电力电子技术-三相半波可控整流

1、3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路v交流测由三相电源供电交流测由三相电源供电v负载容量较大，或要求直流电压脉动较负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时用。小、易滤波时用。v最基本的是三相半波可控整流电路，应最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广的是三相桥式全控整流电路用最广的是三相桥式全控整流电路3.2.1 3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3.2.2 3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载带阻感负载带阻感负载带电阻性载带电阻性载带阻感负载带阻感负载1 . 电阻性负载电阻性负载(1) 工作原理工作原理 为了得到零线，整

2、流变压器二次绕组接成星形。为了给三为了得到零线，整流变压器二次绕组接成星形。为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波对电网的影响，变压次谐波电流提供通路，减少高次谐波对电网的影响，变压器一次绕组接成三角形。图中三个晶闸管的阴极连在一起，器一次绕组接成三角形。图中三个晶闸管的阴极连在一起，为共阴极接法。为共阴极接法。 3.2.1 3.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路每个晶闸管的阴极电位相同，所以每个晶闸管的阴极电位相同，所以只有阳极电位只有阳极电位最高且门极加触发脉冲最高且门极加触发脉冲的晶闸管才能被触发导通的晶闸管才能被触发导通d)dOw wtut1t2期间：期间：ua最高，最

3、高，VD1导通，导通，ud=ua。t2t3期间：期间：ub最高，最高，VD2导通，迫使导通，迫使VD1关断，关断，ud=ub。t3t4期间：期间：VD3导导通通,迫使迫使VD2关断，关断， ud=uc。b)u2abcOw wt1w wt2w wt3w wtc)uGOw wtie)OVT1w wtf)uabuacOuVT1w wtVD1,2,3轮换导通各轮换导通各120 ，ud为三相电压在正半周的包络线，为三相电压在正半周的包络线，三脉波整流三脉波整流。t1，t2，t3时刻均发生二极管换时刻均发生二极管换流，电流由一只向另一只转移流，电流由一只向另一只转移 二极管换相时刻为二极管换相时刻为自然换

4、相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早，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时刻，将其作为计算各晶闸管触发角a a的起点，即的起点，即a a =0。=0时的时的iVT1波形每个周期导通波形每个周期导通120a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca a =0Ow wt1w wt2w wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1w wtw wtw wtw wtw wt晶闸管晶闸管VT1的电压波形，由的电压波形，由3段组成：段组成：第第1段段，VT1导通期间，为一管压降，导通期间，为一管压降， 可近似为可近似为uT1=0第第2

5、段段，在，在VT1关断后，关断后，VT2导通期导通期间，间， uT1=ua-ub=uab，为一段线电压。，为一段线电压。第第3段段，VT2关断后，关断后，VT3导通期间，导通期间， uT1=ua-uc=uac为另一段线电压。为另一段线电压。其他两管上电压波形形状相同，相其他两管上电压波形形状相同，相位依次相差位依次相差120。结论：结论：晶闸管电压由晶闸管电压由一段管压降一段管压降、 两段线电压两段线电压组成。组成。a a =0时，时，VT1的电压波形分析：的电压波形分析：图3-13 三相半波电阻负载，a a =0波形图3-14 三相半波可控整流电路，电阻负载，a a =30 时的波形=30o

6、处处VT1触通，经触通，经过自然换相点后过自然换相点后ub虽最虽最高，但高，但VT2并未触通，并未触通，故只有故只有VT1继续导通，继续导通，直到直到ua过零时关断过零时关断.id与与ud波形相同，波形相同，各相仍导电各相仍导电120 结论：结论：负载电流处于连负载电流处于连续和断续之间的临界状续和断续之间的临界状态态临界断续临界断续。a a =30时时的工作原理分析：的工作原理分析：Ow wtOw wtOw wtuabuacw wt1iVT1uVT1uacu2uaubucOw wtOw wtuGa a =30dOw wtu结论：结论：a a 30的的情况情况负载电流断续，晶闸负载电流断续，晶

7、闸管导通角小于管导通角小于120 。图3-15三相半波可控整流电路，电阻负载，a a =60 时的波形 =60o波形波形：ua过零过零时时VT1关断，至关断，至VT2触通之前，三只管子触通之前，三只管子均不导通，均不导通，ud=0，id断续，各管子导通角断续，各管子导通角=90o。w wtw wtw wtw wtu2uaubucOOOOuGudiVT1a a =60a a =60时时的工作原理分析：的工作原理分析： 通过三种波形的分析可得出结论：通过三种波形的分析可得出结论： 增大增大a a ，则整流电压相应减小。，则整流电压相应减小。la a =30是输出电压、电流连续和断续的临界点。是输出

8、电压、电流连续和断续的临界点。 当当30时，后一相的晶闸管导通使前一相的晶闸管关时，后一相的晶闸管导通使前一相的晶闸管关断。断。 当当a a 30时，导通的晶闸管由于交流电压过零变负而关时，导通的晶闸管由于交流电压过零变负而关断后，后一相的晶闸管未到触发时刻，此时三个晶闸管断后，后一相的晶闸管未到触发时刻，此时三个晶闸管都不导通，直到后一相的晶闸管被触发导通。都不导通，直到后一相的晶闸管被触发导通。la a = 150时输出电压为零，所以三相半波整流电路电阻性时输出电压为零，所以三相半波整流电路电阻性负载移相范围是负载移相范围是0150。整流电压平均值的计算：整流电压平均值的计算：a a =3

9、0是是ud波形连续和断续的分界点。因此，计算输出电压波形连续和断续的分界点。因此，计算输出电压平均值平均值Ud时应分两种情况进行。时应分两种情况进行。1） a a 30时，负载电流连续，有：时，负载电流连续，有：aawwaacos17. 1cos263)(sin2321226562dUUttdUU= 当当a a =0时，时，Ud最大，为最大，为 Ud = Ud0 = 1.17U2 2） a a 30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：=)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin23212262da a a a w ww w a

10、a UUttdUU 当当a a =150时，时， Ud =0 (2) 数量关系数量关系RUIdd=222RM45. 2632UUUU=22UU=FM 负载电流平均值为负载电流平均值为晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即压峰值，即晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压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，即器二次相电压的峰值，即晶闸管电流平均值晶闸管电流平均值ddT31II=2.2.阻感负载阻感负载l工作情况分析：工作情况分析：la a 30时时,整流电压波形与电整流电压波形与电阻负载时相同阻负载时相同la a 3

11、0时时,ua过零时，过零时，VT1不不关断，直到关断，直到VT2 的脉冲到来，才的脉冲到来，才换流，由换流，由VT2导通向负载供电，导通向负载供电，同时向同时向VT1施加反压使其关断施加反压使其关断ud波形中出现负的部分。波形中出现负的部分。l id波形有一定的脉动，但为波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将简化分析及定量计算，可将id近近似为一条水平线。似为一条水平线。随随a a增大增大，ud中负面积增大中负面积增大,直到直到a a =90，正负面积相等，正负面积相等，ud =0。阻感负载时的移相范阻感负载时的移相范围为围为90数量关系分析：数量关系分析：由于负载电流连续，由于负载电

12、流连续， 即即acos17. 12UU =d变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为dVTVT(AV)368. 057. 1III=晶闸管的额定电流晶闸管的额定电流晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值2RMFM45.2UUU=dd2d3/202dVT2I577. 0I31I31tdI21II=w= 折合为正弦半波通态平均电流折合为正弦半波通态平均电流3U22Ud/U2 函数曲线函数曲线(图图3-16曲线曲线2，余弦关系，余弦关系)。若若L不很大，不很大，当当a a 30 时，时，电流不连续，电流不连续，ud中负面积中负面积减小，减小，Ud略增，略增，Ud/U2 关系将介于曲线关系将介于曲线1和和2之之间，即曲线间，即曲线3(上述上述Ud计算计算公式不再适用公式不再适用)。0306090120150