三相桥式全控整流电路完整版

1、 2 n1.1.三相桥式电路是两个三相半波电路的串联三相桥式电路是两个三相半波电路的串联 一、概述一、概述 三相半波三相半波 共阴极共阴极共阳极共阳极 三相全控桥三相全控桥 3 n2. 2. 应用：应用： n反电动势负载，可实现电动机可逆运转反电动势负载，可实现电动机可逆运转 一、概述一、概述 4 二、原理分析二、原理分析 1) 1) 三相全控桥整三相全控桥整 流电路任一时刻必须有流电路任一时刻必须有 两只晶闸管同时导通，两只晶闸管同时导通， 才能形成负载电流，其才能形成负载电流，其 中一只在共阳极组，另中一只在共阳极组，另 一只在共阴极组。一只在共阴极组。 1.1.电路工作的基本原则电路工作

2、的基本原则 5 2) 2) 整流输出电压整流输出电压u ud d波形是由电源线电压波形是由电源线电压u uab ab 、 、u uac ac、 、 u ubc bc 、 、 u uba ba 、 、u uca ca和 和u ucb cb的轮流输出所组成的 的轮流输出所组成的. . 二、原理分析二、原理分析 1.1.电路工作的基本原则电路工作的基本原则 6 VT6-VT1VT6-VT1 VT1-VT2VT1-VT2 VT2-VT3 VT2-VT3 VT3-VT4 VT3-VT4 VT4-VT5 VT4-VT5 VT5-VT6 VT5-VT6 uab uac ubc uba uca ucb 二、原

3、理分析二、原理分析 ）六只晶闸管中每管导通）六只晶闸管中每管导通120120, ,每间隔每间隔6060 有一只晶闸管换流。有一只晶闸管换流。 1.1.电路工作的基本原则电路工作的基本原则 7 二、原理分析二、原理分析 2.2.电路工作波形电路工作波形 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2 ） a =30 （图3） a =60 （图4） 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5） 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 8 2）

4、阻感负载时的工作情况）阻感负载时的工作情况 a60 时（时（a =0 图图6；a =30 图图7） ud波形连续，波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似工作情况与带电阻负载时十分相似。 各晶闸管的通断情况各晶闸管的通断情况 输出整流电压输出整流电压ud波形波形 晶闸管承受的电压波形晶闸管承受的电压波形 区别在于区别在于：得到的负载电流：得到的负载电流id波形不同。波形不同。 当电感足够大的时候，当电感足够大的时候， id的波形可近似为一条水平线。的波形可近似为一条水平线。 a 60 时（时（ a =90 图图8） 阻感负载时的阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同工作情况与电阻负载时不同。 电

5、阻负载时，电阻负载时，ud波形不会出现负的部分波形不会出现负的部分 阻感负载时，阻感负载时，ud波形会出现负的部分。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带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围角移相范围 为为90 。 二、原理分析二、原理分析 2.2.电路工作波形电路工作波形 9 二、原理分析二、原理分析 3.3.对触发脉冲的要求对触发脉冲的要求 1 1）. .双窄脉冲双窄脉冲 在触发某一相晶闸管在触发某一相晶闸管 时，触发电路能同时时，触发电路能同时 给前一相晶闸管补发给前一相晶闸管补发 一个脉冲一个脉冲(称辅助脉称辅助脉 冲冲) 2 2）. .单宽脉冲单宽脉冲

6、 10 当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带 电阻负载电阻负载a60 时）的平均值为：时）的平均值为： 带电阻负载且带电阻负载且a 60 时，整流电压平均值为：时，整流电压平均值为： cos34.2)(sin6 3 1 2 3 2 3 2d UttdUU ) 3 cos(134.2)(sin6 3 2 3 2d UttdUU 三、定量分析三、定量分析 1. 整流输出电压整流输出电压 11 三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时，在负载电三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时，在负载电 感足够大足以使负载电流连续的情况下，感足够大足以使负载电流连续

7、的情况下，电路工作情况与电路工作情况与 电感性负载时相似电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，电路中各处电压、电流波形均相同， 仅在计算仅在计算Id时有所不同时有所不同，接反电势阻感负载时的，接反电势阻感负载时的Id为：为： R EU I d d 式中式中R和和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。分别为负载中的电阻值和反电动势的值。 三、定量分析三、定量分析 2. 输出电流平均值为输出电流平均值为 ：Id=Ud /R 晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。 12 dddd IIIII816.0 3 2 3 2 )( 3 2 2

8、 1 22 2 三、定量分析三、定量分析 0 i t 2/3 2/3 2 Id 3.当整流变压器二次侧电流当整流变压器二次侧电流 其有效值为： 正负半周各宽正负半周各宽120 、前沿相差、前沿相差180 的矩形波：的矩形波： 13 4. 整流变压器视在功率计算 三、定量分析三、定量分析 1). 流过整流变压器二次侧的电流在前面已经算得流过整流变压器二次侧的电流在前面已经算得: 0 i t 2/3 2/3 2 Id dd III816.0 3 2 2 TR二次侧电流有效值：二次侧电流有效值： 34.2 2 d U U TR二次侧电压有效值：二次侧电压有效值： dddd d PIUI U IUS0

9、5.105.1816.0 34.2 33 222 TR二次侧视在功率：二次侧视在功率： TR一次侧视在功率：一次侧视在功率： S1=S2 14 四、归纳比较四、归纳比较 1. 三相全控桥式整流电路与三相半波可控整流电路相比三相全控桥式整流电路与三相半波可控整流电路相比 * 整流输出的电压高；纹波幅度低、频率高；控制灵敏；整流输出的电压高；纹波幅度低、频率高；控制灵敏； * 电力电子器件用的多，但在要求相同输出电压的情况电力电子器件用的多，但在要求相同输出电压的情况 下器件耐压低；下器件耐压低； * 整流变压器二次侧无直流分量；整流变压器二次侧无直流分量； * 适用于大功率场合。适用于大功率场合

10、。 15 四、归纳比较四、归纳比较 2. 全控器件也可组成可控整流电路 超前相角控制的波形不同于滞后超前相角控制的波形不同于滞后 相角控制区别：前者的控制角相角控制区别：前者的控制角由自由自 然换相点向左计算；后者的控制角然换相点向左计算；后者的控制角 由自然换相点向右计算。六只晶体管由自然换相点向右计算。六只晶体管 工作顺序与负载电压关系与晶闸管相工作顺序与负载电压关系与晶闸管相 同。同。 整流变压器二次侧绕组相电流整流变压器二次侧绕组相电流iU 基波电流基波电流i a 超前于电源相电压 超前于电源相电压uU一一 个个角（角（），实现了超前相角），实现了超前相角 控制，电网向晶体管整流装置提

11、供的控制，电网向晶体管整流装置提供的 是超前的无功电流。是超前的无功电流。 16 要点提示要点提示: *电路结构电路结构两个三相半波电路串联两个三相半波电路串联 *定性分析定性分析画出三个参量电路波形画出三个参量电路波形(ud、 、id、uT) *工作原理工作原理遵循三条基本工作原则遵循三条基本工作原则 *定量分析定量分析计算三项常见应用数据计算三项常见应用数据(ud、 、id、 idT) *驱动方式驱动方式现有二种触发脉冲信号现有二种触发脉冲信号(双窄双窄、 、 单宽 单宽) 17 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载带电阻负载a=0=0 时的波形时的波形 u 2 u d1

12、u d2 u 2L u d u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a u c u b t 1 Ot Ot Ot Ot = 0 i VT 1 u VT 1 各线电压正半波交点分别是VT1VT6的自然换相点 图图-2 18 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载带电阻负载a=0=0 时的波形时的波形 u 2 u d1 u d2 u 2L u d u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u a

13、c u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a u c u b t1 Ot Ot Ot Ot = 0 iVT 1 u VT 1 图图-3 19 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载带电阻负载a=30=30 时的波形时的波形 u d1 u d2 = 30 i a Ot Ot Ot Ot u d u ab u ac u a u b u c t 1 u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u VT 1 图图-3 20 三相

14、桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载带电阻负载a=60=60 时的波形时的波形 = 60 u d1 u d2 u d u ac u ac u ab u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a u b u c O t t1 O t O t u VT 1 图图-4 21 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载带电阻负载a=90=90 时的波形时的波形 u d1 u d2 u d u a u b u c u a u b tO tO tO tO t O i a i d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u

15、ab u ac u bc u ba i VT 1 图图-5 22 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带阻感负载带阻感负载a=0=0 时的波形时的波形 ud1 u2 ud2 u2L ud id tO tO tO tO ua = 0 ubuc t1 uabuacubcubaucaucbuabuac iVT 1 图图-6 23 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带阻感负载带阻感负载a a=30=30 时的波形时的波形 u d1 = 30 u d2 u d u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac tO tO tO tO id ia t1 u a u b u c 图图-7 24 三相桥式整流电路三相桥式整流电路 带阻感负载，带阻感负载，a=90=90 时的波形时的波形 = 9 0 u d 1 u d 2 u a c u b c u b a u c a