第三章 三相可控整流电路

1、第三章 三相可控整流电路 第三章 三相可控整流电路 当负载容量大，或者要求直流电压脉动小，易滤波等 场合，一般采纳对电网来说是平衡的三相整流装置。三相整流与单相整流相比，具有输出电压高且脉动小， 脉动频率高，网侧功率因数高以及动态响应快等优点。电路类型：三相半波(零式)、三相全控桥式、三相半控桥式、双反星形(六相)、十二相(适用于大功率)1 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 重点和要求1.理解和把握三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、 工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。 2.理解变压器漏抗对整流电路的影响及换相重叠角的概念。 3.了解大功率整流电路的形式和特点。 重点：波形分

2、析和基本电量计算的方法。 难点：不同负载对工况的影响、整流器沟通侧电抗对整流 电路的影响 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 第一节 三相半波相控整流电路一、电阻性负载1. 电路结构一次绕组一般接成三角形， 二次绕组必需接成星型，三个晶 闸管阳极分别到u,v,w三相电源， 阴极连接在一起，称为共阴极接 法，这种接法在触发电路有公共 线时连接比较便利。 三角形接法id t u v w vt1 vt2 vt3 ud 星形共阴极接法 r 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 2. 工作原理 t u v w vt1 vt2 vt3 ud r 自然换相点：当电路中的可控元件全部由不行控元件代替时，各元

3、件的 导电转换点。 vt2掌握 角起点 id ud uu uv uw 即三相电压(u,v.w)正半周的交点。 掌握角从自然换相点开头计算。 vt1掌握 角起点 vt3掌握 角起点 t 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 u2 1 0 uu 2 uv 3 uw 4 uu t1 t2 t3 t (b) ug 0 ud id 0 it1 ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) t u v w vt1 vt2 vt3 ud t (d) 0 t t (e) r ut1 0 id (f) (a) uuv uuw 三相半波可控整流电路电阻性负载=0时的波形 (a) 电路； (b) 电源相电压； (c)

4、 触发脉冲； (d) 输出电压、 电流； (e) 晶闸管vt1上的电流； (f) 晶闸管vt1上的电压 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 ud, id连续 t u v w vt1 vt2 vt3 ud 1)当=0时：id r t1时刻,vt1触发导通，ud=uu; t2时刻(隔120)vt2触发导通， 由于此刻以后uvuu,vt1反压关断, ud=uv; t3时刻触发vt3导通，vt2反压关断，0 uu 1 2 uv 3 uw 4 uu t1 t2 t3 t (b) ug 0 ud id 0 i t1 ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) t (d) ud=uw。如此循环下去。 0

5、ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 电阻性负载 =0时的波形 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 负载端输出电压：1 0 uu 2 uv 3 uw 4 uu 图(d)中： t1 t2 t3 t (b) ud 是连续的脉动的直流电压，它是三相沟通脉动频率：350hz = 150 hz。 特点： 一个周期内三相电源轮番向负载供电， ug 0 ud id ug1 ug2 ug3 ug1 相电压正半周包络线，一周期内ud脉动三次， t (c) 0 i t1 t (d) 0 ut1 0 t (e) t (f) 每相晶闸管各导通120,ud连续。 uuv uuw 电阻性负载 =0时的波形

6、 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 负载端输出电流：uu 1 2 uv 3 uw 4 uu 图(e)是流过u相晶闸管vt1的电流波形，其 它两相晶闸管的电流波形外形与此相同，相 位依次相差120。 特点： 变压器绕组中电流是直流脉动电流，一个 0 t1 t2 t3 t (b) ug 0 ud id 0 i t1 ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) t (d) 周期内每相只工作1/3周期。因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不 高的问题。 0 ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 电阻性负载 =0时的波形 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 t u v w vt1 vt

7、2 vt3 ud 晶闸管承受电压：图(f)是vt1上电压的波形。1 uu 2 uv 3 uw 4 uu r id vt1导通时为零； vt2导通时， vt1承受线电压uuv(uu-uv), 是反压； vt3导通时，vt1承受线电压uuw(uu-uv),是 0 t1 t2 t3 t (b) ug 0 ud id 0 i t1 ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) t (d) 反压；其它两只晶闸管上的电压波形外形与此相 同，只是相位依次相差120。 0 ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 电阻性负载 =0时的波形 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 2)当=30时： 连续和

8、断续 的分界点 t u v w vt1 vt2 vt3 ud r 设vt3正在导通，此时ud=uw;u2 id 经过 t1时，由于无触发脉冲vt1 仍关断，由于此时uw0,vt3连续导 通；(b) (a)ug uu t11 uv t22 uw t33 uu 0 t1 t2 t3 t ug1 0 ud id 0 it1 ug2 ug3 ug1 t11处，vt1触发导通，vt3反压 关断，id从w相换到u相。 如此循环下去。(d) (c) t t 从图中可看出： 负载电流处于连续的临界状态， 一个周期中，每只管子仍导通120。(e) 0 ut1 tuuw 0 uuv uuw t 电阻性负载 =30

9、时的波形10 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 ud, id 不连续 t u v w vt1 vt2 vt3 ud 3)当=60时：设vt3正在导通，ud=uw。 当uw过零变负时，vt3受反压关断。 此时vt1虽受正压，但因ug1没到， 故不能导通。 此后，ug1到来前的一段时间内， 各相都不导通，ud,id都为零。 当ug1到来，vt1导通， ud=uu, 依(c) (a)u2 uu uv uw r id uu 0 ug t (b)0 ud id ug1 ug2 ug3 ug1 t 次循环。 0 it1 t (d) 0 t 电阻性负载 =60时的波形 三相可控整流电路 压力检测方法及仪

10、表 若 连续增大，则ud将连续减小。 4)当=90时： u2 uu uv uw uu 5)当=120 时：6)当=150时：当 =150时，ud减小到零。 所以移相范围为150 (a) 0 ug t (b)0 ud id ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) 0 it1 t (d) 0 t 电阻性负载 =60时的波形 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 由上分析可知:(1)掌握角 =0时，输出电压最大； 增大，输出电压减小；当 =150时，输出电压为零，所以移相范围为150; 当 30时，电流(压)连续，每相晶闸管导通角 为120; 当 30时，电流(电压)断续，导通角 小于120,

11、导通角为 =150- 。 (2)由于三相轮番导电，每相导电1/3周期，则有: 1/3周期内输出电压的平均值 = 一个周期内输出的电压平均值。 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 3. 数量关系 1)当 30时，电压、流连续，输出直流电压平均值ud为 1 ud 6 2 / 3 5 6 2u 2 sin td ( t ) 1.17u 2 cos 030 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 2)当30 150时，电路输出电压ud、输出电流id波形不连续，导通角 =150- 1 ud 6 2u 2 sin td t 2 / 3u2 uu uv uw uu (a) 0 ug t (b)0 ud id

12、 ug1 ug2 ug3 ug1 t 1.17u 2 1 cos( ) 6 3 0.675u 2 1 cos( ) 6 1 cos( ) 6 1.35u 2 23015015 (c) 0 it1 t (d) 0 t 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 3)负载电流平均值id和晶闸管电流平均值idt 、有效值it 负载电流的平均值id ud id ri dt 1 id 3 流过每个晶闸管的平均电流idt为 流过每个晶闸管电流的有效值it为u it 2 rdu2 it rd 1 2 1 2 2 3 3 2 cos 2 5 3 1 cos2 sin 2 6 4 4 030 3015016 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 4)晶闸管承受正反压： 最大反向电压为变压器二次线电压峰值，即； u rm 2 3 6u 2最大正向电压为变压器二次相电压峰值，即：t u v w vt1 vt2 vt3 ud u fm 2u 2 r id 5)移相范围： 0150 三相可控整流电路 压力检测方法及仪表 二、大电感负载1. 电路结构 u 负载是大电感(l)vt1 vt2 vt3 l vw ud idr 若负载是大电