三相可控整流电路

三相可控整流电路原理与应用一、三相半波可控整流电路（一）电阻性负载udidN三角形星形1电路的特点：变压器一次侧接成三角形，而二次侧必须接成星形。因为星形点是直流电的负极；三个晶闸管分别接入α、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法。图1一、三相半波可控整流电路udidN0ωtuuαubucwt1wt2wt3wt4VD1导通，ud=uαVD2导通，ud=ubVD3导通，ud=uc上图为二极管整流电路，二极管换相时刻为自然换相点，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0。自然换相点（α=0）图22自然换相点图3三相半波可控整流电路α=0时的波形三相半波可控整流电路3.工作原理：（1）α＝0°每个管子导通120°,三相电源轮流向负载供电，负载电压ud为三相电源电压正半周包络线，如图d所示。a)电路原理图b)三相交流电的波形图c)脉冲波形图d)整流输出波形图α)Rb)c)d)e)f)u2Riduαubuc=0Owt1wt2wt3uGOudOOuαbuαcOiVT1uVT1wtwtwtwtwt（2）α=30时，波形如图4所示=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uacα≤30时的波形：负载电流连续，晶闸管导通角等于120。（α＝30时负载电流连续和断续之间的临界状态）图4（3）α=60时，波形如图5所示wtwtwtwt=60°u2uaubucOOOOuGudiVT1α30的情况：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。α移相范围：0~150图5（二）阻感负载1工作原理及波形分析abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOwtOwtOwtOwtOwtOwtuVT1图6三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及=60时的波形一、三相半波可控整流电路阻感负载是指负载既有电阻也有电感，当L值很大时，id波形基本平直0≤α≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同。30＜α≤90°时：（如α=60时的波形于图6所示）。特点：晶闸管导通角均为120°，与控制角α无关；移相范围为90；晶闸管电流波形近似为方波。2.各电量计算(1)输出电压平均值ud(2）负载电流平均值(3）流过晶闸管的电流平均值IdT、有效值IT以及承受的最高电压UTM分别为wwcos217.1)(sin223/21656dUttdUURUIdd三相半波可控整流电路ddTII31dTII3126UUTM图8三相半波可控整流电路，阻感负载(不接续流管)时的波形3.大电感负载接续流二极管为了扩大移相范围并使负载电流id平稳，可在电感负载两端并接续流二极管，由于续流管的作用，ud波形已不出现负值，与电阻性负载ud波形相同。一、三相半波可控整流电路接入VD图7三相半波可控整流电路，阻感负载(接续流管)时的波形大电感负载接续流二极管在0°≤α≤30°区间，电源电压均为正值，ud波形连续，续流管不起作用；当30°＜α≤150°区间，电源电压出现过零变负时，续流管及时导通为负载电流提供续流回路，晶闸管承受反向电源相电压而关断。这样ud波形断续但不出现负值。续流管VD起作用时，晶闸管与续流管的导通角分别为：三相半波可控整流电路150T)30(3D图94反电动势负载与单相全控桥反电势负载情况相似，在电枢回路中串入电感量足够大的Ld。这就为含有反电势的大电感负载，其波形分析、各电量计算式与大电感负载时相同，仅电流计算公式不同dddREUI同样，为了扩大移相范围，并使id波形更加平稳，也可在负载两端并联续流管VD。其波形分析和计算方法，与接续流管的三相半波大电感负载相同。图10三相半波可控整流电路，反电动势负载的波形思考1三相半波可控整流电路为什么要将电源变压器的次级接成星形？2阻感负载时为何接有续流二极管？3如果有一个可控硅元件击穿会怎样？二、三相桥式全控整流电路1.工作原理共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）图11三相桥式全控整流电路原理图导通过程：①VT1、VT2、VT6导通②VT3、VT4、VT2导通③VT5、VT6、VT4导通阳极电压最大的导通阴极电压最低的导通2.阻感负载时的工作情况α≤60时（α=0如图12所示；α=30如图13所示）•ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。•区别在于：id的波形可近似为一条水平线。α60时（α=90如图14所示）•阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时，ud波形不会出现负面积阻感负载时，ud波形会出现负面积带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为:0~90。主要包括二、三相桥式全控整流电路图12三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0时的波形ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOua=0°ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥiVT1图13三相桥式全控整流电路带阻感负载α=30时的波形ud1=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc图14三相桥式整流电路带阻感负载，α=90时的波形=90°ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabⅠⅡⅢⅣⅤⅥuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT13定量分析当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载α≤60时）的平均值为：带电阻负载且α60时，整流电压平均值为：输出电流平均值为：Id=Ud/Rwwcos34.2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134.2)(sin63232dwwUttdUU二、三相桥式全控整流电路晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示时段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压uduα-ub=uαbuα-uc=uαcub-uc=ubcub-uα=ubαuc-uα=ucαuc-ub=ucb二、三相桥式全控整流电路4.三相桥式全控整流电路的特点（1）2管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1管，且不能为同1相器件。（2）对触发脉冲的要求：-按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。-共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。-同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。二、三相桥式全控整流电路（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲-可采用两种方法：单宽脉冲触发、双窄脉冲触发（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。二、三相桥式全控整流电路三、数字式脉冲移相触发器1数字式移相触发电路的工作原理框图利用专用芯片进行直接数字控制已较普遍采用，其控制灵活便于实现生产过程的自动化。2触发脉冲与主电路电压的同步①同步的概念触发脉冲必须在管子阳极电压为正时的某一区间内出现，晶闸管才能被触发导通。②同步电压的获取正确选择同步信号电压相位以及得到不同相位同步电压的方法，称为晶闸管电路的同步或定相。以三相桥式全控整流电路来说明：3集成电路脉冲触发器4主电路与触发电路的同步图15四、三相桥式全控整流电路的作用该整流电路应用极广，现列几例：1.同步电动机可控硅励磁；2.中频铸钢炉；3.直流电机调速；4.直流电焊机；5.电气化铁路等。思考1三相桥式全控整流电路为什么要将主电路与触发电路同步?2三相半控整流与三相桥式全控整流有何区别?3如果有一个可控硅元件的控制极脉冲失去，会怎样？如果有一个可控硅元件击穿会如何？