三相整流电路

2-1,2.2三相可控整流电路,2.2.1三相半波可控整流电路2.2.2三相桥式全控整流电路,2-2,2.2三相可控整流电路引言,交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广。,2-3,2.2.1三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。,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,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。,a),2-4,2.2.1三相半波可控整流电路,a=0时的工作原理分析,变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形为例。晶闸管的电压波形，由3段组成。,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,a=30的波形（图2-13）特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。a30的情况（图2-14）特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。,b),c),d),e),f),u,2,u,a,u,b,u,c,a,=0,O,w,t,1,w,t,2,w,t,3,u,G,O,u,d,O,O,u,ab,u,ac,O,i,VT,1,u,VT,1,w,t,w,t,w,t,w,t,w,t,2-5,2.2.1三相半波可控整流电路,（2-18）,当a=0时，Ud最大，为。,(2-19),整流电压平均值的计算,a30时，负载电流连续，有：,a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：,2-6,2.2.1三相半波可控整流电路,Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。,图2-15三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1电阻负载2电感负载3电阻电感负载,2-7,2.2.1三相半波可控整流电路,负载电流平均值为,晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即,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,（2-20）,（2-21）,（2-22）,2-8,2.2.1三相半波可控整流电路,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。a30时：整流电压波形与电阻负载时相同。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。,u,d,i,a,u,a,u,b,u,c,i,b,i,c,i,d,u,ac,O,w,t,O,w,t,O,O,w,t,O,O,w,t,a,w,t,w,t,2-9,2.2.1三相半波可控整流电路,数量关系,由于负载电流连续，Ud可由式（2-18）求出，即,Ud/U2与a成余弦关系，如图2-15中的曲线2所示。如果负载中的电感量不是很大，Ud/U2与a的关系将介于曲线1和2之间，曲线3给出了这种情况的一个例子。,图2-15三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系1电阻负载2电感负载3电阻电感负载,2-10,2.2.1三相半波可控整流电路,变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为,晶闸管的额定电流为,晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值,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。,（2-23）,（2-24）,（2-25）,2-11,晶闸管最大正向电压峰值,2.2.1,在30时，如图所示，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管并不关断，此时下一相晶闸管承受的正向电压将成为变压器二次线电压，因而晶闸管所承受的最大正向电压也等于变压器二次线电压峰值。,2-12,2.2.2三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2-17三相桥式全控整流电路原理图,导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6,2-13,2.2.2三相桥式全控整流电路,1）带电阻负载时的工作情况,当a60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218）a=30（图219）a=60（图220）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221）带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120,2-14,2.2.2三相桥式全控整流电路,晶闸管及输出整流电压的情况如表21所示,请参照图218,2-15,2.2.2三相桥式全控整流电路,（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。,三相桥式全控整流电路的特点,（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。,2-16,2.2.2三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：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用）(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。,三相桥式全控整流电路的特点,触发脉冲,2-18,a60时（a=0图222；a=30图223）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,2.2.2三相桥式全控整流电路,2)阻感负载时的工作情况,主要包括,a60时（a=90图224）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，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为90。,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。,2-19,2.2.2三相桥式全控整流电路,3)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a60时）的平均值为：,带电阻负载且a60时，整流电压平均值为：,输出电流平均值为：Id=Ud/R,（2-26）,（2-27）,2-20,2.2.2三相桥式全控整流电路,当整流变压器为图2-17中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其有效值为：,（2-28）,晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同。仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：,（2-29）,式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。,2-21,ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断,换流过程结束。,2.3变压器漏感对整流电路的影响,考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，该漏感可用一个集中的电感LB表示。现以三相半波为例，然后将其结论推广。,VT1换相至VT2的过程：,因a、b两相均有漏感，故ia、ib均不能突变。于是VT1和VT2同时导通，相当于将a、b两相短路，在两相组成的回路中产生环流ik。,图2-25考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形,2-22,2.3变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度g表示。换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。,换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值降低的多少。,（2-30）,（2-31）,2-23,2.3变压器漏感对整流电路的影响,换相重叠角g的计算,由上式得：,进而得出：,（2-32）,（2-33）,（2-34）,2-24,2.3变压器漏感对整流电路的影响,由上述推导过程，已经求得：,当时，于是,g随其它参数变化的规律：（1）Id越大则g越大；（2）XB越大g越大；（3）当a90时，越小g越大。,（2-35）,（2-36）,2-25,2.3变压器漏感对整流电路的影响,变压器漏抗对各种整流电路的影响,表2-2各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算,注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用；三相桥等效为相电压等于的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按代入。,2-26,2.3变压器漏感对整流电路的影响,变压器漏感对整流电路影响的一些结论:1）谐波重联结电路的顺序控制流装置的主要用途之一。的触发电路。重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法。,出现换相重叠角g，整流输出电压平均值Ud降低。整流电路的工作状态增多。晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。,2-27,图2-13三相半波可控整流电路，电阻负载，a=30时的波形,2-28,图2-14三相半波可控整流电路，电阻负载，a=60时的波形,2-29,图2-18三相桥式全控整流电路带电阻