第3講 可控整流電路3(三相全橋)

1、南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 可控整流電路 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 2 2.2.2 三相全控橋式整流電路三相全控橋式整流電路 一一.電路構(gòu)成電路構(gòu)成: 共陰極三相半波+共陽(yáng)極三相半波。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 3 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 4 共陰極組電路和共陽(yáng)極組電路串聯(lián)，并接到變壓器次 級(jí)繞組上 兩組電路負(fù)載對(duì)稱(chēng)，控制角相同，則輸出電流平均值 相等，零線中流過(guò)電流為零 三相橋式電路中變壓器繞組中，一周期既有正向電流， 又有反向電流，提高了變壓器的利用率，避免直流磁 化 由于三相橋式整流電路是兩組三相半波整流電路的串 聯(lián)，因此輸出電壓是三相半波的兩倍。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 5 阻性負(fù)載 一個(gè)周期

2、 等分為六段 二、工作原理 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 6 阻性負(fù)載 在自然換相點(diǎn)換相 VT1、VT6導(dǎo)通 二、工作原理 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 7 阻性負(fù)載 二、工作原理 在自然換相點(diǎn)換相 VT1、VT2導(dǎo)通 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 8 阻性負(fù)載 二、工作原理 在自然換相點(diǎn)換相 VT3、VT2導(dǎo)通 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 9 阻性負(fù)載 二、工作原理 在自然換相點(diǎn)換相 VT3、VT4導(dǎo)通 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 10 阻性負(fù)載 二、工作原理 在自然換相點(diǎn)換相 VT5、VT4導(dǎo)通 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 11 阻性負(fù)載 二、工作原理 在自然換相點(diǎn)換相 VT5、VT6導(dǎo)通 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 12

3、 晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示 時(shí) 段IIIIIIIVVVI 共陰極組中導(dǎo)通 的晶閘管 +a+a+b+b+c+c 共陽(yáng)極組中導(dǎo)通 的晶閘管 -b-c-c-a-a-b 整流輸出電壓udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 13 小結(jié)小結(jié): 3 三相橋式全控整流電路，共陰極組和共陽(yáng)極組必須各三相橋式全控整流電路，共陰極組和共陽(yáng)極組必須各 有一個(gè)有一個(gè)SCR同時(shí)導(dǎo)通才能形成通路；一般非同相。同時(shí)導(dǎo)通才能形成通路；一般非同相。 2 自然換相點(diǎn)（控制角為自然換相點(diǎn)（控制角為0的點(diǎn)）

4、的點(diǎn)）： 共陰極組：共陰極組： 三相相電壓正半周波形的交點(diǎn)三相相電壓正半周波形的交點(diǎn)t1 t3 t5 共陽(yáng)極組：三相相電壓負(fù)半周波形的交點(diǎn)共陽(yáng)極組：三相相電壓負(fù)半周波形的交點(diǎn)t2 t4 t6 1 SCR觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律 共陰極組：哪個(gè)陽(yáng)極電位最高時(shí)共陰極組：哪個(gè)陽(yáng)極電位最高時(shí),哪個(gè)哪個(gè)SCR管應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通；管應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通； 共陽(yáng)極組：哪個(gè)陰極電位最低時(shí)共陽(yáng)極組：哪個(gè)陰極電位最低時(shí),哪個(gè)哪個(gè)SCR管應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通；管應(yīng)觸發(fā)導(dǎo)通； 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 14 4對(duì)共陰極組正半周觸發(fā)，應(yīng)依次觸發(fā)對(duì)共陰極組正半周觸發(fā)，應(yīng)依次觸發(fā)T+a T+b T+c互差互差 120度；對(duì)共陽(yáng)極組負(fù)半周觸發(fā)，依次觸發(fā)

5、度；對(duì)共陽(yáng)極組負(fù)半周觸發(fā)，依次觸發(fā)T-a T-b T-c 互差互差120度，接在同一相的兩個(gè)度，接在同一相的兩個(gè)SCR觸發(fā)脈沖相位差觸發(fā)脈沖相位差180 度。度。 5為保證電源合閘或電流斷續(xù)情況正常工作，觸發(fā)脈沖為保證電源合閘或電流斷續(xù)情況正常工作，觸發(fā)脈沖 應(yīng)采用雙脈沖或?qū)挾却笥趹?yīng)采用雙脈沖或?qū)挾却笥?0度寬脈沖。度寬脈沖。 6在負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，每個(gè)在負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，每個(gè)SCR導(dǎo)通導(dǎo)通120度；三相橋式全度；三相橋式全 控電路的整流電壓在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)六次，對(duì)于工頻控電路的整流電壓在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)六次，對(duì)于工頻 電源脈動(dòng)頻率為電源脈動(dòng)頻率為650Hs300Hz，比三相半波時(shí)大一比三相半波時(shí)大

6、一 倍。倍。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 15 整流后的輸出電壓為兩相電壓相減后的波形，即線電壓。整流后的輸出電壓為兩相電壓相減后的波形，即線電壓。 控制角為零時(shí)則為線電壓正半周的包絡(luò)線控制角為零時(shí)則為線電壓正半周的包絡(luò)線 9SCR承受電壓波形與三相半波一樣，即為線電壓的承受電壓波形與三相半波一樣，即為線電壓的 峰值。峰值。 10 SCR的換流在共陰極組的換流在共陰極組T+a T+b T+c之間或共陽(yáng)極組之間或共陽(yáng)極組T- a T-b T-c之間進(jìn)行。整體看，之間進(jìn)行。整體看， 每隔每隔60度要觸發(fā)一個(gè)度要觸發(fā)一個(gè) SCR,順序?yàn)轫樞驗(yàn)?T+a T-c T+b T-a T+c T-b； 南京工業(yè)大

7、學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 16 為了便于記憶，可畫(huà)出三個(gè)相差為了便于記憶，可畫(huà)出三個(gè)相差 120的矢量表示共陰極組晶閘管的矢量表示共陰極組晶閘管T的的 下標(biāo)下標(biāo)+a、+b、+c 然后相應(yīng)各差然后相應(yīng)各差180畫(huà)出共陽(yáng)極組晶畫(huà)出共陽(yáng)極組晶 閘管閘管T的下標(biāo)的下標(biāo)-a、-b、-c得到相鄰隔得到相鄰隔 60的六個(gè)矢量，的六個(gè)矢量， 則順時(shí)鐘所得時(shí)序即是各晶閘管換則順時(shí)鐘所得時(shí)序即是各晶閘管換 流順序。流順序。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 17 此時(shí)，由于輸出電壓此時(shí)，由于輸出電壓U Ud d波形波形 連續(xù)，負(fù)載電流波形也連續(xù)連續(xù)，負(fù)載電流波形也連續(xù) 在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管導(dǎo)在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管導(dǎo) 電電120120

8、。 控制角控制角60度度 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 18 以控制角等于以控制角等于9090度為例，當(dāng)度為例，當(dāng) 線電壓過(guò)零時(shí)，線電壓過(guò)零時(shí)，SCRSCR關(guān)斷，關(guān)斷， 電流波形斷續(xù)電流波形斷續(xù) 控制角控制角60度度 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 19 T+a,T-b導(dǎo)通過(guò)程 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 20 T+a,T-c導(dǎo)通過(guò)程導(dǎo)通過(guò)程 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 21 T+b,T-c導(dǎo)通過(guò)程 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 22 思考：在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果 一個(gè)晶閘管不通，此時(shí)整流電壓輸出波形如何？如果 一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其它晶閘管受什么影響？ 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 23 二二.電感性負(fù)

9、載電感性負(fù)載 設(shè)電感足夠大，設(shè)電感足夠大， 負(fù)載電流連續(xù)負(fù)載電流連續(xù)。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 24 1.控制角控制角=0 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 25 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 26 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 27 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 28 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 29 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 30 三相橋式全控整流電路 晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示 時(shí) 段IIIIIIIVVVI 共陰極組中導(dǎo)通 的晶閘管 +a+a+b+b+c+c 共陽(yáng)極組中導(dǎo)通 的晶閘管 -b-c-c-a-a-b 整流輸出電壓udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba

10、uc-ua =uca uc-ub =ucb 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 31 .控制角控制角=30 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 32 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 33 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 34 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 35 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 36 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 37 30度移相角時(shí)工作情況 當(dāng)30時(shí)，此時(shí)每個(gè)晶閘管是從自然換相點(diǎn)后移一個(gè)角 度開(kāi)始換相。 當(dāng)晶閘管Ta和T-c導(dǎo)通時(shí)輸出線電壓Uac，經(jīng)過(guò)a相和b相 間自然換相點(diǎn)，b相電壓雖然高于a相，但是了T+a尚未觸 發(fā)導(dǎo)通，因而T+a,T-c繼續(xù)導(dǎo)通輸出電壓Uac,直到 30后觸發(fā)晶閘管了Tb，則了b受反壓關(guān)斷，電流由T+a換 到了T

11、+b，此時(shí)輸出線電壓Ubc 由波形分析可見(jiàn)，由于30 ，使得輸出線電壓的包絡(luò) 減小了一塊相應(yīng)于30的面積，因而使輸出整流電壓減 小。 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 38 當(dāng)當(dāng)大于大于6060時(shí)，當(dāng)相電壓時(shí)，當(dāng)相電壓 瞬時(shí)值過(guò)零變負(fù)，由于電感瞬時(shí)值過(guò)零變負(fù)，由于電感 釋放能量維持導(dǎo)通釋放能量維持導(dǎo)通 從而使整流輸出乎均電壓從而使整流輸出乎均電壓UdUd 進(jìn)一步減小。進(jìn)一步減小。 .控制角控制角=60 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 39 當(dāng)當(dāng) 9 90時(shí)，此時(shí)輸出電壓波時(shí)，此時(shí)輸出電壓波 形正負(fù)兩部分面積相等，因而輸形正負(fù)兩部分面積相等，因而輸 出乎均電壓等于零。出乎均電壓等于零。 電感性負(fù)載當(dāng)電感大小能保證

12、輸電感性負(fù)載當(dāng)電感大小能保證輸 出電流連續(xù)時(shí)，控制角的最大移出電流連續(xù)時(shí)，控制角的最大移 相范圍為相范圍為9090。 .控制角控制角=90 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 40 例例：三相橋式全控整流電路，=60，分析故障時(shí) ud波形。 （1）1RD熔斷（輸入a相電壓斷開(kāi)） 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 41 三相橋式全控整流電路計(jì)算 波形可見(jiàn)，輸出電壓波形每隔3重復(fù)一次，所以計(jì)算輸出 電壓平均值在60內(nèi)取其平均值即可。 在自然換相點(diǎn)處，定義0，但是其線電壓相位并不為0，初 始相位為/3，所以積分上下限存在一個(gè)固定相位偏移 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 42 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻 負(fù)載a

13、60 時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且a 60時(shí)，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為 ：Id=Ud /R cos34.2)(sin6 3 1 2 3 2 3 2d UttdUU ) 3 cos(134.2)(sin6 3 2 3 2d UttdUU 當(dāng)120時(shí)，Ud0，控制角移相范圍為120 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 43 關(guān)系曲線關(guān)系曲線:Ud/U2l- 2.34U2=1.35U2l 三相全控橋輸出特性 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 44 例：三相全控橋式整流電路如圖所示， 要求從之間變化，試求：d U 0.2,4 , dd LH R 0220V 1. 不考慮延遲裕量，整流變壓器二次線電壓是多少？ 2. 計(jì)算晶閘管電壓電流值？ 3. 變壓器二次電流有效值 4. 計(jì)算整流變壓器二次容量 5. 控制角為時(shí)，電路功率因素 6. 當(dāng)觸發(fā)脈沖距對(duì)應(yīng)二次側(cè)相電壓波形原點(diǎn)為何處時(shí)， 輸出電壓為零 南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 45 總結(jié)總結(jié) 三相橋式全控整流電路特點(diǎn)：三相橋式全控整流電路特點(diǎn)： （與三相半波電路相比） 輸出電壓提高一倍（兩組半波電路串聯(lián)構(gòu)成）；輸出電壓提高一倍（兩組半波電路串聯(lián)構(gòu)成）； 輸出電壓的脈動(dòng)較小（輸出電壓的脈動(dòng)較?。? 6脈波）；脈