三相整流電路

1、2-12.2 三相可控整流電路三相可控整流電路2-22.2 三相可控整流電路三相可控整流電路引言引言交流測由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。基本的是三相半波可控整流電路，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣 。2-32.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 。圖2-12 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及a =0時的波形 1)電阻負(fù)載電阻負(fù)載自然換相點(diǎn)：二極管換相時刻為自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管

2、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(diǎn)，即a =0 。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)2-42.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a =0 時的工作原理分析時的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形為例。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖2-12 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及a =0時的波形 a a=30 的波形（的波形（圖2-13） 特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a a30 的情況（的情況（圖2-14 ）

3、特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R2-52.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路aawwaacos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU（2-18）當(dāng)a=0時，Ud最大，為 。2d0d17.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262daawwaUttdUU(2-19)整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算a30時，負(fù)載電流連續(xù)，有：a30時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，

4、此時有：2-62.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。03060901201501.17321a/( )Ud/U2圖2-15 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載2-72.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 負(fù)載電流平均值為 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即RUIdd（2-20）222RM45.2632UUUU（2-21）22UUFM（2-22）2-82.2.1 三相半波可

5、控整流電路三相半波可控整流電路2）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載圖2-16 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時的電路及a =60時的波形特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a30時：整流電壓波形與電阻負(fù)載時相同。a30時（如a=60時的波形如圖2-16所示）。u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時的移相范圍為90。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt2-92.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系由于負(fù)載電流連續(xù)

6、， Ud可由式（2-18）求出，即2d0d17. 1UUUUd/U2與a成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個例子。03060901201501.17321a/( )Ud/U2圖2-15 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載2-102.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分

7、量，為此其應(yīng)用較少。ddVT2577. 031IIII（2-23）dVTVT(AV)368. 057. 1III（2-24）2RMFM45. 2UUU（2-25）2-11AKANN KUUUUb UaUbaVT1導(dǎo)通導(dǎo)通 aRANKVT2不不導(dǎo)通導(dǎo)通 bL晶閘管最大正向電壓峰值晶閘管最大正向電壓峰值2.2.1在在a a3030時，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負(fù)時，該相晶閘時，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負(fù)時，該相晶閘管并不關(guān)斷，此時下一相晶閘管承受的正向電壓將成為變壓器二次線電管并不關(guān)斷，此時下一相晶閘管承受的正向電壓將成為變壓器二次線電壓，因而晶閘管所承受的最大正向電壓也等于變壓

8、器二次線電壓峰壓，因而晶閘管所承受的最大正向電壓也等于變壓器二次線電壓峰值值 。22232.45UUUUFMRM2-122.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）圖2-17 三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT62-132.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路1）帶電阻負(fù)載時的工作情況）帶電阻負(fù)載時的工作情況當(dāng)a60 時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載，id波形與ud波

9、形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖： a =0 （圖218 ） a =30 （圖219） a =60 （圖220）當(dāng)a60 時，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值 波形圖： a =90 （ 圖221）帶電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是1202-142.2.2 三相橋式全控整流電路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21所示時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua

10、=ucauc-ub=ucb 請參照圖2182-152.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（2）對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下兩個橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差180。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。2-162.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都

11、一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā) 一種是雙脈沖觸發(fā)（常用） (5）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。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)觸發(fā)脈沖2-18a60 時時（a =0 圖222；a =30 圖223）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似。 各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓ud波形 晶閘管承受的電壓波形2.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路2) 阻感負(fù)載時的工作情況阻感負(fù)載時的工作情況主要包括a 60 時（時（ a =90圖224）阻感負(fù)載時的工作情況與電

12、阻負(fù)載時不同。 電阻負(fù)載時，ud波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分。 阻感負(fù)載時，ud波形會出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90 。區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同。 當(dāng)電感足夠大的時候， id的波形可近似為一條水平線。2-192.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3) 定量分析定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載a60 時）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且a 60時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Rawwaacos34.2)(sin63123232dUttdUU（2-26）)3cos(134.2)(sin63232da

13、wwaUttdUU（2-27）2-202.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路當(dāng)整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負(fù)載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，其有效值為：ddddIIIII816.03232)(3221222（2-28）晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。接反電勢阻感負(fù)載時，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計算Id時有所不同，接反電勢阻感負(fù)載時的Id為：REUIdd（2-29）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動勢的值。2-21ik=ib是逐漸增大的， 而ia=Id-ik是逐漸

14、減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時，ia=0，VT1關(guān)斷,換流過程結(jié)束。2.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感可用一個集中的電感LB表示?，F(xiàn)以三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣。VT1換相至VT2的過程：因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik。圖2-25 考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca2-222.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響換相重疊換相重疊角角

15、換相過程持續(xù)的時間，用電角度g g表示。換相過程中，整流電壓ud為同時導(dǎo)通的兩個晶閘管所對應(yīng)的兩個相電壓的平均值。換相壓降與不考慮變壓器漏感時相比，ud平均值降低的多少。2ddddbakBbkBaduutiLutiLuu（2-30）dB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIwwwwgaagaagaadkkk（2-31）2-232.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響換相重疊角g g的計算B2Bab2)65sin(62)(ddLtULuutiwk由上式得：)65sin(26d

16、dB2wwtXUtik進(jìn)而得出：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2wawwwatXUttXUitk（2-32）（2-33）（2-34）2-242.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2wawwwatXUttXUitk 當(dāng) 時， ，于是65gawtdkIig g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 當(dāng)a a90 時，a a 越小g g 越大。)cos(cos26B2dgaaXUI（2-35）2dB62)co

17、s(cosUIXgaa（2-36）2-252.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響 變壓器漏抗對各種整流電路的影響變壓器漏抗對各種整流電路的影響 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cosgaa2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 表2-2 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計算23U23U注：單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按 代入。23U

18、23U2-262.3 變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路的影響變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論:1） 諧波諧波重聯(lián)結(jié)電路的順序控制重聯(lián)結(jié)電路的順序控制流裝置的主要用途之一。4) 的觸發(fā)電路。重點(diǎn)熟悉鋸齒波移相的觸發(fā)電路的原理，了解集成觸發(fā)芯片及其組成的三相橋式全控整流電路的觸發(fā)電路，建立同步的概念，掌握同步電壓信號的選取方法 。出現(xiàn)換相重疊角g g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多。晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，

19、可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。2-27圖圖2-13 三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載， a a=30=30 時的波形時的波形a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac2-28圖圖2-14 三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載， a a=60時的波形wwttwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT12-29圖圖2-18 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a a=0=0 時的波形時的波形wwwwu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OtOtOtOta = 0iVT1uVT12-30圖圖2-19 三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載a a= 30 = 30 時的波形時的波形wwwwud1ud2a = 30iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbu