三相整流電路

第二章整流電路三相可控整流電路引入三相整流電路的原因單相整流電路器件少、線路簡(jiǎn)單但其輸出電壓脈動(dòng)較大，且會(huì)引起電網(wǎng)三相不平衡，多用于小容量設(shè)備。三相AC/DC具有比單相AC/DC更優(yōu)越的性能,輸出電壓高且脈動(dòng)較小,脈動(dòng)頻率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，負(fù)載容量較大。在中、大功率領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。三相半波可控整流電路是其他各種多相整流電路的基礎(chǔ)，其他各種多相整流電路都可以認(rèn)為是由各個(gè)三相半波可控整流電路波形疊加而成。其他整流電路還有三相橋式全控整流電路大功率整流電路三相可控整流電路也稱三相零式可控整流電路。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)，減少諧波三個(gè)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。便于安排有公共線的觸發(fā)電路。也有三相半波共陽(yáng)極組整流電路，是將陽(yáng)極連接在一起——共陽(yáng)極接法。需要掌握的內(nèi)容

輸出整流電壓、電流波形的分析用波形推導(dǎo)出的輸出整流電壓平均值與控制角關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式由于整流電路負(fù)載不同，函數(shù)表達(dá)式的相同與不同之處電阻負(fù)載電路中的晶閘管換作二極管，成為三相半波不可控整流電路此時(shí)，相電壓最大的一相所對(duì)應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并電路的一個(gè)區(qū)別，即三相電路觸發(fā)角的起點(diǎn)，是以使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓一周期中，在ωt1~ωt2期間，VD1導(dǎo)通，ud=ua

在ωt2~ωt3期間，VD2導(dǎo)通，ud=ub

在ωt3~ωt4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角α的起點(diǎn)，即α=0

這是三相電路和電路的一個(gè)區(qū)別，即三相電路觸發(fā)角的起點(diǎn)是以自然換相點(diǎn)來(lái)計(jì)算的，而不是以過(guò)零點(diǎn)自然換相點(diǎn)：是三個(gè)相電壓的交點(diǎn)由變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量；晶閘管的電壓波形，由3段組成：第1段，VT1導(dǎo)通期間，uT1=0;第2段，在VT1關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab，為一段線電壓;第3段，在VT3導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab為另一段線電壓；增大α值,將脈沖后移,整流電路的工作波形相應(yīng)地發(fā)生變化。α=30時(shí)的波形負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。

特點(diǎn)：在ωt1＝120時(shí)刻，Ub開(kāi)始>Ua，此時(shí)VT2承受正壓，但由于沒(méi)有觸發(fā)脈沖，所以仍舊處于關(guān)斷狀態(tài)，隔斷b相電壓，從而使a相的VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直

至VT2觸發(fā)脈沖的到來(lái)。晶閘管導(dǎo)通角等于120

α

>30的情況特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120。請(qǐng)同學(xué)們分析電阻負(fù)載時(shí)α角的移相范圍？可以這樣分析：其實(shí)三相半波電路，相當(dāng)于三個(gè)單相半波電路的并聯(lián)。對(duì)于單相電路，移相范圍為1800。由于三相電路移相范圍的起點(diǎn)從換相點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，所以為150。α≤30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有當(dāng)α=0時(shí)，Ud最大α>30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有負(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由于晶閘管陰極與零點(diǎn)間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽(yáng)極與零點(diǎn)間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽(yáng)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，即電感性負(fù)載特點(diǎn)：L值很大，id波形基本平直α≤30時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同α>30時(shí)（如α=60時(shí)的波形）ua過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來(lái)，才換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷——ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。電感性負(fù)載時(shí)，α的移相范圍為90

原因是由于當(dāng)α≥90時(shí)，Ud的波形正負(fù)對(duì)稱，平均值為0，失去意義。所以α的移相范圍為90。請(qǐng)同學(xué)們自己完成α＝90時(shí)的工作波形?；緟?shù)計(jì)算直流輸出電壓平均值Ud：變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為

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橋式全控整流電路（三相全橋）三相全橋的特點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛；共陰極組——陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）；共陽(yáng)極組——陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）；請(qǐng)注意編號(hào)順序：1、3、5和4、6、2，一般不特別說(shuō)明，均采用這樣的編號(hào)順序。由于零線平均電流為零，所以可以不用零線。帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況1)α=0時(shí)的情況對(duì)于共陰極阻的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最大的一個(gè)導(dǎo)通；對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說(shuō)負(fù)得最多）的導(dǎo)通；任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)SCR處于導(dǎo)通狀態(tài)。其余的SCR均處于關(guān)斷狀態(tài)。觸發(fā)角α的起點(diǎn)，仍然是從自然換相點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，注意正負(fù)方向均有自然換相點(diǎn)。從線電壓波形看，

ud為線電壓中最大的一個(gè)，因此ud波形為線電壓的包絡(luò)線。時(shí)段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)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=ucauc-ub=ucb三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)：（1)兩個(gè)SCR同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各有一個(gè)SCR導(dǎo)通，且不能為同相的兩個(gè)SCR（否則沒(méi)有輸出）。（2）對(duì)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(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120；同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180

(3)ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，所以三相全橋電路稱為6脈波整流電路；

(4)需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖.另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）：在Ud的六個(gè)時(shí)間段，均給應(yīng)該導(dǎo)通的SCR提供觸發(fā)脈沖，而不管其原來(lái)是否導(dǎo)通。所以每隔600就需要提供兩個(gè)觸發(fā)脈沖。實(shí)際提供脈沖的順序?yàn)椋?,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1,2，不斷重復(fù)。晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同為：α=30時(shí)的工作情況(波形圖）晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30，組成ud的每一段線電壓因此推遲30；從ωt1開(kāi)始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表2-1的規(guī)律；變壓器二次側(cè)電流iu波形的特點(diǎn)：在VT1處于通態(tài)的120期間，iu為正，iu波形的形狀與同時(shí)段的ud波形相同，在VT4處于通態(tài)的120期間，iu波形的形狀也與同時(shí)段的ud波形相同，但為負(fù)值α=60時(shí)工作情況ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低。α=60時(shí)ud出現(xiàn)為零的點(diǎn)。

（因?yàn)樵谠擖c(diǎn)處，線電壓為零）當(dāng)α>60時(shí)，如α=90時(shí)電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖2-21所示：小結(jié)當(dāng)α≤60時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形一樣，也連續(xù)；當(dāng)α>60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值；帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路α角的移相范圍是120電感性負(fù)載時(shí)的工作情況1)α≤60時(shí)ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)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等都一樣；區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流id波形不同。電感性負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。α>60時(shí)電感性負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而電感性負(fù)載時(shí)，由于電感L的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分；帶電感性負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為90。因?yàn)樵讦粒?0時(shí)，Ud波形上下對(duì)稱，平均值為零?；緟?shù)關(guān)系當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶電感性負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載α≤60時(shí)）的平均值為：帶電阻負(fù)載且α>60時(shí)，整流電壓平均值為：當(dāng)整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶電感性負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，為