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毕业设计196锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路
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电器电子毕业设计论文
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毕业设计196锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路,电器电子毕业设计论文
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锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 1 一 .设计目的及要求 1.1 设计目的 1：进一步掌握晶闸管相控整流电路的组成、结构、工作原理； 2：重点理解移相电路的功能、结构、工作原理； 3：理解同步变压器的功能。 1.2 设计要求 1：根据课题正确选择电路形式； 2：绘制完整电气原理图（包括主要电气控制部分）； 3：详细介绍整体电路和各功能部件工作原理并计算各元、器件值； 4：编制使用说明书，介绍适用范围和使用注意事项。 二 .三相晶闸管全控整流电路的触发电路设计方案的选择 对于三相晶闸管全控整流电路的触发电路可用锯齿波移相电路 触发，也可用单片机电路来触发，还可用 PLC电路来触发。 还可以用集成电路来触发，但由于锯齿波电路输出的为直流电压信号，且触发信号有足够的功率及脉冲有一定的宽度，脉冲的前沿较陡。故我们选择锯齿波移相触发电路来作为三相晶闸管全控整流电路的触发电路。 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 2 三 . 三相晶闸管全控整流电路原理说明 3.1 主电路原理说明 图 1 三相桥式相控整流电路主电路 三相全控桥式整流电路由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路 （ 共阴极接法 的 3 个晶闸管 依次编号为 VT1， VT3， VT5） 和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路 （ 共阳极接法的 接在一起的 3 个晶闸管 VT4， VT6， VT2）串联而成 如图 1 所示。因此，整流输出电压的平均值 Ud 为三相半波整流时的两倍，在大电感负载时为 式中 U2l 为变压器次级线电压有效值。 与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电压的要求降低一半； 若输入电压相同，则输出电压 Ud 比三相半波可控整流时高一倍。另外， 由于共阴极组在电源电压正半周时导通，流经变压器次级绕组的电流为正；共阳极组在电压负半周时导通， 流经变压器次级绕组的电流为负，因此在一个周 期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。 c i sUUUU d 2122 35.1c o s34.2c o s17.12 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 3 3.1.1 带电阻负载时的工作情况 图 2 三相桥式相控整流电路带电阻性负载电路 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 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 。 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 。 （ 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） ud 一周期脉动 六 次，每次脉动的波形都一样，故该电路为 六 脉波整流电路 。 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 4 表 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 I II III IV V VI 共阴极组中导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共阳极组中导通的晶闸管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流输出电压 Ud Ua-Ub= Ua-Uc=Uac Ub-Uc=Ubc Ub-Ua=Uba Uc-Ua=Uca Uc-Ub=Ucb 图 3 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =0 时的波形 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 5 （ 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）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 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 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 图 4三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =30 时的波形 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 6 波形的形状与同时 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 5 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =60 时的波形 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 7 由此可见： 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 6 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =90 时的波形 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 8 3.1.2 阻感负载时的工作情况 图 7 三相桥式相控整流电路带阻感性负载电路 图 8 三相全控桥式整流电路大电感负载 =0时的波形 (a) 输入电压； (b) 晶闸管的导通情况； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压；(e) 变压器次级电流及电源线电流； (f) 晶闸管上的电压 0u2 uaubucua 0 t( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 )( a )导通管( b )V1V3V5V1V2V6V4V2V6nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 9 图 8 三相全控桥式整流电路大电感负载 =0时的 波形 (a) 输入电压； (b) 晶闸管的导通情况； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压；(e) 变压器次级电流及电源线电流； (f) 晶闸管上的电压 t t t t0000iaibiabuV1uabuac( e )( f )0ugug1ug3ug5ug1ug6ug2ug4ug60ug t t t0uduabuacubcubaucaucbuab( c )( d )g1u g3u g2u g5u g6u g4u nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 10 为分析方便，把一个周期分为 6段，每段相隔 60。在第 (1)段期间 a相电位 ua最高，共阴极组的 V1被触发导通， b相电位 ub最低，共阳极组的 V6被触发导通，电流路径为 ua V1 R(L) V6 ub。变压器 a、 b两相工作，共阴极组的 a 相电流 ia 为正，共阳极组的 b 相电流 ib 为负，输出电压为线电压 ud=uab。 在第 (2)段期间， ua 仍最高， V1 继续 导通，而 uc 变为最负，电源过自然换流点时触发 V2导通， c相电压低于 b相电压， V6因承受反压而关断，电流即从 b 相换到 c 相。这时电流路径为 ua V1 R(L) V2 uc。变压器 a、 c 两相工作，共阴极组的 a 相电流 i 为正，共阳极组的 c 相电流 ic 为负，输出电压为线电压 ud=uac。 在第 (3)段期间， ub 为最高，共阴极组在经过自然换流点时触发 V3 导通，由于 b 相电压高于 a 相电压， V1 管因承受反压而关断， 电流从 a 相换相到 b 相。 V2 因为 uc 仍为最低而继续导通。这时电流路径为 ub V3 R(L) V2 uc。变压器 b、 c 两相工作，共阴极组的 b相电流 ib 为正，共阳极组的 c 相电流 ic 为负，输出电压为线电压 ud=ubc。以下各段依此类推，得到在第 (4)段时输出电压 ud=uba；在第 (5)段时输出电压 ud=uca；在第 (6)段时输出电压 ud =ucb。以后则重复上述过程。由以上分析可知，三相全控桥式整流电路晶闸管的导通换流顺序是： V6 V1 V2 V3 V4 V5 V6。电路输出电压 ud的波形如 上 图 8(d)所示。 由以上分析可看出如下几点： (1) 三相全控桥式整流电路在任何时刻必须保证有两个不同组的晶闸管同时导通才能构 成回路。换流只在本组内进行， 每隔 120换流一次。 由于共阴极组与共阳极组换流点相隔 60，所以每隔 60有一个元件换流。 同组内各晶闸管的触发脉冲相位差为 120，接在同一相的两个元件的触发脉冲相位差为 180， 而相邻两脉冲的相位差是 60。 元件导通及触发脉冲情况如图 8(b)、 (c)所示。 (2) 为了保证整流装置启动时共阴与共阳两组各有一个晶闸管导通或电流断续后能使关断的晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。采用宽脉冲（必须大于 60、小于 120， 一般取 80 100）或双窄脉冲（在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次， 两次脉冲间隔为60）都可达到上述目的。 采用双窄脉冲触发的方式示于图 8(c)中。 双窄脉冲触发电路虽然复杂， 但可减小触发电路功率与脉冲变压器体积， 所以较多采用。 (3) 整流输出电压 ud由线电压波头 uab、 uac、 ubc、 uba、 uca和 ucb组成，其波形是上述线电压的包络线。可以看出， 三相全控桥式整流电压 ud 在一个周期内脉动 6次，脉动频率为 300 Hz， 比三相半波大一倍（相当于 6相）。 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 11 (4) 图 8(e)所示为流过变压器次级的电 流和电源线电流的波形。由图可看出，由于变压器采用 /Y接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波， 更 接近正弦波，谐波影响小， 因此在整流电路中， 三相变压器多采用 /Y 或Y/接法。 (5) 图 8(f)所示为晶闸管所承受的电压波形。由图可看出， 在第 (1)、 (2)两段的 120范围内， 因为 V1导通，故 V1承受的电压为零；在第 (3) 、 (4)两段的 120范围内，因 V3导通，所以 V1管承受反向线电压 uab；在第 (5)、 (6)两段的 120范围内，因 V5 导通，所以 V1 管承受反向线电压 uac。同理也可分析其它管子所承受电压的情况。当 变化时，管子电压波形也有规律地变化。 可以看出，晶闸管所承受最大正、 反向电压均为线电压峰值， 即： (6) 脉冲的移相范围在大电感负载时为 0 90。 顺便指出， 当电路接电阻性负载时，当 60时波形断续， 晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断， 移相范围为 0 120。 (7) 流过晶闸管的电流与三相半波时相同， 电流的平均值和有效值分别为 ： 当 0时，每个晶闸管都不在自然换流点换流，而是后移一个 角开始换流，图 9、 10、 11 为 =30、 60、 90时电路的波形。 从图中可见，当 60时， ud 的波形均为正值，其分析方法与 =0时相同。当 60时， 由于电感 L的感应电势的作用， ud的波形出现负值，但正面积大于负面积，平均电压 Ud仍为正值。当 =90时，正、 负面积相等，输出电压 Ud =0。 26 UU VM ddVddVIIIII577.03/1)3/1(nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 12 图 9 三相全控桥式整流电路大电感负载 =30时的电压波形 ( a ) ( b ) ( c ) 0 u 2 =30 u a u b u c t 0 u d u ab u ac u ba u bc u ca u cb u ab t t 0 u V1 u ac u ab u ac nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 13 图 10 三相全控桥式整 流电路大电感负载 ( a ) ( b ) ( c ) 0 u 2 =60 u a u b u c t 0 u d u ab u ac u ba u bc u ca u cb u ab t t 0 u V1 u ac u ab u ac nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 14 图 11 三相全控桥式整流电路大电感负载 =90时的电压波形 3.1.3 定量分析 1、三相桥式全控整流电路参数计算 1）当 60时，负载电流连续，负载上承受的是线电压设其表达式为 ，在 内积分上 、下限为 和 。因此当控制角为时，整流输出电压的平均值为 tUu AB s in23 2 3 32 3 c o s34.2c o s63)(s i n631222323UUttdUU d ( a ) ( b ) ( c ) 0 u 2 =90 u a u b u c t 0 u d u ab u ac u ba u bc u ca u cb u ab t t 0 u V1 u ac u ab u ac nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 15 2）当 60时，负载电流不连续，整流输出电压的平均值为 晶闸管 承受的正、反向峰值最大电压为 ： 2、 大电感负载参数计算 在 0 90范围内负载电流连续，负载上承受的是线电压，设其表 达式为 ， 而线电压超前于相电压 30，在内 积分上 下限为 和 。因此当控制角为时： （ 0 90） 1） 负载电流平均值为 ： 式中 R 和 E 分别为负载中的电阻值和反电动势的值 。 三相全控桥式整流电路中，晶闸管换流只在本组内进行，每隔 120换流一次，即在电流连续的情况下，每个晶闸管的导通角 T=120。因此 1）流过晶闸管的电 流平均值和有效值为： 2） 流进变压器次级的电流有效值为 ： 3）晶闸管承受的最大电压为： 3c o s134.23c o s163)(s i n6312223UUttdUU d26UtUu AB s in23 2332 3c os34.2c os63)(s i n63/1222323UUttdUU d c o s34.2 2dddd RURUI dddTdT IIII 313 6 01 2 02 dddTT IIII 577.0312 35 2320 22 )()(2 1)(2 1 tdItdII dd26Udd II 816.032 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 16 3.2 同步信号为锯齿波的触发电路 原理说明 相控电路 指 晶闸管可控整流电路，通过控制触发角 a 的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小 。 为保证相控电路的正常工作，很重要的一点是应保证按触发角 a 的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。对于相控电路这样使用晶闸管的场合，也习惯称为触发控制，相应的电路习惯称为触发电路。 大、中功率的变流器对触发电路的精度要求较高，对输出的触发功率要求较大，故广泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多 。 泛应用的是晶体管触发电路，其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多 。 如图 12为 同步信号为锯齿波的触发电路 ，其 输出可为双窄脉冲（适用于有两个晶闸管同时导通的电路），也可为单窄脉冲 。电路结包括 三个基本环节：脉冲的形成与放大、锯齿波的形成和脉冲移相、同步环节。此外，还有强触发和双窄脉冲形成环节 。 图 12 同步信号为锯齿波的触发电路 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 17 3.2.1 锯齿波的形成和脉冲移相环节 1) 锯齿波形成 锯齿波形成电路由 Tl、 T2、 T3 和 C2等元件组成，其中 Tl、 DW、 RW2 和 R3为一恒流源电路。 T2截止时，恒流源电流 I1c 对电容 C2 充电，所以 C2两端电压 uc为 : Uc 按线性增长，既 T3的基极电位 Ub3线性增长。 当 T2导通时， 由于 R4阻值很小，所以 C2迅速放电， 使 ub3电位迅速降到零。当 T2 周期性地导通和关断时， ub3 便形成一锯齿波，同样 ue3 也是一个锯齿波电压， 如图 13所示。 图 13 同步信号为锯齿波的触发电路工作波形 tCIdtICu ccc 111nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 18 射极跟随器 T3的作用是减小控制回路的电流对锯齿波电压的影响。调节电位器 RW2，即改变 C2的恒定充电电流 I1c，可调节锯齿波斜率。 2) 同步移相环节初始位 T4基极电位由锯齿波电压 uh、控制电压 uco、直流偏移电压 up三者共同决定。 如果 uco=0， up为负值时， ub4点的波形由 uh+up确定。 当 uco为正值时， ub4点的波形由 uh+ up+uco确定。 ub4 电压等于 0.7V 后， T4 导通， T4 经过 M 点时使电路输出脉冲。之后ub4 一直被钳位在 0.7V。 M 点是 T4 由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前沿。 因此当 up为某固定值时，改变 uco便可改变 M点的时间坐标，即改变了脉冲产生的时刻，脉冲被移相。可见，加 up的目的是为了确定控制电压 uco=0时脉冲的初始相位。 对于三相全控桥接感性负载且电流连续时，脉冲初始相位应定在 =90o。 如果是可逆系统， 需要在整流和逆变状态下工作，要求脉冲的移相范围理论上为 180 （由于考虑 min 和 min，实际一般为 120 ），由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于 180 （例如 240 ）。此时令 uco=0，调节 up 的大小使产生脉冲的 M 点移至锯齿波 240 的中央（ 120 处），对应于 =90 的位置。 如 uco 为正值， M 点就向前移，控制角 90 ，晶闸管电路处于逆变状态。 T4极电位由锯齿波电压、控制电压 uco、直流偏移电压 up三者作用的叠加所定 。 如果 uco=0， up 为负值时， b4 点的波形由 uh+up 确定 。 当 uco 为正值时， b4点的波形由 uh+up + uco确定 。 M点是 V4由截止到导通的转折点，也就是脉冲的前沿 。 加 up的目的是为了确定控制电压 uco=0时脉冲的初始相位 。 在 三相全控桥 电路中， 接感性负载电流连续时，脉冲初始相位应定在a=90 ；如果是可逆系统，需要在整流和逆变状态下工作，要求脉冲的移相范围理论上为 180 （由于考虑 amin 和 min ，实际一般为 120 ），由于锯齿波波形两端的非线性，因而要求锯齿波的宽度大于 180 ，例如 240 ，此时，令 uco=0，调节 up的大小使产生脉冲的 M点移至锯齿波 240 的中央（ 120处），相应于 a=90 的位置。 如 uco为正值， M点就向前移，控制角 a90 ，晶闸管电路处于逆变状态。 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 19 3.2.2同步环节 同步环节是由同步变压器 TB和作同步开关用的晶体管 T2组成。 同步变压器 TB二次电压经二极管 D1间接加在 T2的基极上。当二次电压波形在负半周的下降段时， D1导通，电容 C1被迅速充电。因 O点接地为零电位，R 点 为负电位， Q 点电位与 R 点相近，故在这一阶段 T2 基极为反向偏置而截止。在负半周的上升段， 15V电源通过 R1给电容 C1反向充电，为电容反向充电波形，其上升速度比 波形慢，故 D1截止。 当 Q点电位达 1.4V时， T2导通， Q点电位被钳位在 1.4V。直到 TB二次电压的下一个负半周到来时， D1 重新导通， C1 迅速放电后又被充电， T2 截止。如此周而复始。在一个正弦波周期内， T2 包括截止与导通两个状态，对应锯齿波波形恰好是一个周期，与主电路电源频率和相位完全同步，达到同步的目的。 可以看出， Q点电位从同步电压负半周上升 段开始时刻到达 1.4V的时间越长， T2 截止时间就越长，锯齿波就越宽。锯齿波的宽度是由充电时间常数R1C1决定的 ,可达 240 。 3.2.3脉冲形成环节 脉冲形成环节 T4、 T5 组成， T7、 T8 组成脉冲放大电路。 控制电压 uco加在 V4 基极上。 uco=0 时， V4 截止。 V5 饱和导通。 V7、 V8 处于截止状态，无脉冲输出。电容 C3 充电，充满后电容两端电压接近 2E1(30V)时， V4导通，A点电位由 +E1(+15V) 下降到 1.0V 左右， V5基极电位 下降 约 -2E1(-30V)， V5立即截止。 V5集电极电压由 -E1(-15V) 上升为 +2.1V， V7、 V8导通，输出触发脉冲。电容 C3 放电和反向充电，使 V5 基极电位 上升 ，直到 ub5-E1(-15V)，V5又重新导通。使 V7、 V8截止，输出脉冲终止。脉冲前沿由 V4 导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数 R11C3有关 。 电路的触发脉冲由脉冲变压器 TP 二次侧输出，其一次绕组接在 V8集 脉冲前沿由 T4 导通时刻确定，脉冲宽度与反向充电回路时间常数 R11C3有关。 3.2.4双窄脉冲形成环节 内双脉冲电路 由 V5、 V6 构成 “或 ”门 。 当 V5、 V6 都导通时， V7、 V8都截止，没有脉冲输出 ， 只要 V5、 V6 有一个截止，都会使 V7、 V8 导通，有脉冲输出 。 第一个脉冲由本相触 发单元的 uco对应的控制角 a 产生 。 隔 60的第二个脉冲是由滞后 60相位的后一相触发单元产生（通过 V6） 。 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 20 在三相桥式全控整流电路中，器件的导通次序为1T2T3T4T5T6T，彼此 间隔 600。本相触发电路输出脉冲时 X 端发出信号给相邻前触发电路Y 端，使前相触发电路补发一个脉冲，其触发电路中双脉冲环节的接线方式如图 14所示，其中 CF 表示锯齿波电路模块。 K5K3 K4K2 K6K1 U g5U g3 U g4U g2 U g6U g1T2ABX Ya 1 CFCX Yb2 CFaX Yc3 CFbX Yc- 6 CFcX Yb-5 CFa-X Ya- 4 CFb-c-图 14 触发电路 X， Y 瑞的连接 3.2.5. 触发脉冲与主电路电压的同步 在晶闸管装置中，送到主电路各晶闸管的触发 脉冲与其阳极电压之间保持正确的相位关系，关系到装置能否正常工作。 触发 脉冲必须在晶闸管阳极电压为正的区间内出现，晶闸管才能被触发导通。锯齿波同步触发电路产生触发脉冲的时刻由接到触发电路的同步电压 uT定位，由控制电压 UK、偏移电压 UP的大小来产生移相。这就是说，必须根据被触发晶闸管的阳极电压相位正确供给触发电路特定相位的同步电压 uT，以使触发电路在晶闸管需要触发脉冲的时刻输出脉冲。这种正确选择同步电压相位以及得到不同相位的同步电压的方法，称为晶闸管装置的同步或定相。 每个触发电路的同步电压 uT与被触发晶闸管的阳极电压应该有什么样的相位关系呢？这取决于主电路形式、触发电路形式、 负载性质、 移相范围要求等几个方面。 那么如何获得上述的同步电压呢？晶闸管装置通过同步变压器的不同连接方式再配合阻容移相，得到特定相位的同步电压。 三相同步变压器有 24种接法，可得到 12种不同相位的次级电压， 通常形象地用钟点数来表示各 相的相位关系，这在电机拖动中讨论过。由于同步变压器次级电压要分别接 至各触发电路，需要有公共接地端， 所以同步变压器次级绕组采用星形连接， 即同步变压器只能有 Y/Y、 /Y 两种形式的接法。 实现同步就是确定同步 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 21 变压器的接法，具体步骤是： (1) 根据主电 路形式、 触发电路形式与移相范围来确定同步电压 uT 与对应的晶闸管阳极电压之间的相位关系。 (2) 根据整流变压器 TR 的实际连接或钟点数，以电网某线电压作参考矢量，画出整流变压器次级电压，也就是晶闸管阳极电压的矢量。再根据步骤 (1)所确定的同步电压与晶闸管阳极电压的相位关系，画出同步相电压与同步线电压矢量。 (3) 根据同步变压器次级线电压矢量位置， 确定同步变压器的钟点数和连接法。 按照上述步骤实现同步时，为了简化步骤，只要先确定一只晶闸管触发电路的同步电压， 然后对比其它晶闸管 阳极电压的相位顺序， 依序安排其余触发电路的同步电压即可。 图 15 同步变压器的钟点数和连接法 nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 22 图 16同步变压器和整流变压器的接法及矢量图 3.2.6 触发电源（ 15）电路 1 32V VG N DIN O U TU1 C W 7 8 1 5T F 11 T O 1D1C10 .3 3 FC20 .1 FC31 0 0 F 12A C 2 2 0 V A C 1 2 Vx1 +_ + 1 5 V图 17 触发电源电路 其输入瑞分别与主电路和地相连，经 TF1 得到 AC12V 电压，再经 D1 整流，稳压器稳压，电容滤波，最后得到稳定的 +15V 电压。 3.2.7 励磁电源电路 T F 2D2C4 C512A C 2 2 0 V A C 1 1 0 Vx1Uf+_L图 18 励磁 电源电路 其输入瑞分别与主电路和地相连，经 TF2 得到 AC110V 电压，再经 D2 整流，电容、电感滤波，最后得到 110V 直流励磁电压 Uf。 D , y 11D , y 5 - 11TRTSuAuBuCuaubuc - u sa- usb- usc- usa- usb- uscUcUsc- UsaUbUsb- Usc- UsbUaUsaUABnts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 23 四、 三相桥式全控整流电路的调试 在进行调试前，要做好准备工作。根据所设计的电路原理图连接电路。 电路接好后，首先对照原理图检查是否连接正确。如有个别线没接或接错，改正后在检查一边，以保证准确无误，之后就可以打开电源进行调试了。在调试的过程中可能会出现一些问题，比如：变流器在逆变运行时，若换相失败，将导致外接的直流电源通过 晶闸管电路形成短路，或者使变流器输出的平均电压和直流电源顺向连接。由于回路电阻很小，短路电流很大，这种情况叫做逆变失败。造成失败的原因主要有： (1) 触发电路工作不可靠，使脉冲丢失，脉冲延迟等。 (2) 晶闸管本身故障，使之应该导 通时不能导通，应该阻断时失去阻断能力。 (3) 交流电源突然断电，缺相或电压过低等异常现象。 (4) 逆变角太小，换相的余量角不足。 为了防止逆变失败，逆变角不仅不能等于零，而且不能太小，必须限制在某一允许的最小角度内。主要有三个方面的因素影响，换相重叠角 r随电路形式、工作电流的大小不同而不同，一般取 15o 20 o；晶闸管关断时间折合的电角度约为 4 o 5 o；考虑到脉冲调整时不对称、电网波动等因素影响，还必须留有一个安全余量角，一般取的值为 10 o。则最小逆变角 min等于这三个的和。 五 .参数计算 在此设计中我们选择 Z2-31型直流电机， P =3kw、 U d =110V、 Id =33.2A。 由上面的分析可知，在 000 90 范围内负载电流 id连续，负载上承受的是线电压，设其表达式为23 2 s i nABu U t,而线电压ABu超前相电压Au 030,在内积分，上下限为 23 和3 。因此当控制角为 时，整流输出电压的平均 值为： nts锯齿波移相触 发三相晶闸管全控整流电路 湖南工学院 电气 0502班 戴建 401050242 24 由于 0 时，dU为最大值，故此时电压即为电机的额定电压，从而可得出变压器二次侧的电压为： 2 472 .3 4dUUV三相全控桥式整流电路中，晶闸管换流只在本组内进行，每隔 1200 换流一次，即在电流连续的情况下，每个晶闸管的导通角 0120T 。因此流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为： 001 2 0 1 1 3 3 . 2 1 1 . 0 72 3 6 0 3 3Td T d d dI I I I A 1 0 . 5 7 7 3 3 . 2 1 8 . 923TT d dI I I A 整流变压器二次侧正、负半周内均有电流流过，每 半周期内通过为 1200故变压器二次电流有效值为： 25 2332 0011( ) ( ) ( )22ddI I d t I d t 2 0 . 8 1 6 2 7 . 0 93 ddI I A 晶闸管承受的最大电压： 26 1 1 5 . 1 3ABu U V 根据以上我们选择 KP50-300型晶闸管，取
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