三相橋式全控整流電路的工作原理

1、 K P 1K P 3K P 5K P 4K P 6圖 1三 相 橋 式 全 控 整 流 電 路 三相橋式全控整流電路的工作原理三相橋式全控整流原理電路結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 三相橋式全控整流電路是應(yīng)用 最廣泛的整流電路,完整的三相橋式整流電路由整流變壓器、 6個(gè)橋式連接的晶 閘管、負(fù)載、觸發(fā)器和同步環(huán)節(jié)組成(見(jiàn)圖 1-1。 6個(gè)晶閘管以次相隔 60度觸 發(fā), 將電源交流電整流為直流電。 三相橋式整流電路必須采用雙脈沖觸發(fā)或?qū)捗} 沖觸發(fā)方式, 以保證在每一瞬時(shí)都有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通 (上橋臂和下橋臂各一 個(gè)。整流變壓器采用三角形 /星形聯(lián)結(jié)是為了減少 3的整倍次諧波電流對(duì)電源 的影響。元件的有序控

2、制, 即共陰極組中與 a 、 b 、 c 三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別 為 VT1、 VT3、 VT5, 共陽(yáng)極組中與 a 、 b 、 c 三相電源相接的三個(gè)晶閘管分別為 VT、 VT 。 它們可構(gòu)成電源系統(tǒng)對(duì)負(fù)載供電的 6條整流回路, 各整流回路的交流電源電 壓為兩元件所在的相間的線(xiàn)電壓。圖 1-1 三相橋式全控整流原理電路在三相橋式全控整流電路中,對(duì)是兩組三相半波電路的串聯(lián), 因此整流電壓為三相半波時(shí)的兩倍。 很顯然在輸出 電壓相同的情況下, 三相橋式晶閘管要求的最大反向電壓, 可比三相半波線(xiàn)路中 的晶閘管低一半。為了分析方便,使三相全控橋的六個(gè)晶閘管觸發(fā)的順序是 1-2-3-4-5-6,

3、晶 閘管是這樣編號(hào)的:晶閘管 KP1和KP4接 a 相, 晶閘管 KP3和 KP6接 b相,晶管 KP5和 KP2接 c 相。晶閘管 KP1、 KP3、 KP5組成共陰極組,而晶閘管 KP2、 KP4、 KP6組成共陽(yáng)極組。為了搞清楚 變化時(shí)各晶閘管的導(dǎo)通規(guī)律,分析輸出波形的變化規(guī)則, 下面研究幾個(gè)特殊控制角, 先分析 =0的情況,也就是在自然換相點(diǎn)觸發(fā)換相時(shí)的情況。圖 1是電路接線(xiàn)圖。為了分析方便起見(jiàn),把一個(gè)周期等分 6段(見(jiàn)圖 2。在第(1段期間, a 相電壓最高,而共陰極組的晶閘管 KP1被觸發(fā)導(dǎo)通, b 相電位最低, 所以供陽(yáng)極組的晶閘管 KP6被觸發(fā)導(dǎo)通。 這時(shí)電流由 a 相經(jīng) KP

4、1流 向負(fù)載,再經(jīng) KP6流入 b 相。變壓器 a 、 b 兩相工作,共陰極組的 a 相電流為正, 共陽(yáng)極組的 b 相電流為負(fù)。加在負(fù)載上的整流電壓為u d=u a-u b=u ab經(jīng)過(guò) 60°后進(jìn)入第 (2段時(shí)期。這時(shí) a 相電位仍然最高,晶閘管 KPl 繼續(xù)導(dǎo) 通,但是 c 相電位卻變成最低,當(dāng)經(jīng)過(guò)自然換相點(diǎn)時(shí)觸發(fā) c 相晶閘管 KP2,電流 即從 b 相換到 c 相, KP6承受反向電壓而關(guān)斷。這時(shí)電流由 a 相流出經(jīng) KPl 、負(fù) 載、 KP2流回電源 c 相。變壓器 a 、 c 兩相工作。這時(shí) a 相電流為正, c 相電流為 負(fù)。在負(fù)載上的電壓為u d=u a-u c=u

5、ac再經(jīng)過(guò) 60°, 進(jìn)入第 (3段時(shí)期。 這時(shí) b 相電位最高, 共陰極組在經(jīng)過(guò)自然 換相點(diǎn)時(shí),觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管 KP3,電流即從 a 相換到 b 相, c 相晶閘管 KP2因電 位仍然最低而繼續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)變壓器 bc 兩相工作,在負(fù)載上的電壓為u d=u b-u c=u bc余相依此類(lèi)推。由上述三相橋式全控整流電路的工作過(guò)程可以看出:1. 三相橋式全控整流電路在任何時(shí)刻都必須有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通,而且這兩個(gè) 晶閘管一個(gè)是共陰極組,另一個(gè)是共陽(yáng)極組的, 只有它們能同時(shí)導(dǎo)通, 才能形成 導(dǎo)電回路。2. 三相橋式全控整流電路就是兩組三相半波整流電路的串聯(lián),所以與三相 半波整流電路一樣, 對(duì)于

6、共陰極組觸發(fā)脈沖的要求是保證晶閘管 KPl 、 KP3和 KP5依次導(dǎo)通,因此它們的觸發(fā)脈沖之間的相位差應(yīng)為 120°。對(duì)于共陽(yáng)極組觸發(fā)脈 沖的要求是保證晶閘管 KP2、 KP4和 KP6依次導(dǎo)通,因此它們的觸發(fā)脈沖之間的 相位差也是 120°。3. 由于共陰極的晶閘管是在正半周觸發(fā), 共陽(yáng)極組是在負(fù)半周觸發(fā), 因此接 在同一相的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)該相差 180°。4. 三相橋式全控整流電路每隔 60°有一個(gè)晶閘管要換流,由上一號(hào)晶閘管 換流到下一號(hào)晶閘管觸發(fā),觸發(fā)脈沖的順序是:1 2 3 4 5 6 1,依次下 去。相鄰兩脈沖的相位差是 60

7、°。5. 由于電流斷續(xù)后, 能夠使晶閘管再次導(dǎo)通, 必須對(duì)兩組中應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶 閘管同時(shí)有觸發(fā)脈沖。為了達(dá)到這個(gè)目的, 可以采取兩種辦法; 一種是使每個(gè)脈 沖的寬度大于 60°(必須小于 120° , 一般取 80°100°, 稱(chēng)為寬脈沖觸發(fā)。另一種是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管時(shí), 同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖, 使共陰極 組和共陽(yáng)極組的兩個(gè)應(yīng)導(dǎo)通的晶閘管上都有觸發(fā)脈沖, 相當(dāng)于兩個(gè)窄脈沖等效地 代替大于 60°的寬脈沖。這種方法稱(chēng)雙脈沖觸發(fā)。6. 整流輸出的電壓, 也就是負(fù)載上的電壓。 整流輸出的電壓應(yīng)該是兩相電壓 相減后的波形,實(shí)際上都屬于線(xiàn)電壓,波頭 uab 、 uac 、 ubc 、 uba 、 uca 、 ucb 均 為線(xiàn)電壓的一部分, 是上述線(xiàn)電壓的包絡(luò)線(xiàn)。 相電壓的交點(diǎn)與線(xiàn)電壓的交點(diǎn)在同 一角度位置上,故線(xiàn)電壓的交點(diǎn)同樣是自然換相點(diǎn),同時(shí)亦可看出, 三相橋式全 控的整流電壓在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)六次, 脈動(dòng)頻率為 6 × 50=300赫, 比三相半波 時(shí)大一倍。7.晶閘管所承受的電壓。三相橋式整流電路在任何瞬間僅有二臂的元件導(dǎo) 通,其余四臂的元件均承受變化著的反向電壓。 例如在第 (1段時(shí)期, KP1和 KP6導(dǎo)通,此時(shí) KP3和 KP4, 承受