電力電子技術(shù)課件

2.2三相可控整流電路雖然單相可控整流電路具有線路簡單，維護、調(diào)試方便等優(yōu)點，但輸出整流電壓脈動大，又會影響三相交流電網(wǎng)的平衡。因此，當(dāng)負載容量較大（一般指4KW以上），要求的直流電壓脈動較小時，通常采用三相可控整流電路。

先重點介紹三相半波可控整流電路不同負載時的組成、工作原理、波形分析、電路各電量的計算等，然后再介紹三相橋式全控整流電路。

2.2.1三相半波可控整流電路

一.電阻性負載1.

三相半波不可控整流電路二極管換相時刻(1、3、5點)為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a

=02.

三相半波可控整流電路（共陰極）注意：（1）T的接法、共陰極的特點。（2）α角的起始點不再是坐標原點，而是自然換相點1、3、5點處。

3.工作原理（1）α≤30°時輸出的電壓、電流的波形都是連續(xù)的（2）輸出電壓斷續(xù)

晶閘管的導(dǎo)通角是150°-α。

注意:在輸出電壓斷續(xù)情況下，晶閘管所承受的電壓除了前面提到的三部分外，還多了一種情況，就是當(dāng)三只晶閘管都不導(dǎo)通時，每只晶閘管均承受各自的相電壓。

4.數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud當(dāng)α=0°時，Ud最大，為

時，Ud最小，為0。（2）直流輸出電流的平均值Id（3）晶閘管兩端承受的最大的峰值電壓

晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器二次側(cè)線電壓的峰值即在電流斷續(xù)時，晶閘管承受的是各自的相電壓，故其承受的最大正向電壓是相電壓的峰值為。二.電感性負載ud波形沒有出現(xiàn)負值，電流也是連續(xù)的

ud的波形出現(xiàn)了負值，電流id的波形既連續(xù)又平穩(wěn)

α=90°時，ud的波形的正負面積相等

數(shù)量關(guān)系：（1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）變壓器相電流和流過一只晶閘管的電流（4）晶閘管承受的最大正反向電壓

（5）有效移相范圍是

注：為了擴大移相范圍以及使電流id平穩(wěn)，也可在負載兩端并接續(xù)流二極管VDR。特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直a≤30時：整流電壓波形與電阻負載時相同a>30時u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT3的脈沖到來，才換流，由VT3導(dǎo)通向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷——ud波形中出現(xiàn)負的部分阻感負載時的移相范圍為90四.共陽極三相半波可控整流電路三.反電動勢負載對于螺栓式的晶閘管來說，可以將晶閘管的陽極固定在同一塊大散熱器上，散熱效果好，安裝方便。此電路的觸發(fā)電路不能再像共陰極電路的觸發(fā)電路那樣，引出公共的一條接陰極的線，而且輸出脈沖變壓器二次側(cè)繞組也不能有公共線，這就給調(diào)試和使用帶來了不便。三相半波可控整流電路小結(jié)：不論是共陰極還是共陽極接法的電路，都只用了三只晶閘管，所以接線都較簡單，相對單相輸出脈動小，基波150Hz。變壓器繞組利用率較低，每相的二次側(cè)繞組一周期最多工作120°。

變壓器繞組中的電流（波形與相連的晶閘管的電流波形一樣）是單方向的，因此也會存在鐵心的直流磁化現(xiàn)象。

晶閘管承受的反向峰值電壓較高（與三相橋式電路相比）。因電路中負載電流要經(jīng)過電網(wǎng)零線，也會引起額外的損耗。

三相半波可控整流電路一般只用于中等偏小容量的場合。2.2.2三相橋式全控整流電路為改善三相半波電路變壓器利用率低等缺點，可將三相半波共陰極和共陽極電路串聯(lián)起來，形成三相橋式全控整流電路。應(yīng)用最為廣泛共陰極組——陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組——陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）一.電阻性負載ωt1～ωt2：在ωt1時刻，給VT1加觸發(fā)脈沖，滿足其導(dǎo)通的兩個條件，假設(shè)此時共陽極組陰極電位最低的晶閘管VT6已導(dǎo)通。

ωt2～ωt3：u相相電壓uu仍是最高，w相相電壓uw為最負，在2點，給晶閘管VT2加觸發(fā)脈沖，使其導(dǎo)通。ωt3

～ωt4

：VT3和VT2導(dǎo)通，ud=uvwωt4～ωt5：VT4和VT3導(dǎo)通，ud=uvuωt5～ωt6：VT5

和VT4導(dǎo)通,ud=uwuωt6～ωt7：VT6

和VT5導(dǎo)通,ud=uwv任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)特點:晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通順序為VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。輸出電壓的波形為三相線電壓的包絡(luò)線.對脈沖的要求：

（1）單寬脈沖：寬度大于60°，小于120°，一般80°～100°。

特點：要求有較大的輸出功率，脈沖變壓器體積大。

（2）雙窄脈沖：寬度小于60°，加一輔助脈沖。

特點：線路雖然復(fù)雜，但可以

減小裝置的輸出功率，減小TP的體積。

不同α角時的輸出波形

導(dǎo)通時間比α=0°時推遲了30°正負各120°的對稱的波形。

ud波形出現(xiàn)了零點,是一臨界情況VT1導(dǎo)通

電阻性負載，只要α≤60°，ud和id的波形就是連續(xù)的。

VT4導(dǎo)通

α角的移相范圍是0°～120°

當(dāng)α＞60°時ud的波形就出現(xiàn)斷續(xù)了,每個線電壓輸出小于60°

30°VT1導(dǎo)通

VT4導(dǎo)通

iv、iw的波形與iu波形形狀一致，只是相位依次相差。此三相電流均可統(tǒng)一用i2來表示。小結(jié)當(dāng)a≤60時，ud波形連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)當(dāng)a>60時，ud波形中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120二.電感性負載1.電路2.原理與電阻負載不同與電阻負載相同臨界情況，即ud正好沒有負電壓的輸出。

3.數(shù)量關(guān)系

（1）直流輸出電壓的平均值Ud（2）直流輸出電流的平均值Id（3）流過一只晶閘管的電流（4）變壓器二次側(cè)繞組的電流有效值I2

（5）晶閘管承受的最大正反向電壓

（在相同輸出時，為三相半波的一半）

（6）有效移相范圍（電感）是

三相橋式全控整流電路小結(jié)：

1.電路需有兩只晶閘管同時導(dǎo)通，各120°換相一次。

2.六只晶閘管依次導(dǎo)通，順序與下標同。

3.脈沖間隔為60°，要求單寬或雙窄脈沖觸發(fā)。

4.輸出電壓波形每周期脈動6次，基波頻率為300Hz。相同U2時，輸出電壓為半波時的兩倍。5.變壓器利用率高，二次側(cè)每周期有120°+120°流過電流，且電流波形正負面積相等，無直流分量。另外，將共陽極的三只晶閘管換成三只二極管，就組成了三相橋式半控整流電路，其分析方法同單相半控橋。6.晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同.單相三可控三整流三電路三相三可控三整流三電路返回返回返回2.三3三變?nèi)龎浩魅└腥龑φ麟娙返娜绊懽儔喝骼@三組上三總是三存在三有一三定的三漏感三的，三交流三回路三也會三有一三定的三自感三，將三所有三這些三電感三都折三算到三變壓三器的三二次三側(cè)，三用一三個集三中的三電感三來LT代替三。電流三的換三相是三不可三能在三瞬時三完成三的，三而要三有一三個過三程，三即經(jīng)三過一三段時三間，三這個三過程三就稱三為換相三過程。換相三過程三對應(yīng)三的時三間常三用相三應(yīng)的三電角三度來三表示三，稱三為換相三重疊三角，用γ來表三示。一.換流三期間三的整三流輸三出電三壓ud電流三換相三的過三程中三，兩三相的三晶閘三管都三導(dǎo)通三，相三當(dāng)于三兩相三短路三，兩三相之三間的三電位三差（三瞬時三值）三即為三短路三電壓三用uk表示三如假想三的短三路電三流ik:換相三前:換相三中:換相三后:教材三中用LB表示換相三期間三換流三回路三的電三壓方三程式三為換相三期間三的整三流輸三出電三壓的三瞬時三值ud就變?nèi)秊槎?三換相三壓降三的計三算XT是變?nèi)龎浩魅肯嗳鬯闳蕉蝹?cè)三的漏三抗，三且XT=ω三LT如果三是m脈波三電路三，其三換相三壓降三可表三示為三.考慮三了變?nèi)龎浩魅┛谷蟮娜魅妷喝秊閁d0為整三流電三路理三想情三況下三，當(dāng)α=三0°時的三輸出三電壓三平均三值。上面三三相三半波三電路三的輸三出電三壓就三變?yōu)樗?對換三相重三疊角γ的計三算移相三得：當(dāng)α角為三某一三固定三值時三，則XT越大三換相三重疊三角γ越大三；Id越大三換相三重疊三角也三越大三。例三相三橋式三全控三整流三電路三，帶三電感三性負三載，三其中R=三5Ω三，L三=∞三，變壓三器二三次側(cè)三電壓三有效三值為三22三0V，折算三到變?nèi)龎浩魅稳齻?cè)的三每相三漏感三為LT=2三mH三。求當(dāng)三時α=三30三°：三（1三）換相三壓降三；（三2）三輸出三電壓三；（三3）三負載三上的三電流三；（三4）三流過三晶閘三管的三電流三的平三均值三和有三效值三；（三5）三換相三重疊三角γ。解：三直流三回路三的電三壓平三衡方三程式三為將此三結(jié)果三及已三知條三件代三入上三面的三電壓三平衡三方程三式，三可求三出流過三晶閘三管的三電流三的平三均值三和有三效值三為解得三：回顧三有關(guān)三知識三：1.三直流三電動三機的三轉(zhuǎn)速三特性2.三直流三電動三機的三轉(zhuǎn)矩三特性3.三直流三電動三機的三機械三特性4.三直流三電動三機的三制動三方式5.三直流三電動三機的三四象三限運三行2.三6三大三功率三可控三整流三電路帶平三衡電三抗器三的雙三反星三形可三控整三流電三路三相三橋式三全控三整流三電路三的特三點（1三）兩三個管三子同三時導(dǎo)三通形三成供三電回三路，三其中三共陰三極組三和共三陽極三組各三1只三，且三不能三為同三一相三器件（2三）對三觸發(fā)三脈沖三的要三求：按VT1-V三T2-V三T3-V三T4-V三T5-V三T6的順三序，三相位三依次三差6三0共陰三極組VT1、V三T3、V三T5的脈三沖依三次差三12三0，共三陽極三組VT4、V三T6、V三T2也依三次差三12三0同一三相的三上下三兩個三橋臂三，即VT1與VT4，V三T3與VT6，V三T5與VT2，脈沖三相差三18三0（3三）ud一周三期脈三動6三