第3讲可控整流电路2三相半波

1、电力电子技术 可控整流电路南京工业大学自动化学院22.2 三相可控整流电路三相可控整流电路单相可控单相可控整流电路整流电路优点优点：元件少，电路简单：元件少，电路简单缺点缺点：ud脉动较大，三相电网不平脉动较大，三相电网不平衡，仅适于小容量设备衡，仅适于小容量设备三相可控三相可控整流电路整流电路三相半波三相半波三相桥式三相桥式带平衡电抗器双反星形等带平衡电抗器双反星形等南京工业大学自动化学院3交流测由三相电源供电。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、容易负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控基本的是三相半波可控整

2、流电路，三相桥式全控整流电路应用最广整流电路应用最广 tuuusin22)32sin(22tuuv)32sin(22tuuw三相交流电数学表达式为：三相交流电数学表达式为：uvuuuw南京工业大学自动化学院4南京工业大学自动化学院5交流测由三相电源供电。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、容易负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控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整流电路应用最广 tuuusin22)32sin(22tuuv)32sin(22tuuw三相交流电数学表达式为：三相交流电数学表

3、达式为：uvuuuw南京工业大学自动化学院62.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路一一、 电路结构电路结构: 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避 免免3次谐波流入电网次谐波流入电网 三个晶闸管分别接入三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一三相电源，其阴极连接在一 起起共阴极接法共阴极接法南京工业大学自动化学院7 控制角控制角=0 (相当于三个整流管情况相当于三个整流管情况) 自然换相点自然换相点二二、工作原理工作原理1. 电阻性负载电阻性负载南京工业大学自动化学院8 ta导通时刻导通时刻在三相相电压正

4、半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t1t1处触发处触发最高电压为最高电压为a a相，所相，所以以a a相相scrscr导通导通南京工业大学自动化学院9 tb导通时刻导通时刻在三相相电压正半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t2t2处触发处触发最高电压为最高电压为b b相，所相，所以以b b相相scrscr导通导通a a相承受相承受ua-ubua-ub南京工业大学自动化学院10 tc导通时刻导通时刻在三相相电压正半周三相相电压正半周波形的交点波形的交点t3t3处触发处触发最高电压为最高电压为c c相，所相，所以以c c相相scrscr导通导通a a相承受相承受ua-ucua-uc南京工

5、业大学自动化学院11 控制角控制角=30南京工业大学自动化学院12 ta导通时刻导通时刻在换相角等于在换相角等于3030度时度时tata触发导通触发导通a a相电流为相电流为idid，其余为零，其余为零当其电压变为零时，正当其电压变为零时，正好触发好触发b b相相南京工业大学自动化学院13 tb导通时刻导通时刻tbtb在换相角等于在换相角等于3030度度时触发导通，时触发导通，a a相承受相承受ua-ubua-ubb b相电流为相电流为idid，其余为，其余为零零南京工业大学自动化学院14 tc导通时刻导通时刻tctc在换相角等于在换相角等于3030度度时触发导通，时触发导通，a a相承相承受

6、受ua-ucua-ucc c相电流为相电流为idid，其余，其余为零为零南京工业大学自动化学院15相晶闸管的电压波形，由相晶闸管的电压波形，由3 3段组成：段组成： 0 0，u uabab，u uac ac ，最大，最大电压为线电压峰值电压为线电压峰值(1.414u(1.414ul l) )。增大增大值，输出整流波形后移，值，输出整流波形后移，每管依次导通每管依次导通120120度；度；=30=30 时，负载电流处于连续时，负载电流处于连续和断续之间的临界状态和断续之间的临界状态3030 时工作小结时工作小结南京工业大学自动化学院16 控制角控制角 30150 以以60为例为例南京工业大学自动

7、化学院17 ta导通时刻导通时刻tata导通在换相角等于导通在换相角等于6060度度时触发导通时触发导通当其电压变为零时，当其电压变为零时，tata自自然关闭然关闭a a相电流为相电流为idid，其余为零，其余为零南京工业大学自动化学院18 tb导通时刻导通时刻tbtb在换相角等于在换相角等于6060度时触度时触发导通，发导通，a a相承受相承受ua-ubua-ub当当tbtb电压变为零时，电压变为零时， tbtb自然关闭自然关闭, ,此时此时a a相晶闸管相晶闸管承受电压承受电压uauab b相电流为相电流为idid，其余为零，其余为零南京工业大学自动化学院19 tc导通时刻导通时刻tctc

8、在换相角等于在换相角等于6060度时触发导度时触发导通，通，a a相承受相承受ua-ucua-uc当当tctc电压变为零时，电压变为零时， tctc自然自然关闭关闭, ,此时此时a a相承受电压为相承受电压为uauac c相电流为相电流为idid，其余为零，其余为零南京工业大学自动化学院20负载电流断续负载电流断续；晶闸管导通角小于晶闸管导通角小于120120 ；晶晶闸管的电压波形由闸管的电压波形由6 6段段组组成：成： 0 0，u ua a, ,u uabab，u ua a, ,u ua,a,u uacac, , 30 150时工作小结时工作小结南京工业大学自动化学院21 导通角与电流连续关

9、系导通角与电流连续关系30时，输出电压时，输出电压ud和和id波形出现断续，各相晶闸管波形出现断续，各相晶闸管导通小于导通小于120南京工业大学自动化学院22 scr scr承受的最大电承受的最大电 压：压： 线电压峰值线电压峰值移相范围移相范围： 150150 工作波形小结工作波形小结南京工业大学自动化学院23 平均电压计算平均电压计算cos17.1cos263)(sin2321226562duuttduu当a=0时，ud最大，为 2d0d17.1uuu 整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算a30时，负载电流连续，有：南京工业大学自动化学院24)6cos(1675. 0)6cos(122

10、3)(sin2321262duttduua30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：当a=150时，ud等于零，也说明最大导通角只能是150 南京工业大学自动化学院25电压量关系图南京工业大学自动化学院26 负载电流计算负载电流计算 负载电流平均值为 晶闸管轮流导通，所以平均值为负载的三分之一ruidd3diitav南京工业大学自动化学院27 晶闸管电压额定值计算晶闸管电压额定值计算 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222rm45.2632uuuu22uufm南京工业大学自动化学院28晶闸管电流有效值即为

11、变压器次绕组电流有效值当30时当3030时：南京工业大学自动化学院37tbtb在换相角等于在换相角等于6060度时度时触发导通，触发导通，a a相承受相承受ua-ua-ubub当当tbtb电压变为零后，电压变为零后，tbtb继续导通，继续导通，a a相承受相承受ua-ua-ububb b相电流为相电流为idid，其余为，其余为零零南京工业大学自动化学院38tctc在换相角等于在换相角等于6060度时度时触发导通，触发导通，a a相承受相承受ua-ua-ucuc当当tctc电压变为零后，电压变为零后，tctc继续导通，继续导通，a a相承受相承受ua-ua-ucucc c相电流为相电流为idid

12、，其余为，其余为零零南京工业大学自动化学院39 平均电压计算cos17.1cos263)(sin2321226562duuttduu当a=0时，ud最大，为 当a=90时，ud为零所以移相范围内90217.1uuud0d整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算在电流连续条件下，晶闸管导通120时，南京工业大学自动化学院40 晶闸管电流额值计算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ddvtiiiiidoo577. 03136012022dvtvt(av)368. 057. 1iii南京工业大学自动化学院41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

13、其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。2rmfm45. 2uuu南京工业大学自动化学院42电压关系图20017. 1)cos(uuuuddd ud/u2与a成余弦关系，如图中的曲线所示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 南京工业大学自动化学院43 三相半波共阳极可控整流电路 三个scr的阳极相连 输出电压的负端 零线-输出电压的正端 相电压最低的scr触发导通南京工业大学自动化学院44 ta导通时刻在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后角处角处触发触发最低电压为最低电压为a a相，所相，所以以a a相相scrscr导通导通南京工业大

14、学自动化学院45 tb导通时刻在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后角处角处触发触发最低电压为最低电压为b b相，所相，所以以b b相相scrscr导通导通南京工业大学自动化学院46 tc导通时刻在三相相电压负半周三相相电压负半周波形的交点后波形的交点后角处角处触发触发最低电压为最低电压为c c相，所相，所以以c c相相scrscr导通导通南京工业大学自动化学院47 三相半波可控整流电路特点三相半波可控整流电路特点 电路简单：电路简单： scrscr元件少，接线简单，只需三套触发电路，元件少，接线简单，只需三套触发电路， 控制较容易。控制较容易。 变压器利用率低变压器利用率低 变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，存在直流磁势（直变压器每绕组只有三分之一周期流过电流，存在直流磁势（直流偏磁），须加大变压器铁心的截面积（为避免铁心饱和），流偏磁），须加大变压器铁心的截面积（为避免铁心饱和），故该电路一般用于中小容量的设备上。故该电路一般用于中小容量的设备上。南京工业大学自动化学院48 总结总