2整流电路-第七讲

（2-1）2.3三相可控整流电路交流侧由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广是三相桥式全控整流电路。0引言（2-2）2.3.1三相半波可控整流电路电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法。这种接法触发电路有公共端，连线方便。1)电阻负载自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角a的起点，即a=0。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)（2-3）a=0时的工作原理分析图2-12三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形b)c)d)e)f)u2uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R在ωt1~ωt2期间，VT1导通，ud=ua在ωt2~ωt3期间，VT2导通，ud=ub在ωt3~ωt4期间，VT3导通，ud=uc一周期中VT1、VT2、VT3轮流导通，每管各导通120o。波形为三个相电压在正半周期的包络线。二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α=0。〔注意〕：这是三相电路和单相电路的一个区别，即三相电路触发角的起点，是以自然换相点来计算的，而不是以过零点。自然换相点：是三个相电压的交点变压器二次绕组电流有直流分量。（2-4）图2-13三相半波可控整流电路，电阻负载，a=30时的波形a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。下面讨论触发角变化时的波形。（2-5）图2-14三相半波可控整流电路，电阻负载，a=60时的波形wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT1特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。从ωt1＝180时刻，Ua过零变负，a关断，此时VT2承受正压，但由于没有触发脉冲，所以未导通，因此输出电压电流均为零。直至VT2触发脉冲的到来为止。晶闸管VT1导通角小于120。α=150，整流输出电压为零，故电阻负载的移相范围是150o可以这样分析：其实三相半波电路，相当于三个单相半波电路的并联。对于单相电路，移相范围为1800。由于三相电路移相范围的起点从换相点开始计算，所以为150。（2-6）整流电压平均值的计算（1）整流输出电压平均值的计算1）α≤30时，负载电流连续，有当α=0时，Ud最大，为。2）α30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：当α=150º时，Ud=0,所以控制角的移相范围是0~150ºaawwaacos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU===2d0d17.1UUU=====)6cos(1675.0)6cos(1223)(sin2321262daawwaUttdUU(2)输出电流平均值为晶闸管电流有效值α≤30º时α＞30º时变压器副边电流有效值和晶闸管电流有效值相等，I2=IT(3)晶闸管承受的电压1)晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即2)晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即综合以上两点，选择SCR时，以为标准。2222362.45UUUU===RMLUIR=dd2FM2UU=26Uawwaa2cos4331)(2sin221L2656L2T==RUtdRtUI==aaawwa2sin412cos436521)(2sin221L26L2TRUtdRtUI（2-8）2）阻感负载图2-16三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a=60时的波形特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同。导通角为120。a30时（如a=60时的波形如图2-16所示）。u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，——ud波形中出现负的部分。id波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将id近似为一条水平线。阻感负载时的移相范围为90。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt原因是由于当α≥90时，Ud的波形正负对称，平均值为0，失去意义。所以α的移相范围为90。(1)直流输出电压平均值Ud：(2)输出电流(3)变压器二次电流即晶闸管电流的有效值和平均值为(4)晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值ddVT2577.031IIII===2245.26UUUU===RMFM定量计算aawwaacos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU===ddI=U/RL566151()22663ddVTddIIIdtIaawaa===三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。把三只晶闸管的阳极接成公共端连在一起就构成了共阳极接法的三相半波可控整流电路，由于阴极不同电位，要求三相的触发电路必须彼此绝缘。由于晶闸管只有在阳极电位高于阴极电位时才能导通，因此晶闸管只在相电压负半周被触发导通，换相总是换到阴极更负的那一相。下图给出了共阳极接法的三相半波可控整流和α=30º时的工作波形。2.3.2三相半波共阳极可控整流电路三相半波可控整流电路共阳极接法及波形（2-12）2.3.3三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共阴极组——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2-15三相桥式全控整流电路原理图导通顺序：VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6（2-13）1）带电阻负载时的工作情况当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续波形图：a=0（图2－18）a=30（图2－19）a=60（图2－20）当a60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值波形图：a=90（图2－21）带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120(一)带电阻负载1.工作原理和波形分析：(1)α=0时的情况对于共阴极阻的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通；对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通；任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个SCR处于导通状态。其余的SCR均处于关断状态。触发角α的起点，仍然是从自然换相点开始计算，注意正负方向均有自然换相点。ⅠⅡⅢⅣⅤⅥuaucubwt1OtOtOtOta=0°iVT1uVT1（2-16）晶闸管及输出整流电压的情况如表2－1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udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb2、三相桥式全控整流电路的特点：（1）两个SCR同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各有一个SCR导通，且不能为同相的两个SCR（否则没有输出）。（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。（3）ud一周期脉动6次，脉动频率为300Hz，每次脉动的波形都一样，所以三相全桥电路称为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：一种是宽脉冲触发(大于600，一般为80~1000）另一种是双脉冲触发（常用）：在Ud的六个时间段，均给应该导通的SCR提供触发脉冲，而不管其原来是否导通。所以每隔600就需要提供两个触发脉冲。实际提供脉冲的顺序为：1,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1,2，不断重复。（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为：（6）变压器二次绕组流过正负两个方向电流，消除了变压器的直流磁化。2RMFM45.2UUU==（2-19）=30°iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuabuacubcubaucaucbuabuacuVT13、其他触发角的情况α=30时的工作情况晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30；（2-20）=60°ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠⅡⅢⅣⅤⅥubucOtwt1OtOtuVT1α=60时工作情况ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。α=60时ud出现为零的点。（2-21）ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1α60时，如α=90时电阻负载情况下的工作情况：Ud波形断续，当α=120时，输出电压Ud=0，三相全控桥式整流电阻负载移向范围为0~120。4)小结当α≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形一样，也连续；当α60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值；带电阻负载时三相桥式全控整流电路α角的移相范围是1205参数计算①输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id由于α=60º是输出电压Ud波形连续和断续的分界点，输出电压平均值应分两种情况计算：1)α≤60º当α=0º时，Ud=Ud0=2.34U22)α＞60º当α=120º时，Ud=0，所以控制角的移相范围是0~120º222616sin()()2.34cos/36dUUtdtUaawwa==5622616sin()()2.34[1cos()]/363dUUtdtUawwa==输出电流平均值Id②晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值α≤60º时α＞60º时2622TL6(sin)61d()UtItRaaww=566226TL6(sin)1d()UtItRaww=LddRUI=变压器二次侧电流是晶闸管电流的2倍，因此，变压器二次侧电流有效值为③晶闸管承受的最大正反向电压Um晶闸管承受的正反向电压的最大值为电源线电压的峰值T22II=2m6UU=a≤60时（a=0图2－22；a=30图2－23）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。各晶闸管的通断情况输出整流电压ud波形晶闸管承受的电压波形区别在于：得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。（2-25）2)阻感负载时的工作情况主要包括a60时（a=90图2－24）阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。阻感负载时，ud波形会出现负的部分。带阻感负载时，