第三章 三相可控整流電路

1、第三章 三相可控整流電路 第三章 三相可控整流電路 當(dāng)負(fù)載容量大，或者要求直流電壓脈動(dòng)小，易濾波等 場(chǎng)合，一般采納對(duì)電網(wǎng)來說是平衡的三相整流裝置。三相整流與單相整流相比，具有輸出電壓高且脈動(dòng)小， 脈動(dòng)頻率高，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。電路類型：三相半波(零式)、三相全控橋式、三相半控橋式、雙反星形(六相)、十二相(適用于大功率)1 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 重點(diǎn)和要求1.理解和把握三相半波、三相橋式等整流電路的電路結(jié)構(gòu)、 工作原理、波形分析、參數(shù)計(jì)算和電氣性能評(píng)估。 2.理解變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響及換相重疊角的概念。 3.了解大功率整流電路的形式和特點(diǎn)。 重點(diǎn)：波形分

2、析和基本電量計(jì)算的方法。 難點(diǎn)：不同負(fù)載對(duì)工況的影響、整流器溝通側(cè)電抗對(duì)整流 電路的影響 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 第一節(jié) 三相半波相控整流電路一、電阻性負(fù)載1. 電路結(jié)構(gòu)一次繞組一般接成三角形， 二次繞組必需接成星型，三個(gè)晶 閘管陽(yáng)極分別到u,v,w三相電源， 陰極連接在一起，稱為共陰極接 法，這種接法在觸發(fā)電路有公共 線時(shí)連接比較便利。 三角形接法id t u v w vt1 vt2 vt3 ud 星形共陰極接法 r 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 2. 工作原理 t u v w vt1 vt2 vt3 ud r 自然換相點(diǎn)：當(dāng)電路中的可控元件全部由不行控元件代替時(shí)，各元

3、件的 導(dǎo)電轉(zhuǎn)換點(diǎn)。 vt2掌握 角起點(diǎn) id ud uu uv uw 即三相電壓(u,v.w)正半周的交點(diǎn)。 掌握角從自然換相點(diǎn)開頭計(jì)算。 vt1掌握 角起點(diǎn) vt3掌握 角起點(diǎn) t 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 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 三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載=0時(shí)的波形 (a) 電路； (b) 電源相電壓； (c)

4、 觸發(fā)脈沖； (d) 輸出電壓、 電流； (e) 晶閘管vt1上的電流； (f) 晶閘管vt1上的電壓 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 ud, id連續(xù) t u v w vt1 vt2 vt3 ud 1)當(dāng)=0時(shí)：id r t1時(shí)刻,vt1觸發(fā)導(dǎo)通，ud=uu; t2時(shí)刻(隔120)vt2觸發(fā)導(dǎo)通， 由于此刻以后uvuu,vt1反壓關(guān)斷, ud=uv; t3時(shí)刻觸發(fā)vt3導(dǎo)通，vt2反壓關(guān)斷，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。如此循環(huán)下去。 0

5、ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 電阻性負(fù)載 =0時(shí)的波形 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 負(fù)載端輸出電壓：1 0 uu 2 uv 3 uw 4 uu 圖(d)中： t1 t2 t3 t (b) ud 是連續(xù)的脈動(dòng)的直流電壓，它是三相溝通脈動(dòng)頻率：350hz = 150 hz。 特點(diǎn)： 一個(gè)周期內(nèi)三相電源輪番向負(fù)載供電， ug 0 ud id ug1 ug2 ug3 ug1 相電壓正半周包絡(luò)線，一周期內(nèi)ud脈動(dòng)三次， t (c) 0 i t1 t (d) 0 ut1 0 t (e) t (f) 每相晶閘管各導(dǎo)通120,ud連續(xù)。 uuv uuw 電阻性負(fù)載 =0時(shí)的波形

6、 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 負(fù)載端輸出電流：uu 1 2 uv 3 uw 4 uu 圖(e)是流過u相晶閘管vt1的電流波形，其 它兩相晶閘管的電流波形外形與此相同，相 位依次相差120。 特點(diǎn)： 變壓器繞組中電流是直流脈動(dòng)電流，一個(gè) 0 t1 t2 t3 t (b) ug 0 ud id 0 i t1 ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) t (d) 周期內(nèi)每相只工作1/3周期。因此存在變壓器鐵芯直流磁化和利用率不 高的問題。 0 ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 電阻性負(fù)載 =0時(shí)的波形 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 t u v w vt1 vt

7、2 vt3 ud 晶閘管承受電壓：圖(f)是vt1上電壓的波形。1 uu 2 uv 3 uw 4 uu r id vt1導(dǎo)通時(shí)為零； vt2導(dǎo)通時(shí)， vt1承受線電壓uuv(uu-uv), 是反壓； vt3導(dǎo)通時(shí)，vt1承受線電壓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) 反壓；其它兩只晶閘管上的電壓波形外形與此相 同，只是相位依次相差120。 0 ut1 0 t (e) t (f) uuv uuw 電阻性負(fù)載 =0時(shí)的波形 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 2)當(dāng)=30時(shí)： 連續(xù)和

8、斷續(xù) 的分界點(diǎn) t u v w vt1 vt2 vt3 ud r 設(shè)vt3正在導(dǎo)通，此時(shí)ud=uw;u2 id 經(jīng)過 t1時(shí)，由于無(wú)觸發(fā)脈沖vt1 仍關(guān)斷，由于此時(shí)uw0,vt3連續(xù)導(dǎo) 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處，vt1觸發(fā)導(dǎo)通，vt3反壓 關(guān)斷，id從w相換到u相。 如此循環(huán)下去。(d) (c) t t 從圖中可看出： 負(fù)載電流處于連續(xù)的臨界狀態(tài)， 一個(gè)周期中，每只管子仍導(dǎo)通120。(e) 0 ut1 tuuw 0 uuv uuw t 電阻性負(fù)載 =30

9、時(shí)的波形10 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 ud, id 不連續(xù) t u v w vt1 vt2 vt3 ud 3)當(dāng)=60時(shí)：設(shè)vt3正在導(dǎo)通，ud=uw。 當(dāng)uw過零變負(fù)時(shí)，vt3受反壓關(guān)斷。 此時(shí)vt1雖受正壓，但因ug1沒到， 故不能導(dǎo)通。 此后，ug1到來前的一段時(shí)間內(nèi)， 各相都不導(dǎo)通，ud,id都為零。 當(dāng)ug1到來，vt1導(dǎo)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 次循環(huán)。 0 it1 t (d) 0 t 電阻性負(fù)載 =60時(shí)的波形 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀

10、表 若 連續(xù)增大，則ud將連續(xù)減小。 4)當(dāng)=90時(shí)： u2 uu uv uw uu 5)當(dāng)=120 時(shí)：6)當(dāng)=150時(shí)：當(dāng) =150時(shí)，ud減小到零。 所以移相范圍為150 (a) 0 ug t (b)0 ud id ug1 ug2 ug3 ug1 t (c) 0 it1 t (d) 0 t 電阻性負(fù)載 =60時(shí)的波形 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 由上分析可知:(1)掌握角 =0時(shí)，輸出電壓最大； 增大，輸出電壓減??；當(dāng) =150時(shí)，輸出電壓為零，所以移相范圍為150; 當(dāng) 30時(shí)，電流(壓)連續(xù)，每相晶閘管導(dǎo)通角 為120; 當(dāng) 30時(shí)，電流(電壓)斷續(xù)，導(dǎo)通角 小于120,

11、導(dǎo)通角為 =150- 。 (2)由于三相輪番導(dǎo)電，每相導(dǎo)電1/3周期，則有: 1/3周期內(nèi)輸出電壓的平均值 = 一個(gè)周期內(nèi)輸出的電壓平均值。 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 3. 數(shù)量關(guān)系 1)當(dāng) 30時(shí)，電壓、流連續(xù)，輸出直流電壓平均值ud為 1 ud 6 2 / 3 5 6 2u 2 sin td ( t ) 1.17u 2 cos 030 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 2)當(dāng)30 150時(shí)，電路輸出電壓ud、輸出電流id波形不連續(xù)，導(dǎo)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 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 3)負(fù)載電流平均值id和晶閘管電流平均值idt 、有效值it 負(fù)載電流的平均值id ud id ri dt 1 id 3 流過每個(gè)晶閘管的平均電流idt為 流過每個(gè)晶閘管電流的有效值it為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 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 4)晶閘管承受正反壓： 最大反向電壓為變壓器二次線電壓峰值，即； u rm 2 3 6u 2最大正向電壓為變壓器二次相電壓峰值，即：t u v w vt1 vt2 vt3 ud u fm 2u 2 r id 5)移相范圍： 0150 三相可控整流電路 壓力檢測(cè)方法及儀表 二、大電感負(fù)載1. 電路結(jié)構(gòu) u 負(fù)載是大電感(l)vt1 vt2 vt3 l vw ud idr 若負(fù)載是大電