三相半波桥式全波整流及六脉冲整流电路精

1、三相半波、桥式（全波）整流及六脉冲整流电路1 .三相半波整流滤波当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相 都和 单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o加，并且整流输出波形不过。点，其最低点电压心胡严呵二1/2耳式中up是交流输入电压幅值。并且在一个周期中有三个宽度为120。的整流半波。因此它的滤波电容器的容量 可以 比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。ci /TJ图i三相半波整流电路原理图2 .三相桥式（全波）整流滤波图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3

2、是它们的整流波形图。图3 （a是 三相交流电压波形；图3 （b是三相半波整流电压波形图；图3 （c是三相全波整流电 压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下 和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的 输出电压波形。图2三相桥式全波整流电路原理图由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构 是有 区别的。(1)三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整 流二极管；(2三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入 电源的中线。由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路

3、则不需要输入电源的中 线。图3三相整流的波形图三相半波整流波形的脉动周期是1200而三相全波整流波形的脉动周期是600；三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值：三相半波整流波形的脉动幅度是: 1'二对(1式中U脉动幅度电压；up是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压，其半波幅值电压为：二”一(2那么其脉动幅度电压就是：一 -工V输出电压平均值Ud是从30o150o积分得，I (3)式中Ud-输出电压平均值；UA-相电压有效值。如果滤波后再经电容滤波，则输出电压就接近于幅值UPo三相全波整流波形的脉动幅度是：y = y,(l-sin60°)=532AX0.134

4、= 7L3r输出电压平均值Ud是从60。120。积分得：5 - 1 伽/3)J 揪小血就 d (加)二 1.35 UAB=2.34 U A=514V (4式中Ud输出电压平均值，UAB线电压有效值。如果滤波后再经电容滤波，则输出电压就接近于幅值 Up由上面的计算还可以看出，三相全波整流比三相半波整流优越得多，三相全波整流用比半波整流小得多的电容器就可以达到最大值。因此，UPS的输入整流器中都采用了三相全波整流电路。3 .三相6脉冲整流器上面的三相全波整流是不稳压的，因此在UPS中都用晶闸管整流器(简称晶闸管) 代替了二极管整流器，如图4所示。图4三相桥式6脉冲全控整流电路原理图图中的晶闸管整流

5、器VS和二极管整流器VD的工作方式有很大区别。(1) 二极管整流器VD阳极和阴极之间的正向电压只要大于其PN结的势垒电压，二极管就导通。而晶闸管整流器VS,在其控制极没有触发信号加上时，只要其 阳极和阴极之间的正向电压不大到把管子击穿，那么它就不导通。(2) 晶闸管整流器VS的导通条件有: 阳极和阴极之间的正向电压。对于二极管整流器来说，这个电压只要在 0.7V左右时，就开始导通了；而晶闸管一般规定在 6V以上 控制极触发信号电压。晶闸管一般都用脉冲触发，要求这个电压脉冲要有一定的幅度和宽度，没有一定的幅度就不能抵消 PN结的势垒电压，没有一定的 宽度就不能有足够的时间使导通由一点扩散到整个

6、PN结。一般要求幅度为35V, 宽度410 1 s,触发电流5300mAVS导通的最小电流，一般对60mA维持电流。是指可以维持晶闸管整流器 20A到200A的晶闸管来说，规定其维持电流小于 擎住电流。是指晶闸管被打开而控制极触发信号电压消失后，可以维持 继续 导通的最小电流，这个电流一般是维持电流的若干倍。 控制角a与导通角9为了表征晶闸管对交流电压的控制行为而引出了这两个参 量。图5所示是控制角a与导通角9的关系。下面就对它们的含义进行讨 论。图5控制角a与导通角9的关系控制角a。当交流正半波加到晶闸管上时，就具有了使晶闸管导通的基础 条件，什么时刻给晶闸管控制极加触发信号使其开通呢？从交

7、流正弦波过。开 始，一直到晶闸管被触发导通（时间b）的这段晶闸管不导通的时间0b,称为控制角，用 a表示。由于晶闸管开启很快，一般是小于1 口 S,故认为加触发信号的时间就是晶闸 管被打开的时间，即一般都把开启时间忽略不计。导通角9。由于晶闸管的开启是一个正反馈过程，故打开后就不能自动关断， 这个导通过程要一直延续到电压过0,把从开启到截止这段时间称为导通角，用9表 7J oUPS中的输入整流器就是利用对上述这两个参量的控制来实现稳压的。一般称 这种 控制为“相控”。很明显，在这里a+B =1800,就是说只要知道这两个参数中的一个， 另一个也就知道了。4.六相全波整流和12脉冲整流器六相全波

8、整流及12脉冲整流器在一些UPS中为了提高输入功率因数或者提高功率 容量，就采用了六相全波整流即12脉冲整流。实际上，在UPS中都采用的六相全波相 控整流，也就是通常所说的12脉冲整流。既然是12脉冲，就说明了两个问题：一个 是采用了 12只晶闸管，一个是6相输入电源。图6 12脉冲整流电路图6所示是12脉冲整流电路。不难看出，两个整流器的结构一模一样，都是 三相 6脉冲整流，不同的是两个整流器输入变压器的结构不同，一个变压器绕组是“ Y，型连 按，一个变压器绕组是“型连接。这样连接的结果就使二者的电压相位差为30。，也即整流脉动的最大宽度是300o由此得出多相整流时的最大脉动 宽度（即晶闸管

9、导通 时间9 ）表达式为：a = 271 !PMM其中P为控制脉冲数，比如6脉冲时是60o, 12脉冲时是30o, 18脉冲时是20o, 24脉 冲时是15。等等，脉动周期越小，其整流输出电压越高、越接近交流电压峰 值，其表示 式为在区间的积分：-P) J A2Ua cos-二.二二（5）对于12脉冲半波整流来说，当a=0时，UA1.414-220 （P/a）sin 15°-cosO°= 309r这已是220V相电压的峰值；若是12脉冲全波整流，其值为:(6)当a=0时其整流电压：Ud=618V图中两个一样的整流器输出是通过各自的扼流圈后进行并联的，目的是使二者的输 出电流

10、均衡，因为两个整流器虽然一样，但它们的内阻决不会一样，就会造 成输出电流的不均衡。因此，扼流圈的阻抗值要远远大于整流器的内阻，即整流器的内阻和扼流圈 的阻抗相比可以忽略不计。由上面可知，整流相数越多，其整流输出电压的脉动频率越高，脉动幅度越 小，脉动系数就越小。输出纹波就越低，纹波系数也就越小。图 7给出了 12脉冲 整流时的波动和多相半波整流时平均值接近峰值的情况。图7 12脉冲整流时的波动和多相半波整流时平均值接近峰值的情况下面也给出脉动系数和纹波系数的表达式: 脉动系数（7）纹波系数（8）为了有一个量的概念，表1给出了半波整流输出电压的脉动系数、纹波系数I和 整流相数P的关系。由表中可以看出：三相全波（半波6相）整流比单相全波（半波2 相）整流时的麦冬系数'和纹波系数I小得多，比后者的1/10还小，当然加在后面的 滤波电容也就小得多，这也就是为什么当UPS的容量达到一定值时，都尽量采用三相全