.2.1 三相半波可控整流电路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）10VT1导通导通 aRANKVT2不不导通导通 bL晶闸管最大正向电压峰值晶闸管最大正向电压峰值2.2.1在在 3030时时，如如图图所所示示，当当导导通通一一相相的的相相电电压压过过零零变变负负时时，该该相相晶晶闸闸管管并并不不关关断断，此此时时下下一一相相晶晶闸闸管管承承受受的的正正向向电电压压将将成成为为变变压压器器二

7、二次次线线电电压压，因因 而而 晶晶 闸闸 管管 所所 承承 受受 的的 最最 大大 正正 向向 电电 压压 也也 等等 于于 变变 压压 器器 二二 次次 线线 电电 压压 峰峰 值值 。112.2.2 三相桥式全控整流电路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共阴阴极极组组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共共阳阳极极组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 VT5VT6122.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时

8、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） 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120132.2.2 三相桥式全控整流电路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=ua

9、bua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb 请参照图218142.2.2 三相桥式全控整流电路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与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180。 三相桥式全控整流电路的特点特点（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。152.2.2 三相桥式全控整流电路三相

10、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 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特点16触发脉冲17a60 时时（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三相桥式全控整流电路2) 阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况主要包括a 6

11、0 时（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。182.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3) 定量分析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）192.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式

12、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。20ik=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变压器漏感对整流电路的影响考虑包括变压器漏感在

13、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udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca212.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响换相重叠换相重叠角角换相过程持续的时间，用电角度g 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

14、平均值降低的多少。（2-30）（2-31）222.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响换相重叠角g g的计算由上式得：进而得出：（2-32）（2-33）（2-34）232.3 变压器漏感对整流电路的影响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 g 随其它参数变化的规律： （1） Id越大则g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 当 90 时， 越小g g 越大。（2-35）（2-36）242.3 变压器漏感对整流电路的影响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变压器漏抗对各种整流电路的影响 电路形式单相全波

15、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，故其m=6，相电压按 代入。252.3 变压器漏感对整流电路的影响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变压器漏感对整流电路影响的一些结论:1） 谐波谐波重联结电路的顺序控制重联结电路的顺序控制流装置的主要用途之一。4)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

16、 。出现换相重叠角g 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图图2-13 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载， a a=30=30 时的波形时的波形a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac27图图2-14 三相半波可控整流电路，电阻负载， a a=60时的波形

17、wwttwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT128图图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a=0=0 时的波形时的波形wwwwu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OtOtOtOta = 0iVT1uVT129图图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 30 = 30 时的波形时的波形wwwwud1ud2a = 30iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacub

18、cubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT130图图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负三相桥式全控整流电路带电阻负载载a a= 60 = 60 时的波形时的波形wwwa = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtwt1OtOtuVT131图图2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 90 = 90 时的波形时的波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcuba

19、iVT132图图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a= 0 = 0 时的波形时的波形ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOuaa = 0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT133图图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a= 30 = 30 时的波形时的波形ud1a = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc34图图2-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载a a= = 90 90 时的波形时的波形a = 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT135