三相半波、橋式(全波)整流及六脈沖整流電路

1、三相半波、橋式（全波）整流及六脈沖整流電路1 1 . .三相半波整流濾波當功率進一步增加或由于其他原因要求多相整流時，三相整流電路就被提了出來。圖 1 1所示就是三相半波整流電路原理圖。在這個電路中，三相中的每一相都和單獨形成了半波整流電路，其整流出的三個電壓半波在時間上依次相差 12001200 疊加，并且整流輸出波形不過 0 0點，其最低點電壓一叫叩/2（慟。-120加1/2。式中 upup是交流輸入電壓幅值。并且在一個周期中有三個寬度為 12001200 的整流半波。因此它的濾波電容器的容量可以比單相半波整流和單相全波整流時的電容量都小。圖 1 三相半波整流電路原理圖2 2 . .三相橋

2、式（全波）整流濾波圖 2 2 所示是三相橋式全波整流電路原理圖。圖 3 3 是它們的整流波形圖。圖 3 3（a a）是三相交流電壓波形；圖 3 3（b b）是三相半波整流電壓波形圖；圖 3 3（c c）是三相全波整流電壓波形圖。在輸出波形圖中，N N 粗平直虛線是整流濾波后的平均輸出電壓值，虛線以下和各正弦波的交點以上（細虛線以上）的小脈動波是整流后未經濾波的輸出電壓波形。圖 2 三相橋式全波整流電路原理圖由圖 1 1 和圖 2 2 可以看出，三相半波整流電路和三相橋式全波整流電路的結構是有區(qū)別的。(1)(1)三相半波整流電路只有三個整流二極管， 而三相全波整流電路中卻有六只整流二極管；(2)

3、(2)三相半波整流電路需要輸入電源的中線，而三相全波整流電路則不需要輸入電源的中線。由圖 3 3 可以看出三相半波整流波形和三相全波整流電路則不需要輸入電源的中線。1/二由交葆電反波電?榵?波?電?波?u)榵柏至波贅灌電屈漉影圖 3 三相整流的波形圖三相半波整流波形的脈動周期是 12001200 而三相全波整流波形的脈動周期是 600600；三相半波整流波形的脈動幅度和輸出電壓平均值：三相半波整流波形的脈動幅度是：t/=y/l-sin30)式中 U U脈動幅度電壓；UPUP 是正弦半波幅值電壓，比如有效值為 380V380V 的線電壓，其半波幅值電壓為：二-口：；二一那么其脈動幅度電壓就是：L

4、 L輸出電壓平均值 U U 是從 30o150o30o150o 積分得，%=1/(%/3)J包sin成必以)=1.7=220 x17=3747(3)(3)L L 一式中 UdUd輸出電壓平均值；U UA相電壓有效值。如果濾波后再經電容濾波，則輸出電壓就接近于幅值 UPUP。三相全波整流波形的脈動幅度是：.叫(1-60)=532frx0.134=7L3r輸出電壓平均值 UdUd 是從 60o120o60o120o 積分得： L L . .1J1J1 1 U UAE=2.34U UA=514V式中 UdUd輸出電壓平均值，UAEUAE-一線電壓有效值。如果濾波后再經電容濾波，則輸出電壓就接近于幅值

5、 UkUk由上面的計算還可以看出，三相全波整流比三相半波整流優(yōu)越得多，三相全波整流用比半波整流小得多的電容器就可以達到最大值 U U。因此，UPSUPS 的輸入整流器中都采用了三相全波整流電路(3)(3)相 6 6 脈沖整流器上面的三相全波整流是不穩(wěn)壓的，因此在 UPSUPS 中都用晶閘管整流器(簡稱晶閘管)代替了二極管整流器，如圖 4 4 所示。圖 4 三相橋式 6 脈沖全控整流電路原理圖圖中的晶閘管整流器 VSVS 和二極管整流器 VDVD 的工作方式有很大區(qū)別。(1)(1)二極管整流器 VDVD 陽極和陰極之間的正向電壓只要大于其 PNPN 結的勢壘電壓，二極管就導通。而晶閘管整流器 V

6、S,VS,在其控制極沒有觸發(fā)信號加上時，只要其陽極和陰極之間的正向電壓不大到把管子擊穿，那么它就不導通。(2)(2)晶閘管整流器 VSVS 的導通條件有：1陽極和陰極之間的正向電壓。對于二極管整流器來說，這個電壓只要在 0.7V0.7V 左右時，就開始導通了；而晶閘管一般規(guī)定在 6V6V 以上。2控制極觸發(fā)信號電壓。晶閘管一般都用脈沖觸發(fā)，要求這個電壓脈沖要有一定的幅度和寬度，沒有一定的幅度就不能抵消 PNPN 結的勢壘電壓，沒有一定的寬度就不能有足夠的時間使導通由一點擴散到整個 PNPN 結。一般要求幅度為35V,35V,寬度 410410 的，觸發(fā)電流 55300mA300mA3維持電流。

7、是指可以維持晶閘管整流器 VSVS 導通的最小電流，一般對 20A20A 到 200200A A的晶閘管來說，規(guī)定其維持電流小于 60mA60mA4擎住電流。是指晶閘管被打開而控制極觸發(fā)信號電壓消失后，可以維持繼續(xù)導通的最小電流，這個電流一般是維持電流的若干倍。(3)(3)控制角 a a 與導通角 8 8 為了表征品閘管對交流電壓的控制行為而引出了這兩個參量。圖 5 5 所示是控制角 a a 與導通角 8 8 的關系。下面就對它們的含義進行討論。圖 5 控制角 a 與導通角 9 的關系控制角 a a。當交流正半波加到品閘管上時，就具有了使品閘管導通的基礎條件，什么時刻給晶閘管控制極加觸發(fā)信號使

8、其開通呢？從交流正弦波過 0 0 開始，一直到晶閘管被觸發(fā)導通（時間 b b）的這段晶閘管不導通的時間 0b,0b,稱為控制角，用 a a表示。由于品閘管開啟很快，一般是小于 1ps,1ps,故認為加觸發(fā)信號的時間就是品閘管被打開的時間，即一般都把開啟時間忽略不計。導通角 8 8。由于晶閘管的開啟是一個正反饋過程，故打開后就不能自動關斷，這個導通過程要一直延續(xù)到電壓過 0,0,把從開啟到截止這段時間稱為導通角，用 0 0 表示。UPSUPS 中的輸入整流器就是利用對上述這兩個參量的控制來實現穩(wěn)壓的。一般稱這種控制為“相控”。很明顯，在這里 a+Ba+B=1800=1800，就是說只要知道這兩個

9、參數中的一個，另一個也就知道了。(4)(4)相全波整流和 1212 脈沖整流器六相全波整流及 1212 脈沖整流器在一些 UPSUPS 中為了提高輸入功率因數或者提高功率容量，就采用了六相全波整流即 1212 脈沖整流。實際上，在 UPSUPS 中都采用的六相全波相控整流，也就是通常所說的 1212 脈沖整流。既然是 1212 脈沖，就說明了兩個問題：一個是采用了 1212 只品閘管，一個是 6 6 相輸入電源。圖 612 脈沖整流電路圖 6 6 所示是 1212 脈沖整流電路。不難看出，兩個整流器的結構一模一樣，都是三相 6 6 脈沖整流，不同的是兩個整流器輸入變壓器的結構不同，一個變壓器繞

10、組是“Y Y”型連接，一個變壓器繞組是“A A”型連接。這樣連接的結果就使二者的電壓相位差為 30o,30o,也即整流脈動的最大寬度是 300300。由此得出多相整流時的最大脈動寬度（即品閘管導通時間 9 9）表達式為：心=2捫P111ax其中 P P 為控制脈沖數，比如 6 6 脈沖時是 600,12600,12 脈沖時是 300,18300,18 脈沖時是 200,24200,24 脈沖時是150150 等等，脈動周期越小，其整流輸出電壓越高、越接近交流電壓峰值，其表示式為在區(qū)間的積分：Ui=楨。cos咖d(就)=2UA-(P/)cosff(5)(5) 對于 1212 脈沖半波整流來說，當

11、 a=0a=0 時，U2=L414,220Q優(yōu)而15。族。咚30卯這已是 220V220V 相電壓的峰值；若是 1212 脈沖全波整流，具值為:Ud=242UA,（尸5）地（4/F）cosa(6)(6)當 a a=0=0 時其整流電壓：U=618VU=618V圖中兩個一樣的整流器輸出是通過各自的扼流圈后進行并聯(lián)的， 目的是使二者的輸出電流均衡， 因為兩個整流器雖然一樣， 但它們的內阻決不會一樣， 就會造成輸出電流的不均衡。因此，扼流圈的阻抗值要遠遠大于整流器的內阻，即整流器的內阻和扼流圈的阻抗相比可以忽略不計。由上面可知，整流相數越多，其整流輸出電壓的脈動頻率越高，脈動幅度越小，脈動系數就越小

12、。輸出紋波就越低，紋波系數也就越小。圖 7 7 給出了 1212 脈沖整流時的波動和多相半波整流時平均值接近峰值的情況。圖 712 脈沖整流時的波動和多相半波整流時平均值接近峰值的情況卜面也給出脈動系數和紋波系數的表達式:脈動系數：1(7)(7)紋波系數：-，一(8)(8)為了有一個量的概念， 表 i i 給出了半波整流輸出電壓的脈動系數紋波系數了和整流相數P P 的關系。由表中可以看出：三相全波(半波 6 6 相)整流比單相全波(半波 2 2 相)整流時的麥冬系數 y y 和紋波系數了小得多，比后者的 i/i0i/i0 還小，當然加在后面的濾波電容也就小得多，這也就是為什么當 UPSUPS 的容量達到一定值時，都盡量采用三相全波整流：為了提高效率，都不采用 6 6 相半波整流，雖然都是 6 6 只整流管，但由于三相全波整流的輸出電壓比 6 6 相半波整流的輸出電壓高，因此在同樣功率下，三相全波整流的電流小，所以功耗也小，效率也就高了