三相橋式電路課件

半導體變流技術第三章三相可控整流電路

第一節(jié)三相半波可控整流電路第二節(jié)

三相橋式全控整流電路第三節(jié)

三相橋式半控整流電路

第四節(jié)

帶平衡電抗器的雙反星可控整流電路第五節(jié)

整流電路的換相壓降與外特性

第六節(jié)

晶閘管可控整流供電的直流電動機機械特性

半導體變流技術第三章三相可控整流電路第一節(jié)三相1半導體變流技術第一節(jié)三相半波可控整流電路三相半波（三相零式）不可控整流電路三相半波整流電路，任何時刻只有瞬時陽極電壓最高的一相管子導通，按電源的相序，每管輪流導通120度.變壓器二次相電壓正半周相鄰波形的交點,稱為自然換流點（換相點）。

半導體變流技術第一節(jié)三相半波可控整流電路三相半波（三2半導體變流技術工作原理：1.ωt1~ωt2期間：uU瞬時值最高，二極管VD1導通，忽略二極管正向導通壓降，U點與K點同電位，K點電位也最高，使VD2、VD3受反壓而截止。2.ωt2~ωt3期間：VD2導通，VD1、VD3受反壓而截止。3.ωt3~ωt4期間：VD3導通，VD1、VD2受反壓而截止。半導體變流技術工作原理：3半導體變流技術波形1)

ωtωt2ωt1ωt4ωt3ωtωtωt1ωt2ωt3ωt4φ數量關系：2)整流二極管承受最大反向電壓為電源線電壓的峰值。

半導體變流技術波形1)ωtωt2ωt1ωt4ωt3ωtωt4半導體變流技術三相半波可控整流電路(電阻性負載)將二極管換成晶閘管即成為三相半波可控整流電路。α以對應的自然換流點為起算點。原理圖半導體變流技術三相半波可控整流電路(電阻性負載)將二極5半導體變流技術1）0o<α<30o時：每個晶閘管始終輪流導通120o，α=30o時，負載端電壓處于臨界連續(xù)狀態(tài)。

2）30o<α<150o時：負載端電壓出現(xiàn)斷續(xù)，θT<120o,α=60o時，θT

=90o。3)α=150o時，Ud=0。所以α的移相范圍為0~150o。

電阻性負載工作原理：半導體變流技術1）0o<α<30o時：每個晶閘管始終輪流導通6半導體變流技術波形ωt0ωt1ωt2ωt3ωt412001200α=600900θT=1500-αα=180ωtωtωtωtωt1200

三相半波可控整流電路阻性負載波形圖

半導體變流技術波形ωt0ωt1ωt2ωt3ωt41200127半導體變流技術2．

數量關系：1）（0o<α<30o）（30o<α<150o）2)3)4)半導體變流技術2．

數量關系：8半導體變流技術2．

數量關系：1）（0o<α<30o）（30o<α<150o）2)3)4)半導體變流技術2．

數量關系：9半導體變流技術2）當α＞30o時，VT1管導通到π時，其陽極電壓已過零開始變負，由于電流減小，在電感L上產生感應電動勢的作用，使VT1仍處于正向電壓而繼續(xù)導通，直到ωt2時刻，Ug2觸發(fā)VT2管導通，VT1才承受反壓被關斷，使波形出現(xiàn)部分負壓。因此，各相晶閘管導通120度，從而保證了電流連續(xù)。3）α=90o時，ud≈0，此時電壓波形正負面積相等，所以α的移相范圍為0~90o。電感性負載工作原理：1）當α≤30o時，波形與純電阻時一樣。半導體變流技術2）當α＞30o時，VT1管導通到π時，其陽極10半導體變流技術數量關系：

1.2.3.半導體變流技術數量關系：1.2.3.11半導體變流技術第二節(jié)三相橋式全控整流電路共陰極接法共陽極接法半導體變流技術第二節(jié)三相橋式全控整流電路共陰極接法共陽極12半導體變流技術工作原理：

1、α＝0o

負載端要有輸出電壓，必須共陰極和共陽極組各有一晶閘管導通，對共陰極組，其輸出電壓波形是三相相電源波形的正半周包絡線。對共陽極組，其輸出電壓波形是三相相電源波形的負半周包絡線。在三相線電壓波形上是正半部分包絡線。

波形ωtωtωtωtωtωt半導體變流技術工作原理：1、α＝0o負載端要有輸出電壓，13半導體變流技術a）ωtωtωtωtωtωtωt2、α〉0o時：

右圖為α＝30o、α＝60o、α＝90o波形半導體變流技術a）ωtωtωtωtωtωtωt2、α〉0o時14半導體變流技術α≤60o時，ud波形均為正值；60o<α<90o時，由于Ld作用，ud波形出現(xiàn)負值，α＝90o時，正負面積相等，ud=0。

波形說明：半導體變流技術α≤60o時，ud波形均為正值；60o<α<915半導體變流技術數量關系：

1、2、3、4、

半導體變流技術數量關系：1、16半導體變流技術結論：1、移相范圍0o~90o2、α≤60o時，負載端電壓連續(xù)。3、負載端電壓為線電壓。對觸發(fā)脈沖要求：三相橋式全控整流電路在任何時刻必須保證兩個晶閘管同時導通才能形成回路，為保證整流裝置能啟動工作，或在電流斷續(xù)后能再次導通，必須對兩組中應該導通的一對晶閘管同時加觸發(fā)脈沖。一種是寬脈沖，一種是雙窄脈沖。半導體變流技術結論：17半導體變流技術第三節(jié)三相橋式半控整流電路電阻性負載：

Rd半導體變流技術第三節(jié)三相橋式半控整流電路電阻性負載：18半導體變流技術α≤60o時(α=30o為例）負載上得到三個間隔波頭完整三個波頭缺角的脈動波形。α=60o時，波頭剛好維持連續(xù)。所以：三相橋式半控整流電路α=30o波形半導體變流技術α≤60o時(α=30o為例）負載上得到三個19半導體變流技術600＜α＜1800時（α=120o為例）VT1管在uUW電壓的作用下,ωt1開始導通，到ωt2時刻U相相電壓為0時VT1管仍不會關斷，因為使VT1管正向尋通的不是相電壓而是線電壓，到ωt3時刻uUW=0,VT1才關斷。在ωt3~ωt4期間，門極無觸發(fā)脈沖，故VT3不導通，波形出現(xiàn)斷續(xù)。α=120o電壓波形半導體變流技術600＜α＜1800時（α=120o為例）VT20半導體變流技術感性負載：：為了避免失控現(xiàn)象，在三相橋式半控整流電路帶電感性負載時，必須并聯(lián)續(xù)流管。接續(xù)流管后，只有當α〉60o時續(xù)流管才流過電流，這時晶閘管，整流二極管以及續(xù)流管電流可參照三相半波電路進行計算。半導體變流技術感性負載：：為了避免失控現(xiàn)象，在三相橋式半控整21半導體變流技術三相半控橋式與三相全控橋式整流電路比較（一）三相全控橋能工作于有源逆變狀態(tài)，而三相半控橋不能工作于逆變狀態(tài)。（二）三相全控橋式整流電路輸出電壓脈動小，在同樣的脈動要求下，全控橋式整流電路要求平均電感器的電感量可小些。（三）三相半控橋式整流電路只需三套觸發(fā)電路，不需要寬頻脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)，因此線路簡單經濟，調整方便。（四）三相全控橋式整流電路的動態(tài)響應比半控橋式整流電路好。半導體變流技術三相半控橋式與三相全控橋式整流電路比較（一）三22半導體變流技術第四節(jié)帶平衡電抗器的雙反星

可控整流電路平衡電抗器：一個帶中心抽頭的鐵心線圈，抽頭兩側的匝數相等，兩邊電感量相等，在任一邊線圈中有交變電流流過時，兩邊均會有大小相同、方向一致的感應電動勢產生。雙反星形變壓器：整流變壓器具有兩組二次繞組，且都接成星形，但兩繞組接到晶閘管同名端相反，畫出電壓矢量圖是兩個相反的星形。

半導體變流技術第四節(jié)帶平衡電抗器的雙反星

可控整流電路平23半導體變流技術雙反星形三相變壓器帶平衡電抗器的雙反星可控整流電路半導體變流技術雙反星形三相變壓器帶平衡電抗器的雙反星可控整流24半導體變流技術平衡電抗器的作用：

平衡電抗器的作用使流過整流元件與變壓器二次電流的波形系數降低，再輸出同樣直流電流時，可使二極管或晶閘管的額定電流減小并提高變壓器的利用率，在大電流輸出時，晶閘管可少并聯(lián)或不并聯(lián)。半導體變流技術平衡電抗器的作用：平衡電抗器的作用使流過整流25半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路：

阻性負載：1．α≤60o時，波形連續(xù)，

2．α〉60o時，波形斷續(xù)，3．

α移相范圍為120o。半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路：阻性負載：26半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路阻性負載

波形（a:α=30o時,b:α=60o時）

半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路阻性負載波27半導體變流技術感性負載：

1．α≤60o時，波形不出現(xiàn)負電壓，同阻性負載。2．60o<α<90o時,波形出現(xiàn)負電壓.

。3．

α=90o時,Ud≈0。半導體變流技術感性負載：1．α≤60o時，波形不出現(xiàn)負電壓28半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路感性負載α=90o波形

半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路感性負載α=929半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點

1、雙反星形電路是兩組三相半波整流電路的并聯(lián)，輸出整流電壓波形與六相半波整流時一樣，所以脈動情況比三相半波整流小得多。2、由于同時有兩相導通，整流變壓器磁路平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化的問題

。半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點1、雙30半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點：

3、與六相半波整流相比，整流變壓器二資助繞組利用率提高了一倍，所以在輸出同樣的直流電流時，變壓器的容量比六相半波整流時要小。4、每一整流元件承擔負載電流的一半，導電時間比三相半波整流時增加了一倍，提高了整流元件承受負載的能力。半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點：3、31半導體變流技術第五節(jié)整流電路的換相壓降與外特性換相壓降：換相過程中產生的一個壓降。

原因：整流變壓器漏抗存在的結果。

半導體變流技術第五節(jié)整流電路的換相壓降與外特性換相壓32半導體變流技術工作原理

在換相過程ωt1~ωt2期間，VT1，VT3同時導通，A，C兩相同時導通，相當與A，C兩相線間短路，產生一個假想的短路電流ik（圖中虛線所示），C相電流ic=id-ik,隨著ik的增大而不斷的減??；而A相電流ia=ik將不斷增大，當ia增大到Id即ic下降為零時，VT3關斷，VT1電流達到Id，完成了C相到A相之間的換流。

在換流期間，直流輸出電壓的波形是換流的兩相電壓的平均值。與不考慮漏抗相比，輸出電壓波形減少了一塊面積，這塊減少面積是由負載電流Id換相引起的，相當于Id在某電阻上產生了一個壓降，稱換相壓降。

半導體變流技術工作原理在換相過程ωt1~ωt2期間，VT133半導體變流技術換相壓降

====一般地M：可控整流一個周期的換相次數。

半導體變流技術換相壓降====一般地M：可控整流一個周期的34半導體變流技術換相重疊角γ

定義：換相期間，兩個相鄰晶閘管同時導通所對應的電角度，用γ表示。大小：M：可控整流一個周期的換相次數。

半導體變流技術換相重疊角γ定義：換相期間，兩個相鄰晶閘管同35半導體變流技術可控整流電路的外特性:Udo:α＝0時空載直流輸出電壓。Ri:整流橋式內阻。ΔU：一個晶閘管的正向導通壓降。

半導體變流技術可控整流電路的外特性:Udo:α＝0時空載直36半導體變流技術第六節(jié)晶閘管可控整流供電

的直流電動機機械性電流連續(xù)時直流電動機的機械特性電流連續(xù)時的機械特性

半導體變流技術第六節(jié)晶閘管可控整流供電

37半導體變流技術1.虛線部分是假定電流連續(xù)時畫出的，實際上Id很小時，電流id會變得不連續(xù)。2.由于存在換相等效電阻，所以晶閘管供電時的機械特性比直流發(fā)電機供電時要軟一些說明：半導體變流技術1.虛線部分是假定電流連續(xù)時畫出的，實際上Id38半導體變流技術電流斷續(xù)時直流電動機的機械特性電流斷續(xù)時機械特性半導體變流技術電流斷續(xù)時直流電動機的機械特性電流斷續(xù)時機械39半導體變流技術說明：1、電流斷續(xù)時，電動機空載轉速抬高。2、電流斷續(xù)時，電動機機械特性顯著變軟，即電動機軸上負載轉矩的很小變化能引起電動機轉速的很大變化。半導體變流技術說明：1、電流斷續(xù)時，電動機空載轉速抬高。40半導體變流技術臨界電流：直流電動機電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界位。三相半波整流電路:

1、Id≤Idk電流斷續(xù)。2、Idk越小，電流連續(xù)工作區(qū)域越大。3、U2φ一定時，Ld

越大，Idk

越小。半導體變流技術臨界電流：直流電動機電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界位。41半導體變流技術第三章三相可控整流電路

第一節(jié)三相半波可控整流電路第二節(jié)

三相橋式全控整流電路第三節(jié)

三相橋式半控整流電路

第四節(jié)

帶平衡電抗器的雙反星可控整流電路第五節(jié)

整流電路的換相壓降與外特性

第六節(jié)

晶閘管可控整流供電的直流電動機機械特性

半導體變流技術第三章三相可控整流電路第一節(jié)三相42半導體變流技術第一節(jié)三相半波可控整流電路三相半波（三相零式）不可控整流電路三相半波整流電路，任何時刻只有瞬時陽極電壓最高的一相管子導通，按電源的相序，每管輪流導通120度.變壓器二次相電壓正半周相鄰波形的交點,稱為自然換流點（換相點）。

半導體變流技術第一節(jié)三相半波可控整流電路三相半波（三43半導體變流技術工作原理：1.ωt1~ωt2期間：uU瞬時值最高，二極管VD1導通，忽略二極管正向導通壓降，U點與K點同電位，K點電位也最高，使VD2、VD3受反壓而截止。2.ωt2~ωt3期間：VD2導通，VD1、VD3受反壓而截止。3.ωt3~ωt4期間：VD3導通，VD1、VD2受反壓而截止。半導體變流技術工作原理：44半導體變流技術波形1)

ωtωt2ωt1ωt4ωt3ωtωtωt1ωt2ωt3ωt4φ數量關系：2)整流二極管承受最大反向電壓為電源線電壓的峰值。

半導體變流技術波形1)ωtωt2ωt1ωt4ωt3ωtωt45半導體變流技術三相半波可控整流電路(電阻性負載)將二極管換成晶閘管即成為三相半波可控整流電路。α以對應的自然換流點為起算點。原理圖半導體變流技術三相半波可控整流電路(電阻性負載)將二極46半導體變流技術1）0o<α<30o時：每個晶閘管始終輪流導通120o，α=30o時，負載端電壓處于臨界連續(xù)狀態(tài)。

2）30o<α<150o時：負載端電壓出現(xiàn)斷續(xù)，θT<120o,α=60o時，θT

=90o。3)α=150o時，Ud=0。所以α的移相范圍為0~150o。

電阻性負載工作原理：半導體變流技術1）0o<α<30o時：每個晶閘管始終輪流導通47半導體變流技術波形ωt0ωt1ωt2ωt3ωt412001200α=600900θT=1500-αα=180ωtωtωtωtωt1200

三相半波可控整流電路阻性負載波形圖

半導體變流技術波形ωt0ωt1ωt2ωt3ωt412001248半導體變流技術2．

數量關系：1）（0o<α<30o）（30o<α<150o）2)3)4)半導體變流技術2．

數量關系：49半導體變流技術2．

數量關系：1）（0o<α<30o）（30o<α<150o）2)3)4)半導體變流技術2．

數量關系：50半導體變流技術2）當α＞30o時，VT1管導通到π時，其陽極電壓已過零開始變負，由于電流減小，在電感L上產生感應電動勢的作用，使VT1仍處于正向電壓而繼續(xù)導通，直到ωt2時刻，Ug2觸發(fā)VT2管導通，VT1才承受反壓被關斷，使波形出現(xiàn)部分負壓。因此，各相晶閘管導通120度，從而保證了電流連續(xù)。3）α=90o時，ud≈0，此時電壓波形正負面積相等，所以α的移相范圍為0~90o。電感性負載工作原理：1）當α≤30o時，波形與純電阻時一樣。半導體變流技術2）當α＞30o時，VT1管導通到π時，其陽極51半導體變流技術數量關系：

1.2.3.半導體變流技術數量關系：1.2.3.52半導體變流技術第二節(jié)三相橋式全控整流電路共陰極接法共陽極接法半導體變流技術第二節(jié)三相橋式全控整流電路共陰極接法共陽極53半導體變流技術工作原理：

1、α＝0o

負載端要有輸出電壓，必須共陰極和共陽極組各有一晶閘管導通，對共陰極組，其輸出電壓波形是三相相電源波形的正半周包絡線。對共陽極組，其輸出電壓波形是三相相電源波形的負半周包絡線。在三相線電壓波形上是正半部分包絡線。

波形ωtωtωtωtωtωt半導體變流技術工作原理：1、α＝0o負載端要有輸出電壓，54半導體變流技術a）ωtωtωtωtωtωtωt2、α〉0o時：

右圖為α＝30o、α＝60o、α＝90o波形半導體變流技術a）ωtωtωtωtωtωtωt2、α〉0o時55半導體變流技術α≤60o時，ud波形均為正值；60o<α<90o時，由于Ld作用，ud波形出現(xiàn)負值，α＝90o時，正負面積相等，ud=0。

波形說明：半導體變流技術α≤60o時，ud波形均為正值；60o<α<956半導體變流技術數量關系：

1、2、3、4、

半導體變流技術數量關系：1、57半導體變流技術結論：1、移相范圍0o~90o2、α≤60o時，負載端電壓連續(xù)。3、負載端電壓為線電壓。對觸發(fā)脈沖要求：三相橋式全控整流電路在任何時刻必須保證兩個晶閘管同時導通才能形成回路，為保證整流裝置能啟動工作，或在電流斷續(xù)后能再次導通，必須對兩組中應該導通的一對晶閘管同時加觸發(fā)脈沖。一種是寬脈沖，一種是雙窄脈沖。半導體變流技術結論：58半導體變流技術第三節(jié)三相橋式半控整流電路電阻性負載：

Rd半導體變流技術第三節(jié)三相橋式半控整流電路電阻性負載：59半導體變流技術α≤60o時(α=30o為例）負載上得到三個間隔波頭完整三個波頭缺角的脈動波形。α=60o時，波頭剛好維持連續(xù)。所以：三相橋式半控整流電路α=30o波形半導體變流技術α≤60o時(α=30o為例）負載上得到三個60半導體變流技術600＜α＜1800時（α=120o為例）VT1管在uUW電壓的作用下,ωt1開始導通，到ωt2時刻U相相電壓為0時VT1管仍不會關斷，因為使VT1管正向尋通的不是相電壓而是線電壓，到ωt3時刻uUW=0,VT1才關斷。在ωt3~ωt4期間，門極無觸發(fā)脈沖，故VT3不導通，波形出現(xiàn)斷續(xù)。α=120o電壓波形半導體變流技術600＜α＜1800時（α=120o為例）VT61半導體變流技術感性負載：：為了避免失控現(xiàn)象，在三相橋式半控整流電路帶電感性負載時，必須并聯(lián)續(xù)流管。接續(xù)流管后，只有當α〉60o時續(xù)流管才流過電流，這時晶閘管，整流二極管以及續(xù)流管電流可參照三相半波電路進行計算。半導體變流技術感性負載：：為了避免失控現(xiàn)象，在三相橋式半控整62半導體變流技術三相半控橋式與三相全控橋式整流電路比較（一）三相全控橋能工作于有源逆變狀態(tài)，而三相半控橋不能工作于逆變狀態(tài)。（二）三相全控橋式整流電路輸出電壓脈動小，在同樣的脈動要求下，全控橋式整流電路要求平均電感器的電感量可小些。（三）三相半控橋式整流電路只需三套觸發(fā)電路，不需要寬頻脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)，因此線路簡單經濟，調整方便。（四）三相全控橋式整流電路的動態(tài)響應比半控橋式整流電路好。半導體變流技術三相半控橋式與三相全控橋式整流電路比較（一）三63半導體變流技術第四節(jié)帶平衡電抗器的雙反星

可控整流電路平衡電抗器：一個帶中心抽頭的鐵心線圈，抽頭兩側的匝數相等，兩邊電感量相等，在任一邊線圈中有交變電流流過時，兩邊均會有大小相同、方向一致的感應電動勢產生。雙反星形變壓器：整流變壓器具有兩組二次繞組，且都接成星形，但兩繞組接到晶閘管同名端相反，畫出電壓矢量圖是兩個相反的星形。

半導體變流技術第四節(jié)帶平衡電抗器的雙反星

可控整流電路平64半導體變流技術雙反星形三相變壓器帶平衡電抗器的雙反星可控整流電路半導體變流技術雙反星形三相變壓器帶平衡電抗器的雙反星可控整流65半導體變流技術平衡電抗器的作用：

平衡電抗器的作用使流過整流元件與變壓器二次電流的波形系數降低，再輸出同樣直流電流時，可使二極管或晶閘管的額定電流減小并提高變壓器的利用率，在大電流輸出時，晶閘管可少并聯(lián)或不并聯(lián)。半導體變流技術平衡電抗器的作用：平衡電抗器的作用使流過整流66半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路：

阻性負載：1．α≤60o時，波形連續(xù)，

2．α〉60o時，波形斷續(xù)，3．

α移相范圍為120o。半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路：阻性負載：67半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路阻性負載

波形（a:α=30o時,b:α=60o時）

半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路阻性負載波68半導體變流技術感性負載：

1．α≤60o時，波形不出現(xiàn)負電壓，同阻性負載。2．60o<α<90o時,波形出現(xiàn)負電壓.

。3．

α=90o時,Ud≈0。半導體變流技術感性負載：1．α≤60o時，波形不出現(xiàn)負電壓69半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路感性負載α=90o波形

半導體變流技術雙反星形帶平衡電抗器可控整流電路感性負載α=970半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點

1、雙反星形電路是兩組三相半波整流電路的并聯(lián)，輸出整流電壓波形與六相半波整流時一樣，所以脈動情況比三相半波整流小得多。2、由于同時有兩相導通，整流變壓器磁路平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化的問題

。半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點1、雙71半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點：

3、與六相半波整流相比，整流變壓器二資助繞組利用率提高了一倍，所以在輸出同樣的直流電流時，變壓器的容量比六相半波整流時要小。4、每一整流元件承擔負載電流的一半，導電時間比三相半波整流時增加了一倍，提高了整流元件承受負載的能力。半導體變流技術帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路特點：3、72半導體變流技術第五節(jié)整流電路的換相壓降與外特性換相壓降：換相過程中產生的一個壓降。

原因：整流變壓器漏抗存在的結果。

半導體變流技術第五節(jié)整流電路的換相壓降與外特性換相壓73半導體變流技術工作原理

在換相過程ωt1~ωt2期間，VT1，VT3同時