三相可控整流电路(技师教案)

授课主要内容或板书设计第一章 晶闸菅变流技术第一节 三相零式可控整流电路三相零式可控整流电路又称三相半波可控整流电路；电路的工作情况取决于负载的性质，负载一般可分为电阻和大电感两种类型下面分别讨论这两种负载下电路的工作情况 、纯电阻负载右图是三相零式可控整流电路共阴极接线，三个晶闸管的阴极接在一起，当同时给三个管子触发信号时，阳极电压最高的那只管子导通，将相应的电源电压施加到负载电阻上，另两个管子则承受反压而截止。若触发信号一直保持下去，则负载两端电压UL的波形见右图。可见V1、V2、V3分别在、点处开始导通，一个管子导通，另两个管子就截止，这个过程我们称为“换相”。由于此时换相过程是“自然”完成的，我们就将、点称为自然换相点，三点互隔度。为了实现晶闸管的控制作用，人们就以自然换相点为基准来设置触发脉冲信号。触发脉冲到自然换相点的电角度，我们称为晶闸管的控制角，用字母“”来表示。即自然换相点处为，触发脉冲从自然换相点向右移动，就可改变角大小，从而实现对晶闸管的控制作用， 右图是30时的负载电压Ud的波形。流过负载的电流id波形对纯电阻来说，显然与Ud波形一致，就不重复画了。60、90时的负载电压Ud的波形读者可自行分析画出共阳极接线，按照对共阴极电路的分析方法，可以发现，其自然换相点应该是三相电压波形在负半周的交点处。3060、90时的Ud波形读者可自行分析画出。授课主要内容或板书设计综上分析，我们得到一些结论，对于三相零式可控整流电路；（）在一个周期（360）内，三个晶闸管轮流导通一次，导通顺序是V1VV。（）的移相范围是150。（）选择晶闸管的耐压时，应按线电压的峰值考虑。（）经过一定的数学推导，可得出负载电压，电流的计算公式： 1.17U2 030 1.17U2 (30150) Id=Ud/Rd式中U2电源相电压的有效值。对于共阳极接线来说, Ud是负值、大电感负载与电阻负载一样，也有共阴极接线和共阳极接线两种，这里只讨论共阴极接线，共阳极接线请读者自行分析。因负载电阴上串联一个大的电感(LRd)见图四，就构成了大 图四电感负载，由于电感对电流的变化有阻碍作用，所以，可以认为负载电流Id的波形近似是一条直线，如图五所示。大电感负载电路还有什么特点呢？图五中，画出了3060、90的波形。由图可见，30时，波形出现负值。90时，波形正负值与横轴所包围的面积相等，此时的ud平均值为零。故角的移动范围是，且在整个移相范围内ud波形连续。授课主要内容或板书设计输出电压、电流的计算公式为： 1.17U2 090 Id=Ud/Rd第二节 三相桥式可控整流电路分类：按相数划分；有单相、两相、三相、六相等多种 按控制方式划分；有半控、全控两种 按电路型式划分；则多种多样（举例）一、三相桥式全控整流电路 1、纯电阻负载 图六为三相桥式全控电阻负载整流电路。它是由三相半波晶闸管共阴极接线和三相半波晶闸管共阳极接线组成的。为使6只晶闸管按V1V2V3V4V5V6的顺序触发导通，晶闸管的编号顺序为V1和V4接U相V3和V6接V相V5和V2接W相。其中V1、V3、V5组成共阴极电路，V2、V4、V6组成共阳极电路右图七为三相桥式全控电阻负载整流电路在触发延时角=0时的输出电压波形和触发脉冲顺序。触发延时角=0，表示共阴极组和共阳极组的每个晶闸管在各自的自然换相点触发换相。在=0的情况下，对共阴极组晶闸管而言，只有阳极电位最高一相的晶闸管在有触发脉冲时才能导通；对共阳极组晶闸管而言，只有阴极电位最低一相的晶闸管在有触发脉冲时才能导通。 授课主要内容或板书设计分析三相桥式全控整流电路时，根据晶闸管的换相情况，把一个交流电周期分成六个相等的时间（即t1t2，t2t3，t3t4，t4t5，t5t6，t6t7）来讨论。当触发延时角=0时，整流电路的六个相等的期间如图七所示。电路的工作过程如下：在t1t2期间，U相电压最高，V相电压最低,若在V1、V6上加上触发脉冲，则V1、V6同时导通，电流的流向为U相V1RLV6V相,负载RL上得到U、V相的线电压。在t2t3期间，U相电压仍保持最高，所以V1继续导通。由于此时W相电压较V相电压更低，故触发V2，则V2导通，V2导通后，使V6承受反向电压而关断，电流从V6换到V2。电流的流向为U相V1RLV2W相,负载RL上得到U、W相的线电压。在t3t4期间，W相电压仍为最低，所以V2继续导通。由于此时V相电压较U相电压更高，此时触发V3，则V3导通，V3导通后，迫使V1承受反向电压而关断，电流从V1换到V3。电流的流向为V相V3RLV2W相,负载RL上得到V、W相的线电压。依此类推：t4t5期间，V3、V4导通t5t6期间，V4、V5导通t6t7期间，V5、V6导通电路在t7以后的工作情况将重复上述过程。当触发延时角0时，每个晶闸管的换向都不在自然换相点时时进行，而是从各自然换相点向后移一个角开始，故整流输出电压Ud的波形与=0时的输出电压波形有所不同。当改变时，输出电压波形随之发生变化，其平均值的大小因此跟着改变，从而达到可控整流的目的。图八所示为60时，输出电压Ud的波形是连续的; 60时，输出电压Ud的波形是断续的; 触发延时角的充许变化范围120，且在整个移相范围内ud波形连续。 三相桥式全控整流电路在纯电阻性时, 负载中流过的电流id波授课主要内容或板书设计形与负载上电压Ud的波形一致。有关电压、电流的数量关系为：负载两端的整流输出电压平均值Ud为： Ud=2.34U2cos（当060时，电压、电流的波形是连续的）Ud=2.34U2cos1+cos（60） （当60120时，电压、电流的波形是断续的）式中U2变压器二次侧三相交流电的相电压(有效值)流过电阻负载的直流电流平均值Id为: Id=2.34U2cos/Rd （060）Id=2.34U21+cos(60）/Rd (60120）流过每个晶闸管的平均电流ITAV为负载电流的三分之一, 即 ITAV=Id/3每个晶闸管可能承受的最高正反向电压为三相交流电线电压UTm的峰值, 即 UTm=2、电感性负载 （p.87） 三相桥式全控整流电路在大电感负载时,电压、电流的数量关系为：整流输出电压平均值Ud为： Ud=2.34U2cos （090 流过负载的直流电流平均值Id为: Id=2.34U2cos/Rd （090）流过每个晶闸管的平均电流ITAV为: ITAV=Id/3流过每个晶闸管电流的有效值IT为:IT=注意，若大电感负载并接了续流二极管，由于此续流二极管的作用，使电路中的晶闸管能够得到及时关断，从而使整流输出电压Ud的波形不再出现负值，因此这种电路输出电压Ud的计算将与电阻负载时相同。3、三相桥式全控整流电路对触发脉冲的要求（1）三相全控桥电路在任何时刻，共阴极组和共阳极组中必须各有一个晶闸管同时被触发导通，才能形成电流通路（）共阴极组晶闸管和共阳极组晶闸管的组内换相间隔120，即每组中各晶闸管的触发脉冲之间相位差为120授课主要内容或板书设计（）接在同一相上的两个晶闸管的触发脉冲的相位差180。（）共阴极组晶闸管和共阳极组晶闸管的换相点之间相隔60，即三相全控桥每隔60就要进行一次换相，因此每隔60要触发一个晶闸管触发脉冲顺序是依次下去，而相邻两上脉冲之间相位差为60。（）为了保证整流装置能合闸起动工作及在电流断续后能使晶闸管再次导通，必须对共阴极组和共阳极组中应导通的一对晶闸管同时加上触发脉冲。（p.89）三相桥式全控整流电路输出电压脉动小、脉动频率高（6f=300Hz）在输出相同的直流电压下，晶闸管承受的最高正、反向电压较小，变压器的容量也较小，同时三相电流平衡，适用于大功率、高电压的负载。但电路中要用6只晶闸管，触发电路也较复杂。因此，三相桥式全控整流电路一般用于有源逆变负载或要求可逆调速的中大容量直流电动机负载。对于一般负载，可以采用三相桥式半控整流电路。二、具有平衡电抗器三相双反星形整流电路 在需要直流低压大电流电工设备中，常采用带平衡电抗器的三相双反星形整流电路如图九（a）所示。由于两个绕组呈星形接线，且极性相反，在两个绕组中电压相量图为两个相反的星形如图九（b）故称为： “双反星形电路” 特点：二次侧绕组的中性点N1和N2通过平衡电抗器Lp连接，平衡电抗器Lp的中心抽头N与负载RL连接；两组三相半波整流电路以180相位差并联；电路中6只晶闸管不再是轮流单独向负载供电(不带平衡电抗器的工作情况)；两组可控整流电路中各有一只晶闸管导通而并联工作，同时向负载供电等。 1、工作情况（p.90）2、电路计算（p.92）（1）纯电阻负载工作情况下，带平衡电抗器的双反星形可控整流授课主要内容或板书设计电路： 当触发延时角为060时，Ud电压的波形是连续的，输出电压平均值Ud为： Ud=1.17 U2cos当触发延时角为60120时，Ud的波形是断续的，输出电压平均值Ud为Ud=1.17U21+cos(60）每个晶闸管可能承受的最高正、反向电压UTm为： UTm=流过每个晶闸管的平均电流ITAV为： ITAV=Id/6（2）、在大电感负载工作情况下，带平衡电抗器的双反星形可控整流电路中，晶闸管的触发延时角为090。输出电压平均值Ud为： Ud=1.17U2cos 流过每个晶闸管电流的有效值IT为:带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，其优点是：输出电压脉动较小变压器无直流磁化现象与不带平衡电抗器的双反星形可控整流电路（六相半波整流电路）相比，变压器利用率可提高一倍，对晶闸管电流