三相全控橋式整流電路設(shè)計(jì)

1、三相全控橋式整流電路設(shè)計(jì)三相整流電路的作用：在電路中，當(dāng)功率進(jìn)一步增加或由于其他原因要求多相整流時(shí)，三相整流電路就被提了出來(lái)。圖所示就是三相半波整流電路原理圖。在這個(gè)電路中，三相中的每一相都單獨(dú)形成了半波整流電路，其整流出的三個(gè)電壓半波在時(shí)間上依次相差120度疊加，整流輸出波形不過(guò)0點(diǎn)，并且在一個(gè)周期中有三個(gè)寬度為120度的整流半波。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(shí)的電容量都小。三相整流電路的作用：三相整流電路的工作原理：先看時(shí)間段1：此時(shí)間段A相電位最高，B相電位最低，因此跨接在A相B相間的二極管D1、D4導(dǎo)電。電流從A相流出，經(jīng)D1，負(fù)載電阻，D4，回到B相，見(jiàn)圖

2、14-1-3中紅色箭頭指示的路徑。此段時(shí)間內(nèi)其他四個(gè)二極管均承受反向電壓而截止，因D4導(dǎo)通，B相電壓最低，且加到D2、D6的陽(yáng)極，故D2、D6截止；，因D1導(dǎo)通，A相電壓最高，且加到D3、D5的陰極，故D3、D5截止。其余各段情況如下：時(shí)間段2：此時(shí)間段A相電位最高，C相電位最低，因此跨接在A相C相間的二極管D1、D6導(dǎo)電。時(shí)間段3：此時(shí)間段B相電位最高，C相電位最低，因此跨接在A相C相間的二極管D3、D6導(dǎo)電。時(shí)間段4：此時(shí)間段B相電位最高，A相電位最低，因此跨接在B相A相間的二極管D3、D2導(dǎo)電。時(shí)間段5：此時(shí)間段C相電位最高，A相電位最低，因此跨接在C相A相間的二極管D5、D2導(dǎo)電。三相

3、整流電路的作用：三相橋式電阻負(fù)載整流電路的輸出電壓波形見(jiàn)圖時(shí)間段6：此時(shí)間段C相電位最高，B相電位最低，因此跨接在C相B相間的二極管D5、D5導(dǎo)電。時(shí)間段7：此時(shí)間段又變成A相電位最高，B相電位最低，因此跨接在A相B相間的二極管D1、D4導(dǎo)電。電路狀態(tài)不斷重復(fù)三相半波可控整流電路工作原理：1電阻性負(fù)載三相半波可控整流電路接電阻性負(fù)載的接線圖如圖3所示。整流變壓器原邊繞組一般接成三角形，使三次諧波電流能夠流通，以保證變壓器電勢(shì)不發(fā)生畸變，從而減小諧波。副邊繞組為帶中線的星形接法，三個(gè)晶閘管陽(yáng)極分別接至星形的三相，陰極接在一起接至星形的中點(diǎn)。這種晶閘管陰極接在一起的接法稱共陰極接法。共陰極接法便于

4、安排有公共線的觸發(fā)電路，應(yīng)用較廣。三相可控整流電路的運(yùn)行特性、各處波形、基本數(shù)量關(guān)系不僅與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，而且與控制角有很大關(guān)系，應(yīng)按不同進(jìn)行分析。（1）0在三相可控整流電路中，控制角的計(jì)算起點(diǎn)不再選擇在相電壓由負(fù)變正的過(guò)零點(diǎn)，而選擇在各相電壓的交點(diǎn)處，即自然換流點(diǎn)，如圖1b）中的1、2、3、1、等處。這樣，0意味著在t1時(shí)給a相晶閘管VT門極上施加觸發(fā)脈沖ug1；在t2時(shí)給b相晶閘管VT2門極上施加觸發(fā)脈沖ug2；在t3時(shí)給c相晶閘管VT3門極上施加觸發(fā)脈沖ug3，等等，如圖1c）所示。三相整流電路的作用：共陰極接法三相半波整流電路中，晶閘管的導(dǎo)通原則是哪相電壓最高與該相相連的元件將導(dǎo)通。如果

5、假定電路工作已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，在t1時(shí)刻之前c相VT3正在導(dǎo)通，那么在t1t2期間內(nèi)，a相電壓ua最高，VT1具備導(dǎo)通條件。t1時(shí)刻觸發(fā)脈沖ug1加在VT1門極上，VT1導(dǎo)通，負(fù)載Rd上得到a相電壓，即ud=ua，如圖1d）所示。在t2t3期間內(nèi)，ub電壓最高，t2時(shí)刻觸發(fā)脈沖ug2加在VT2門極上，VT2導(dǎo)通，Rd上得到b相電壓，ud=ub。與此同時(shí)，b點(diǎn)電位通過(guò)導(dǎo)通的VT2加在VT1的陽(yáng)極上。由于此時(shí)ubua，使VT1承受反向陽(yáng)極電壓而關(guān)斷。VT2導(dǎo)通、VT1關(guān)斷，這樣就完成了一次換流。同樣，在t3時(shí)刻又將發(fā)生VT2向VT3的換流過(guò)程?？梢钥闯觯瑢?duì)于共陰極接法的三相可控整流電路，換流總是由低

6、電位相換至高電位相。為了保證正常的換流，必須使觸發(fā)脈沖的相序與電源相序一致。由于三相電源系統(tǒng)平衡，則三只晶閘管將按同樣的規(guī)律連續(xù)不斷地循環(huán)工作，每管導(dǎo)通1/3周期。共陰極接法三相半波整流電路輸出直流電壓波形為三相交流相電壓的正半周包絡(luò)線，是一脈動(dòng)直流，在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)三次（三個(gè)波頭），最低脈動(dòng)頻率為工頻的三倍。對(duì)于電阻負(fù)載，負(fù)載電流id波形與負(fù)載電壓ud波形相同。變壓器副邊繞組電流i2即晶閘管中電流iT。因此，a相繞組中電流波形也即VT1中電流波形iT1為直流脈動(dòng)電流，如圖1d）所示。所以，三相半波整流電路有變壓器鐵心直流磁化問(wèn)題。晶閘管承受的電壓分為三部分，每部分占1/3周期。以VT1管上的

7、電壓uT1為例（圖1f）：VT1導(dǎo)通時(shí)，為管壓降，uT1UT0；VT2導(dǎo)通時(shí)，uT1uab；VT3導(dǎo)通時(shí)，uT1uac。在電流連續(xù)條件下，無(wú)論控制角如何變化，晶閘管上電壓波形總是由這三部分組成，只是在不同下，每部分波形的具體形狀不同。在0的場(chǎng)合下，晶閘管上承受的全為反向陽(yáng)極電壓，最大值為線電壓幅值。（2）30圖2表示了30時(shí)的波形圖。假設(shè)分析前電路已進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，由晶閘管VT3導(dǎo)通。當(dāng)經(jīng)過(guò)a相自然換流點(diǎn)處，雖uauc，但晶閘管VT1門極觸發(fā)脈沖ug1尚未施加，VT1管不能導(dǎo)通，VT3管繼續(xù)工作，負(fù)載電壓uduc。在t1時(shí)刻，正好30，VT1觸發(fā)脈沖到來(lái)，管子被觸發(fā)導(dǎo)通，VT3承受反向陽(yáng)極電

8、壓uca而關(guān)斷，完成晶閘管VT3至VT1的換流或c相至a相的換相，負(fù)載電壓udua。由于三相對(duì)稱，VT1將一直導(dǎo)通到120后的時(shí)刻t2，發(fā)生VT1至VT2的換流或a相至b相的換相。以后的過(guò)程就是三相晶閘管的輪流導(dǎo)通，輸出直流電壓ud為三相電壓在120范圍內(nèi)的一段包絡(luò)線。負(fù)載電流id的波形與ud相似，如圖2c）所示?？梢钥闯觯?0時(shí)，負(fù)載電流開(kāi)始出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)，電流處于臨界連續(xù)狀態(tài)。三相整流電路的作用：晶閘管電流仍為直流脈動(dòng)電流，每管導(dǎo)通時(shí)間為1/3周期（120）。晶閘管電壓仍由三部分組成，每部分占1/3周期，但由于30，除承受的反向陽(yáng)極電壓波形與0時(shí)有所變化外，晶閘管上開(kāi)始承受正向阻斷電壓，如圖2

9、e）所示。（3）30當(dāng)控制角30后，直流電流變得不連續(xù)。圖3給出了60時(shí)的各處電壓、電流波形。當(dāng)一相電壓過(guò)零變負(fù)時(shí)，該相晶閘管自然關(guān)斷。此時(shí)雖下一相電壓最高，但該相晶閘管門極觸發(fā)脈沖尚未到來(lái)而不能導(dǎo)通，造成各相晶閘管均不導(dǎo)通的局面，從而輸出直流電壓、電流均為零，電流斷續(xù)。一直要到60，下一相管子才能導(dǎo)通，此時(shí)，管子的導(dǎo)通角小于120隨著角的增加，導(dǎo)通角也隨之減小，直流平均電壓Ud也減小。當(dāng)150時(shí)，0，Ud0。其移相范圍為150。由于電流不連續(xù)，使晶閘管上承受的電壓與連續(xù)時(shí)有較大的不同。其波形如圖3e）所示。直流平均電壓U計(jì)算中應(yīng)按30及30兩種情況分別處理。30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，Ud的計(jì)算如

10、下三相整流電路的作用：當(dāng)0時(shí)，UdUd01.17U2，最大。30時(shí)，直流電流不連續(xù)，此時(shí)有三相整流電路的作用：晶閘管承受的最大反向電壓URM為線電壓峰值：三相整流電路的作用：晶閘管承受最大正向電壓UTM為晶閘管不導(dǎo)通時(shí)的陰、陽(yáng)極間電壓差，即相電壓峰值：三相整流電路的作用：2電感性負(fù)載電感負(fù)載時(shí)的三相半波可控整流電路如圖4a）所示。假設(shè)負(fù)載電感足夠大，直流電流id連續(xù)、平直，幅值為Id。當(dāng)30時(shí)，直流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。當(dāng)30后（例如60，如圖4b），由于負(fù)載電感Ld中感應(yīng)電勢(shì)eL的作用，使得交流電壓過(guò)零時(shí)晶閘管不會(huì)關(guān)斷。以a相為例，VT1在60的t1時(shí)刻導(dǎo)通，直流電壓udua。當(dāng)ua0的

11、2時(shí)刻，由于ua的減小將引起流過(guò)Ld中的電流id出現(xiàn)減小趨勢(shì)，自感電勢(shì)eL的極性將阻止id的減小，使VT1仍然承受正向陽(yáng)極電壓導(dǎo)通。即使當(dāng)u2為負(fù)時(shí)，自感電勢(shì)與負(fù)值相電壓之和（uaeL）仍可為正，使VT1繼續(xù)承受正向陽(yáng)極電壓維持導(dǎo)通，直到t3時(shí)刻VT2觸發(fā)導(dǎo)通，發(fā)生VT1至VT2的換流為止。這樣，當(dāng)30后，ud波形中出現(xiàn)了負(fù)電壓區(qū)域，同時(shí)各相晶閘管導(dǎo)通120，從而保證了負(fù)載電流連續(xù)，所以大電感負(fù)載下，雖ud波形脈動(dòng)很大，甚至出現(xiàn)負(fù)值，但id波形平直，脈動(dòng)很小。由于電流連續(xù)、平穩(wěn)，晶閘管電流為120寬，高度為Id的矩形波，圖4b）中給出了晶閘管VT1中的電流iT1波形。其中t2至t3范圍內(nèi)的一段區(qū)域是依靠Ld的自感電勢(shì)eL維持的。晶閘管上電壓波形仍然由三段組成，每段占1/3周期，如圖4b）中VT1管上電壓uT1所示。當(dāng)VT1導(dǎo)通時(shí)不承受電壓，uT10；當(dāng)VT1關(guān)斷時(shí)，由于任何瞬間都有一其他相晶閘管導(dǎo)通而引來(lái)他相電壓，使VT1承受相應(yīng)