2.2三相可控整流电路.doc

2.2 三相可控整流电路 负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时用 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2.2.1 三相半波可控整流电路1. 电阻负载图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 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 a =0时的工作原理分析假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不可控整流电路此时，相电压最大的一个所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压一周期中，在wt1wt2期间，VD1导通，ud=ua 在wt2wt3期间， VD2导通，ud=ub 在wt3 wt4期间，VD3导通，ud=uc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变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量 晶闸管的电压波形，由3段组成：第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压增大a值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应地发生变化 a=30时的波形 负载电流处于连续和断续之间的临界状态图2-13 三相半波可控整流电路，电阻负载，a =30时的波形 a30的情况特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120图2-14 三相半波可控整流电路，电阻负载，a =60时的波形电阻负载时a角的移相范围为150 整流电压平均值的计算（1）a30时，负载电流连续，有 （2-18）当a=0时，Ud最大，为 。（2）a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有： （2-19）Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。负载电流平均值为 （2-20）图2-15 三相半波可控整流电路Ud/U2与a 的关系晶闸管承受的最大反向电压，由图2-13e不难看出为变压器二次线电压峰值，即 （2-21）由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即 （2-22）2. 阻感负载 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 a 30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，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断ud波形中出现负的部分阻感负载时的移相范围为90 数量关系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，则当a30后，ud中负的部分减少， Ud略为增加，Ud/U2与a的关系将介于曲线1和2之间变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 （2-23）晶闸管的额定电流为 （2-24）晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值 （2-25）图2-16中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 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2.2.2三相桥式全控整流电路应用最为广泛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）编号：1、3、5，4、6、2图2-17 三相桥式全控整流电路原理图1. 带电阻负载时的工作情况 a =0时的情况假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析对于共阴极阻的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通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图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载a =0时的波形从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1 - ud2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看， ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络线表2-1 三相桥式全控整流电路电阻负载a=0时晶闸管工作情况时 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ud ua-ub=uab ua-uc=uac ub-uc=ubc ub-ua=uba uc-ua=uca uc-ub=ucb 三相桥式全控整流电路的特点（1） （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（2） （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（3） （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） （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 另一种方法是双脉冲触发（常用）（5） （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图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载a =30时的波形 a=30时的工作情况从wt1开始把一周期等分为6段，ud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合表2-1的规律区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30变压器二次侧电流ia波形的特点：在VT1处于通态的120期间，ia为正，ia波形的形状与同时段的ud波形相同，在VT4处于通态的120期间，ia波形的形状也与同时段的ud波形相同，但为负值。 a=60时工作情况 ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。a=60时ud出现为零的点图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载a =60时的波形图2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载a =90时的波形 小结当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1202阻感负载时的工作情况 a60时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等都一样区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =0时的波形图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载a =30时的波形 a 60时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，而阻感负载时，由于电感L的作用，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。图2-24 三相桥式整流电路带阻感负载，a =90时的波形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： （2-26）带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为： （2-27）输出电流平均值为 Id=Ud /R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，为正负半周各宽120、前沿相差