电力电子技术（10）——三相可控整流电路

自然换相点：二极管换相时刻为自然换相点（当 $\large VT_{1}$ 、 $\large VT_{2}$ 、 $\large VT_{3}$ 为二极管时，在相电压的交点 $\large \omega t_1$ 、 $\large \omega t_2$ 、 $\large \omega t_3$ 处均出现了二极管换相，称这些交点为自然换相点），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 $\large \alpha$ 的起点，即 $\large \alpha =0^{\circ}$ 。

$\large \alpha =0^{\circ}$ 时的工作原理分析

整流变压器二次侧绕组三相正弦波电压相互差120°的波形 $\large u_{a}$ 、 $\large u_b$ 、 $\large u_c$ 。三个晶闸管轮流导通120°， $\large u_d$ 波形为三个相电压的包络线。 $\large i_d$ 波形与 $\large u_d$ 类似。变压器二次绕组电流有直流分量（方向不变）。

晶闸管的电压波形，由3段组成，分别为一段管压降和两段线电压， $\large VT_1$ 导通时， $\large u_{T1}$ 为零，b相元件 $\large VT_2$ 导通时， $\large u_{T1}$ 为 $\large u_{ab}$ ，然后为 $\large u_{ac}$ 。各线电压顺序为 $\large u_{ab}u_{ac}u_{bc}u_{ba}u_{ca}$ 。

$\large \alpha =30^{\circ}$ 的波形

特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。

各波形比 $\large \alpha =0^{\circ}$ 后移了30°。各相仍导电120°。

30^{\circ}”>的情况

特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120°。

当导通一相相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未导通，此时输出电压电流为零。

电阻负载时α角的移相范围为150°。

整流电压平均值的计算

$\large \alpha \leq 30^{\circ}$ 时，负载电流连续，有：

$\large U_{d}=\frac{1}{\frac{2\pi }{3}}\int_{\frac{\pi }{6}+\alpha }^{\frac{5\pi }{6}+\alpha }\sqrt{2}U_{2}\sin \omega td(\omega t)=\frac{3\sqrt{6}}{2\pi }U_{2}\cos \alpha =1.17U_{2}\cos \alpha$ （2-18）

当 $\large \alpha =0$ 时， $\large U_{d}$ 最大，为 $\large U_{d}=U_{d0}=1.17U_{2}$ 。

30^{\circ}”>时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：

$\large U_{d}=\frac{1}{\frac{2\pi }{3}}\int_{\frac{\pi }{6}+\alpha }^{\pi }\sqrt{2}U_{2}\sin \omega td(\omega t)=\frac{3\sqrt{2}}{2\pi }U_{2}\left [ 1+\cos (\frac{\pi }{6}+\alpha ) \right ]=0.675U_{2}\left [ 1+\cos (\frac{\pi }{6}+\alpha ) \right ]$

负载电流平均值为：

$\large I_{d}=\frac{U_{d}}{R}$

晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次侧线电压峰值，即

$\large U_{RM}=\sqrt{2}\times \sqrt{3}U_{2}=\sqrt{6}U_{2}=2.45U_{2}$

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

$\large U_{FM}=\sqrt{2}U_{2}$

2）阻感负载

特点：阻感负载，L值很大， $\large i_{d}$ 波形基本平直。

$\large \alpha \leq 30^{\circ}$ 时：整流电压波形与电阻负载时相同。

30^{\circ}”>时：

$\large u_{2}$ 过零时， $\large VT_{1}$ 不关断，直到 $\large VT_{2}$ 的脉冲到来，才换流，导致 $\large u_{d}$ 波形中出现负的部分。
$\large i_{d}$ 波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，可将 $\large i_{d}$ 近似为一条水平线。
$\large u_{T1}$ 同样由一段管压降和两段线电压组成。

阻感负载时的移相范围为90°。（即0°~90°）

数量关系

$\large U_{d}/U_{2}$ 与 $\large \alpha$ 成余弦关系。如果负载中的电感量L不是很大， $\large U_{d}/U_{2}$ 与 $\large \alpha$ 的关系将介于曲线1和2之间。

由于负载电流连续，整流电压平均值可由式（2-18）求出。

变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为：

$\large I_{2}=I_{VT}=\frac{1}{\sqrt{3}}I_{d}=0.577I_{d}$

晶闸管的额定电流为：

$\large I_{T(AV)}=\frac{I_{VT}}{1.57}=0.368I_{d}$

晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值：

$\large U_{FM}=U_{RM}=2.45U_{2}$

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。

2.2.2 三相桥式全控整流电路

共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（ $\large VT_{1}$ ， $\large VT_{3}$ ， $\large VT_{5}$ ）

共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（ $\large VT_{4}$ ， $\large VT_{6}$ ， $\large VT_{2}$ ）

导通顺序： $\large VT_{1}-VT_{2}-VT_{3}-VT_{4}-VT_{5}-VT_{6}$

1）带电阻负载时的工作情况

各自然换相点既是相电压的交点，也是线电压的交点。

当 $\large \alpha \leq 60^{\circ}$ 时， $\large u_{d}$ 波形均连续，对于电阻负载， $\large i_{d}$ 波形与 $\large u_{d}$ 波形形状一样，也连续。

α=60°时， $\large u_{d}$ 出现了为零的点，负载电流处于临界连续状态。

当 60^{\circ}”>时， $\large u_{d}$ 波形每60°中有一段为零， $\large u_{d}$ 波形不能出现负值。

带电阻负载时三相桥式全控整流电路 $\large \alpha$ 角的移相范围是120°。

晶闸管及输出整流电压的情况：

时段	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
共阴极组中导通的晶闸管	$VT_{1}$	$VT_{1}$	$VT_{3}$	$VT_{3}$	$VT_{5}$	$VT_{5}$
共阳极组中导通的晶闸管	$VT_{6}$	$VT_{2}$	$VT_{2}$	$VT_{4}$	$VT_{4}$	$VT_{6}$
整流输出电压 $u_{d}$	$\large u_{a}-u_{b} =u_{ab}$	$\large u_{a}-u_{c}=u_{ac}$	$\large u_{b}-u_{c}=u_{bc}$	$\large u_b-u_a=u_{ba}$	$\large u_c-u_a=u_{ca}$	$\large u_c-u_b=u_{cb}$

三相桥式全控整流电路的特点

（1）2管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同一相器件。

（2）对触发脉冲的要求：

按 $\large VT_{1}-VT_{2}-VT_{3}-VT_{4}-VT_{5}-VT_{6}$ 的顺序，相位依次差60°。
共阴极组 $\large VT_{1}$ 、 $\large VT_{3}$ 、 $\large VT_{5}$ 的脉冲依次差120°，共阳极组 $\large VT_{4}$ 、 $\large VT_{6}$ 、 $\large VT_{2}$ 也依次差120°。
同一相的上下两个桥臂，即 $\large VT_{1}$ 与 $\large VT_{4}$ ， $\large VT_{3}$ 与 $\large VT_{6}$ ， $\large VT_{5}$ 与 $\large VT_{2}$ ，脉冲相差180°。

（3） $\large u_{d}$ 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（宽脉冲大于60°，一般取80°~100°），一种是双脉冲触发（常用，双脉冲相差60°，脉宽一般为20°~30°）

（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。

2）阻感负载时的工作情况

$\large \alpha \leq 60^{\circ}$ 时：

$\large u_{d}$ 波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。电感性负载时的晶闸管导通规律与电阻性负载一样。

区别在于：得到的负载电流 $\large i_{d}$ 波形不同。当电感足够大的时候， $\large i_{}$ 的波形可近似为一条水平线。

60^{\circ}”>时：

阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。

电阻负载时， $\large u_{d}$ 波形不会出现负的部分。阻感负载时， $\large u_{d}$ 波形会出现负的部分。

当α=90°时， $\large u_{d}$ 正负面积相等。因此，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路 $\large \alpha$ 角的移相范围是90°。

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 $\large \alpha \leq 60^{\circ}$ 时）的平均值为：

$\large U_{}=\frac{1}{\frac{\pi }{3}}\int_{\frac{\pi }{3}+\alpha }^{\frac{2\pi }{3}+\alpha }\sqrt{6}U_{2}\sin \omega td(\omega t)=2.34U_{2}\cos \alpha$

带电阻负载且 60^{\circ}”>时，整流电压平均值为：

$\large U_{d}=\frac{3}{\pi }\int_{\frac{\pi }{3}+\alpha }^{\pi }\sqrt{6}U_{2}\sin \omega td(\omega t)=2.34U_{2}\left [ 1+\cos \left ( \frac{\pi }{3}+\alpha \right ) \right ]$

输出电流平均值为： $\large I_{}=U_{d}/R$

当整流变压器采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流的有效值为：

$\large I_{2}=\sqrt{\frac{1}{2\pi }\left ( i_{2}^{d}\times \frac{2}{3}\pi +\left ( -I_{d} \right )^{2}\times \frac{2}{3}\pi \right )}=\sqrt{\frac{2}{3}}I_{d}=0.816I_{d}$

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 $\large I_{d}$ 时有所不同，接反电势阻感负载时的 $\large I_{d}$ 为：

$\large I_{d}=\frac{U_{d}-E}{R}$

式中的R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。

免责声明：本站所有文章内容,图片，视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成，不代表本站观点，不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益，请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。本文来自网络,若有侵权，请联系删除，如若转载，请注明出处：https://haidsoft.com/129604.html

电力电子技术（10）——三相可控整流电路

2.2 三相可控整流电路

2.2.1 三相半波可控整流电路

1）电阻负载

电路特点