三相橋式全控整流電路

1、1主電路的原理1.1主電路其原理圖如圖1所示VT3 VT5Lco匚2VT6 VT2R 二E=60VX(MEdVT4圖1三相橋式全控整理電路原理圖習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1、VT3 VT5）稱為共陰極組； 陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4 VT6 VT2）稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上 希望晶閘管按從1至6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl管按圖示的順序編號(hào)，即共陰 極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3 VT5,共陽極 組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4 VT6 VT2從后面的 分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1 VT2- VTA VT4

2、- VT5- VT61.2主電路原理說明整流電路的負(fù)載為帶反電動(dòng)勢(shì)的阻感負(fù)載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二 極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角a =0時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共陰極組 的3個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣， 任意時(shí)刻共陽極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí)電路工作波形如圖 2所示。如kUaUbUcf I/)八、I X/0C11|tl i /|/ i| f i /1| | f(lJ t11ifiii 、ii!ifin；iv!v!vi； ! i

3、 ;:ii(iiiIi*ii1 Uab Ua1 Ubc1 UbaDca1UqI?iUab111/i / i */ i i / ,* /i/ , 叮、/ /1/n /ii 1 i * X 1 X 1 X 1*iX 11X1lx1X*Y)1 i 17J111 1/11J t1/ 1 1*Q:*11/11ff 1 tl fd/ il l f d1f 1/Jf和d*J/ ! )； ! X ! ?! X : X： ； X； ” Xt 1 tl j l1 jr 1 / t j M 1 jj l / *1 * * | / l f X x J 1 r / V.I ；J / J/Y人屮仁-卞一hY卜-人只. .

4、1 . 1idJ11111.1i11k Ii1IIi 1 ；-IllII11111IlliIIB11il110IllII111II1二|)|II|1!|i J L= “ 1 _ 11 VTi111j11 1 1 IIIi11J|11 1 11 1 111f10GJ t圖 2反電動(dòng)勢(shì)a =0時(shí)波形a =0時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與 線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電 壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形 分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud

5、1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓ud = ud1 ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對(duì)應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周 的包絡(luò)線。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的最大（正 得最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最?。ㄘ?fù)得最多） 的相電壓，輸出整流電壓ud為這兩個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的一個(gè)，因 此輸出整流電壓ud波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對(duì)電流變化有抗拒 作用。流過電感器件的電流變化時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Li，它的極性事阻

6、止電流變化的。當(dāng)電流增加時(shí)，它的極性阻止電流增加，當(dāng)電流減小時(shí)，它 的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無 窮大時(shí)趨于一條平直的直線。為了說明各晶閘管的工作的情況，將波形中的一個(gè)周期等分為6段，每段為60,如圖2所示，每一段中導(dǎo)通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示。由該表可見，6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1 VT2 VTA VT4 VT5- VT6表1三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=0時(shí)晶閘管工作情況時(shí)段InIVV共陰極組中 導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中 導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓ua-u bua-

7、ucub- u cub- u auc- u auc-u bJd=uab=uac=ubc=uba=uca=ucb圖3給出了 a =30時(shí)的波形。從3 t1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60與口 = 0時(shí)的情況相比，一周期中ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一 段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表1的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推 遲了 30,組成ud的每一段線電壓因此推遲30，ud平均值降低。晶閘管電壓 波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流ia 的波形，該波形的特點(diǎn)是，在 VT1處于通態(tài)的120期間，ia為正，由 于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在 VT4處

8、于通態(tài)的120期間, ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。idJ111tl11411111111,1!411i1|111|11ii1t1t1,14)40rii111!i11l1-I1lIII|I11II3 兀圖3 a =30時(shí)的波形由以上分析可見，當(dāng)aW 60時(shí)，Ud波形均連續(xù)，對(duì)于帶大電感的反電動(dòng) 勢(shì)，i d波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。當(dāng)a60時(shí)，如a二90時(shí)電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖 4所示，ud平均值繼續(xù)降低，由于電 感的存在延遲了 VT的關(guān)斷時(shí)刻，使得ud的值出現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)電感足夠大時(shí)，ud 中正負(fù)面積基本相等，ud平均值近似為零。這說明帶阻感的反電動(dòng)勢(shì)的三相橋

9、 式全控整流電路的a角的移相范圍為 90度。i =90Uar-*,4JbUe尹* qD0r 1tF7M0Ll4：i iii：ni!iv：v!vi：iiiiiiiiiI 卜 Jtlab |Uac UbcUb-a ,Uca, Ucbjuab Uac ：決尺；心：陽：， VMvKM%:CJ t03 tx X，*jV八mvf、才,/i/f W/ 圖4 a = 90時(shí)的波形2各參數(shù)的計(jì)算2.1輸出值的計(jì)算三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓 的波形在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng) 6 次，且每次脈動(dòng)的波形相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對(duì)一個(gè)脈 波（即1/6周期）進(jìn)行計(jì)算即可。此外，因?yàn)樗噪妷狠敵霾ㄐ问沁B續(xù)的，以線電

10、壓的過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)，可得整流輸出電壓連續(xù)時(shí)牛=*127屈血(砂= 2.34Z72cosa的平均值為。(4-1)2.2輸出波形的分析時(shí)的輸出波形如圖11所示圖11整流電路的輸出波形如圖11所示，從3 t1時(shí)刻開始把一個(gè)周期等分為 6份，在Wt1時(shí)刻 共陰極組VT1晶閘管接受到觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通，此時(shí)陰極輸出電壓Ud1為幅值最大的a相相電壓；到 Wt2時(shí)刻下一個(gè)觸發(fā)脈沖到來，此時(shí)a相輸出電壓降低，b相輸出電壓升高，于是陰極輸出電壓變?yōu)閎相相電壓;到Wt3時(shí)刻第三個(gè)脈沖到來，晶閘管 VT1關(guān)斷而晶閘管VT2導(dǎo)通，輸 出電壓為此時(shí)最高的 c相相電壓；重復(fù)以上步驟，即共陰極組輸出電 壓Ud1為在正半周的包絡(luò)線。共陽極組中輸出波形原理與共陰極組一樣，只是每個(gè)觸發(fā)脈沖比 陰極組中脈沖相差180度。6個(gè)時(shí)段的導(dǎo)通次序如表1所示一樣，只是 Wt1從零時(shí)刻往后推遲30度而已。這樣就得出最后輸出整流電壓為共 陰極組輸出電壓與共陽極組輸出電壓的差即Ud=Ud1-Ud2(4-9)而由于電路中大電感 L的作用，輸出的電流為近似平滑的一條直 線。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流ia的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的1200期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波 形的形狀近似為一條直線，在 VT4處于通態(tài)的120。期間，ia波形的形 狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。3逆