三相半波橋式全波整流及六脈沖整流電路精

1、三相半波、橋式（全波）整流及六脈沖整流電路1 .三相半波整流濾波當功率進一步增加或由于其他原因要求多相整流時，三相整流電路就被提了出來。圖1所示就是三相半波整流電路原理圖。在這個電路中，三相中的每一相 都和 單獨形成了半波整流電路，其整流出的三個電壓半波在時間上依次相差120o加，并且整流輸出波形不過。點，其最低點電壓心胡嚴呵二1/2耳式中up是交流輸入電壓幅值。并且在一個周期中有三個寬度為120。的整流半波。因此它的濾波電容器的容量 可以 比單相半波整流和單相全波整流時的電容量都小。ci /TJ圖i三相半波整流電路原理圖2 .三相橋式（全波）整流濾波圖2所示是三相橋式全波整流電路原理圖。圖3

2、是它們的整流波形圖。圖3 （a是 三相交流電壓波形；圖3 （b是三相半波整流電壓波形圖；圖3 （c是三相全波整流電 壓波形圖。在輸出波形圖中，N粗平直虛線是整流濾波后的平均輸出電壓值，虛線以下 和各正弦波的交點以上（細虛線以上）的小脈動波是整流后未經(jīng)濾波的 輸出電壓波形。圖2三相橋式全波整流電路原理圖由圖1和圖2可以看出，三相半波整流電路和三相橋式全波整流電路的結(jié)構(gòu) 是有 區(qū)別的。(1)三相半波整流電路只有三個整流二極管，而三相全波整流電路中卻有六只整 流二極管；(2三相半波整流電路需要輸入電源的中線，而三相全波整流電路則不需要輸入 電源的中線。由圖3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流電路

3、則不需要輸入電源的中 線。圖3三相整流的波形圖三相半波整流波形的脈動周期是1200而三相全波整流波形的脈動周期是600；三相半波整流波形的脈動幅度和輸出電壓平均值：三相半波整流波形的脈動幅度是: 1'二對(1式中U脈動幅度電壓；up是正弦半波幅值電壓，比如有效值為380V的線電壓，其半波幅值電壓為：二”一(2那么其脈動幅度電壓就是：一 -工V輸出電壓平均值Ud是從30o150o積分得，I (3)式中Ud-輸出電壓平均值；UA-相電壓有效值。如果濾波后再經(jīng)電容濾波，則輸出電壓就接近于幅值UPo三相全波整流波形的脈動幅度是：y = y,(l-sin60°)=532AX0.134

4、= 7L3r輸出電壓平均值Ud是從60。120。積分得：5 - 1 伽/3)J 揪小血就 d (加)二 1.35 UAB=2.34 U A=514V (4式中Ud輸出電壓平均值，UAB線電壓有效值。如果濾波后再經(jīng)電容濾波，則輸出電壓就接近于幅值 Up由上面的計算還可以看出，三相全波整流比三相半波整流優(yōu)越得多，三相全波整流用比半波整流小得多的電容器就可以達到最大值。因此，UPS的輸入整流器中都采用了三相全波整流電路。3 .三相6脈沖整流器上面的三相全波整流是不穩(wěn)壓的，因此在UPS中都用晶閘管整流器(簡稱晶閘管) 代替了二極管整流器，如圖4所示。圖4三相橋式6脈沖全控整流電路原理圖圖中的晶閘管整流

5、器VS和二極管整流器VD的工作方式有很大區(qū)別。(1) 二極管整流器VD陽極和陰極之間的正向電壓只要大于其PN結(jié)的勢壘電壓，二極管就導通。而晶閘管整流器VS,在其控制極沒有觸發(fā)信號加上時，只要其 陽極和陰極之間的正向電壓不大到把管子擊穿，那么它就不導通。(2) 晶閘管整流器VS的導通條件有: 陽極和陰極之間的正向電壓。對于二極管整流器來說，這個電壓只要在 0.7V左右時，就開始導通了；而晶閘管一般規(guī)定在 6V以上 控制極觸發(fā)信號電壓。晶閘管一般都用脈沖觸發(fā)，要求這個電壓脈沖要有一定的幅度和寬度，沒有一定的幅度就不能抵消 PN結(jié)的勢壘電壓，沒有一定的 寬度就不能有足夠的時間使導通由一點擴散到整個

6、PN結(jié)。一般要求幅度為35V, 寬度410 1 s,觸發(fā)電流5300mAVS導通的最小電流，一般對60mA維持電流。是指可以維持晶閘管整流器 20A到200A的晶閘管來說，規(guī)定其維持電流小于 擎住電流。是指晶閘管被打開而控制極觸發(fā)信號電壓消失后，可以維持 繼續(xù) 導通的最小電流，這個電流一般是維持電流的若干倍。 控制角a與導通角9為了表征晶閘管對交流電壓的控制行為而引出了這兩個參 量。圖5所示是控制角a與導通角9的關系。下面就對它們的含義進行討 論。圖5控制角a與導通角9的關系控制角a。當交流正半波加到晶閘管上時，就具有了使晶閘管導通的基礎 條件，什么時刻給晶閘管控制極加觸發(fā)信號使其開通呢？從交

7、流正弦波過。開 始，一直到晶閘管被觸發(fā)導通（時間b）的這段晶閘管不導通的時間0b,稱為控制角，用 a表示。由于晶閘管開啟很快，一般是小于1 口 S,故認為加觸發(fā)信號的時間就是晶閘 管被打開的時間，即一般都把開啟時間忽略不計。導通角9。由于晶閘管的開啟是一個正反饋過程，故打開后就不能自動關斷， 這個導通過程要一直延續(xù)到電壓過0,把從開啟到截止這段時間稱為導通角，用9表 7J oUPS中的輸入整流器就是利用對上述這兩個參量的控制來實現(xiàn)穩(wěn)壓的。一般稱 這種 控制為“相控”。很明顯，在這里a+B =1800,就是說只要知道這兩個參數(shù)中的一個， 另一個也就知道了。4.六相全波整流和12脈沖整流器六相全波

8、整流及12脈沖整流器在一些UPS中為了提高輸入功率因數(shù)或者提高功率 容量，就采用了六相全波整流即12脈沖整流。實際上，在UPS中都采用的六相全波相 控整流，也就是通常所說的12脈沖整流。既然是12脈沖，就說明了兩個問題：一個 是采用了 12只晶閘管，一個是6相輸入電源。圖6 12脈沖整流電路圖6所示是12脈沖整流電路。不難看出，兩個整流器的結(jié)構(gòu)一模一樣，都是 三相 6脈沖整流，不同的是兩個整流器輸入變壓器的結(jié)構(gòu)不同，一個變壓器繞組是“ Y，型連 按，一個變壓器繞組是“型連接。這樣連接的結(jié)果就使二者的電壓相位差為30。，也即整流脈動的最大寬度是300o由此得出多相整流時的最大脈動 寬度（即晶閘管

9、導通 時間9 ）表達式為：a = 271 !PMM其中P為控制脈沖數(shù)，比如6脈沖時是60o, 12脈沖時是30o, 18脈沖時是20o, 24脈 沖時是15。等等，脈動周期越小，其整流輸出電壓越高、越接近交流電壓峰 值，其表示 式為在區(qū)間的積分：-P) J A2Ua cos-二.二二（5）對于12脈沖半波整流來說，當a=0時，UA1.414-220 （P/a）sin 15°-cosO°= 309r這已是220V相電壓的峰值；若是12脈沖全波整流，其值為:(6)當a=0時其整流電壓：Ud=618V圖中兩個一樣的整流器輸出是通過各自的扼流圈后進行并聯(lián)的，目的是使二者的輸 出電流

10、均衡，因為兩個整流器雖然一樣，但它們的內(nèi)阻決不會一樣，就會造 成輸出電流的不均衡。因此，扼流圈的阻抗值要遠遠大于整流器的內(nèi)阻，即整流器的內(nèi)阻和扼流圈 的阻抗相比可以忽略不計。由上面可知，整流相數(shù)越多，其整流輸出電壓的脈動頻率越高，脈動幅度越 小，脈動系數(shù)就越小。輸出紋波就越低，紋波系數(shù)也就越小。圖 7給出了 12脈沖 整流時的波動和多相半波整流時平均值接近峰值的情況。圖7 12脈沖整流時的波動和多相半波整流時平均值接近峰值的情況下面也給出脈動系數(shù)和紋波系數(shù)的表達式: 脈動系數(shù)（7）紋波系數(shù)（8）為了有一個量的概念，表1給出了半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)、紋波系數(shù)I和 整流相數(shù)P的關系。由表中可以看出：三相全波（半波6相）整流比單相全波（半波2 相）整流時的麥冬系數(shù)'和紋波系數(shù)I小得多，比后者的1/10還小，當然加在后面的 濾波電容也就小得多，這也就是為什么當UPS的容量達到一定值時，都盡量采用三相全