锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路

锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路1前 言电力电子技术是普通高等院校自动化、电气工程及其自动化等相关专业的专业基础课程。本课程的目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用及技术经济指标。同时，为“电力拖动自动控制系统”等后续课程打好基础。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活等国计民生的各个领域，有着极其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。由于电力电子技术的发展十分迅速，在当今社会它日益显示出其重大的作用。工农业生产，科学研究，商贸金融，社会管理及至人们的日常生活等都离不开电力电子技术。结合我校课程的改革试点，在多年教学改革与实践基础上，以培养学生的综合动手能力为出发点，开设了对于本课程的毕业设计。由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能和变换和控制，而构成的一门完整的学科。故其学习方法与电子技术和控制技术有很多相似之处，因此要学好这门课就必须做好实验和毕业设计，因而我们进行了此次毕业设计。又因为整流电路应用非常广泛，而锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路又有利于夯实基础，故我们锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路这一课题作为这一课程的毕业设计的课题。本毕业设计说明书主要包括三相晶闸管全控整流电路的触发电路设计方案的选择；三相晶闸管全控整流主电路原理及单元电路原理的说明；参数计算；适用范围及使用注意事项等内容。本毕业设计在制作过程中得到了肖文英老师的细心指导及许多同学的热心帮助，并提出了许多中恳的意见，在此表示衷心的感谢。本毕业设计说明书在编写过程中参考了许多有的关图书、电力电子课件和毕业设计资料，并引用了有关章节内容，在此表示感谢。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路2锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路3一.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。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路4三 . 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，VT 3，VT 5）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。 cisUd 2122 35.cos34.cos17. 锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路53.1.1 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，u d1 为相电压的正包络线，共阳极组导通时，u d2 为相电压的负包络线，u d=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。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路6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时的波形锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路7（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，u d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图 4 三相桥式全控整流电路带电阻负载 a =30时的波形锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路830变压器二次侧电流 ia 波形的特点：在 VT1 处于通态的 120期间，i a 为正，ia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，u d 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时的波形锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路9由此可见：当 a60时，u d 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，u d 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时的波形锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路103.1.2 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 ua ub uc ua0t(1) (2) (3) (4) (5) (6)(a)(b)V1 V3 V5 V1V2V6V4V2V6锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路11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tttt0000iaibiabuV1uab uac(e)(f)0ugug1 ug3 ug5 ug1ug6 ug2 ug4 ug60ugttt0ud uab uac ubc uba uca ucb uab(c)(d)g1g3g2 g5g6g4锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路12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 uaV1R(L)V6ub。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 uaV1R(L)V2uc。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 ubV3 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：V6V1V2V3V4V5V6。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80100）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（相当于锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路136 相） 。 (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 090。 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 0120。(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。 26UVMddVdIII57.03/1)(锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路14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)0u 2 =30u a u b u ct0u d uab u ac u ba u bc u ca u cb u abtt0u V1u acu ab u ac锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路15图 10 三相全控桥式整流电路大电感负载(a )(b )(c )0u 2 =60u a u b u c t0u d uab u ac u ba u bc u ca u cb u ab t t0u V1 uacu abu ac锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路16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tUuABsin233323 cos4.cos6)(si63 222 UUtdUd (a )(b )(c )0u 2 =90u a u b u c t0u d uab u ac u ba u bc u ca u cb u ab t t0u V1 uacu abu ac锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路172）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 090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：（090）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： 3cos134.23cos163)(sin63122 UUtdUd 26tUuABsin23 33 cos34.2cos6)(sin63/1222 UtdUd cos34.22dddRIddTd III 31602 dddTT III57.03123523202 )()(21)(1 tdItdII 26UddII816.032锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路183）晶闸管承受的最大电压为：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。图 12 同步信号为锯齿波的触发电路锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路19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。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。tCIdtuccc11锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路20图 13 同步信号为锯齿波的触发电路工作波形射极跟随器 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） ，由于锯锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路21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。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-2 E1(-30V)， V5 立即截止。V 5 集电极电压由-E 1(-15V) 上升为+2.1V，V 7、V 8 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)，V 5 又重新导通。使 V7、V 8 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。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路223.2.4 双窄脉冲形成环节内双脉冲电路由 V5、V 6 构成“或” 门。当 V5、V 6 都导通时， V7、V 8 都截止，没有脉冲输出，只要 V5、V 6 有一个截止，都会使 V7、V 8 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）。在三相桥式全控整流电路中，器件的导通次序为 1T23T45T，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6T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 Ug5Ug3 Ug4Ug2 Ug6Ug1T2ABX Ya 1CFCX Yb2CFaX Yc3CFbX Yc- 6CFcX Yb-5CFa-X Ya- 4CFb-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锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路23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。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路24图 15 同步变压器的钟点数和连接法图 16 同步变压器和整流变压器的接法及矢量图D,y 1 D,y 5-1TR TSuAuBuCuaubuc- usa sb- usc sa- usb- usc Ucsc-Usa UbUsb-Usc-UsbUasaAB锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路253.2.6 触发电源（15）电路1 32V VGNDIN OUTU1 CW7815TF11TO1D1C10.33F C20.1F C3100F 12AC 220V AC 12Vx1 +_ +15V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TF2D2C4 C5 12AC 220V AC110Vx1Uf+_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。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。锯齿波移相触发三相晶闸管全控整流电路26(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 15o20 o；晶闸管关断时间折合的电角度约为 4 o5 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、I d =33.2A。由上面的分析可知，在 范围内负载电流 id连续，负载上承受的是009线电压，设其表达式为 ,而线电压 超前相电压 ,在23sinABuUtABuAu03内积分，上下限为 和 。因此当控制角为 时，整流输出电压2的平均值为：由于 时， 为最大值，故此时电压即为电机的额定电压，从而可得出变0dU压器二次侧的电压为： 247.3dV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 。因此流过晶012T闸管的电流平均值和有效值分别为：A01213.20736TdddIIIA.53.2189TddI锯齿波移相触发三相