三相全橋整流電路

1、三相全橋整流電路電力電子技術的基本概況二極管整流電路 三相全橋整流電路三相交流電壓供電，與單相整流電路相比，三相整流電路紋波含量低，具有較高的功率處理能力，更適應用于工業(yè)生產(chǎn)實際中。 idia- +udCd LsRLbLsLsacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +二極管整流電路 1.1 Ls = 0 的理想電路用負載電阻RL代替恒流源Id，兩種電路的工作情況基本相同。 Id - +udbPacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +Nia- +udRL bPacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +Nia二極管整流電路 整流電路的另一種畫

2、法 - +udId PacVD2n- +- +NiaId upnnuNnVD6VD4bVD1 VD3 VD5 Id - +udbPacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +Nia- +udId PacVD2n- +- +NiaId upnnuNnVD6VD4bVD1 VD3 VD5 陽極電位最高的二極管導通，其余兩個管子電壓反向偏置關斷 二極管整流電路 Ls = 0 時： 陰極電位最低的二極管導通，其余兩個管子電壓反向偏置關斷 0p/6-p/6AUd0二極管整流電路 uPn是直流側正極性端P點相對于交流電壓中性點n的電壓。uNn是直流側負極性端N相對于交流電壓中性點n的電壓。

3、 0wtuanubnucnuPnuNnud0wt- +udId PacVD2n- +- +NiaId upnnuNnVD6VD4bVD1 VD3 VD5 三相電壓波形二極管整流電路 利用KVL分析直流側電流恒定的三相整流電路 ，可得直流側電壓： 六脈動整流電路 在每個周期內，整流輸出電壓波形由6個脈動波組成。 每個脈動波的波形對應一個線電壓，線電壓的組合共有6種。二極管整流電路 直流電壓由6個線電壓的部分區(qū)間所形成，每個二極管導通120。0p/6-p/6AUd00wtuanubnucnuPnuNnud0wt二極管整流電路 wt0wt00wt1200 VD11200 VD4600 VD4VD1i

4、aibVD6VD3VD6VD3icVD2VD5VD2VD5三相電流波形二極管整流電路 wt0wt00wt1200 VD11200 VD4600 VD4VD1iaibVD6VD3VD6VD3icVD2VD5VD2VD5a 相電流關系： ia =Id VD1導通-Id VD4導通0 VD1和VD4都不導通 二極管整流電路 根據(jù) Ls=0 的假設條件，從一個二極管到另一個二極管的換流過程瞬時完成。 穩(wěn)定輸出的情況下，每個周期的6個脈沖波相同，只需分析其中一個脈沖波的直流電壓平均值或交流輸入電流的有效值，計算出直流輸出電壓在60或p/3弧度時間段內的平均值。 - +udId PacVD2n- +- +

5、NiaId upnnuNnVD6VD4bVD1 VD3 VD5 二極管整流電路 0p/6-p/6AUd00wtuanubnucnuPnuNnud0wt平均值的積分區(qū)間選擇三相線電壓中具有最高值的相作為積分區(qū)間，并以該區(qū)間的起始時刻作為積分開始時刻。 二極管整流電路 0p/6-p/6AUd00wtuanubnucnuPnuNnud0wt以線電壓uab為例，則有線電壓有效值 二極管整流電路 0p/6-p/6AUd00wtuanubnucnuPnuNnud0wt面積A為: 二極管整流電路 0p/6-p/6AUd00wtuanubnucnuPnuNnud0wt用時間間隔p/3除A，得：如用相電壓U表示

6、直流輸出電壓的平均值，則:二極管整流電路 wt0usisis1根據(jù)圖中相電流波形，可得到理想情況下線電流is的有效值： is的基波分量is1的有效值為: 二極管整流電路 根據(jù)h次諧波和基波分量關系，h次諧波電流Ish為： h = 5，7，11，13，is1與相電壓us同相位,所以： DPF=1.001.0131175hIsh/Is11/131/111/71/5二極管整流電路 直流側接負載電阻時，相電流流過二極管的電流幅值不恒定，是向下傾斜的曲線，傾斜的梯度由電容與負載大小之間的相對比例確定。 - +udRL bPacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +Nia二極管整流電路

7、1.2 Ls 對換流過程的影響實際上，變壓器繞組有漏感，線路有分布電感，由于電感對電流的變化起阻礙作用，電感電流不能突變，因此，換流過程不能瞬時完成。 - +udId bacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +iaLs二極管整流電路 - +udId bacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +iaLs假設t = 0或wt = 0是換流初始時刻,在這一時刻之前，電流id流經(jīng)二極管VD5和VD6。 二極管整流電路 設兩相間電壓差為: udiff = uan ucn根據(jù)網(wǎng)孔電流列寫回路方程得相應相電流: uLauducomm- +- +- +LsidicLscb

8、auLc+ -NPigIdn二極管整流電路 換流重疊角 在tg時刻換流過程結束，對應的電角度g =wtg a，c兩相換流時的相電流波形IdIdg0wt0iaic二極管整流電路 交流側電感上的電壓為： 因為： ic= Id ig所以：dic/dt = d(Id ig)/dt = d ig /dt uLauducomm- +- +- +LsidicLscbauLc+ -NPigIdn二極管整流電路 利用KVL，并結合前面的微分方程，可推得： 從而有： 對上式兩邊同乘以w，并進行積分得： 二極管整流電路 根據(jù)所選擇的初始時刻，電壓差(uan ucn)為：將上式代入 得：整理后得： 二極管整流電路 電

9、流的換流是瞬時完成：Ls=0零，cosg=1，g=0，換流開始wt = 0時，電壓uPn等于uan，見下圖： wt0wt00wt1200 VD11200 VD4600 VD4VD1iaibVD6VD3VD6VD3icVD2VD5VD2VD5g0g二極管整流電路 wt0uanubnucnuPnAguNnAgLs0 時，0 wt wtg的區(qū)間內有： 換相過程中，電壓uPn為同時導通的兩個二極管所對應的兩個相電壓的平均值。二極管整流電路 g0gwt0uanubnucnuPnAguNnAg換流期間，平均輸出電壓有一定的損失，所減小的面積Ag為： 換相壓降換流期間，輸出的平均電壓Ud降低的數(shù)值。 平均直

10、流輸出電壓為：Ls = 0時直流輸出電壓平均值 二極管整流電路 1.2.1直流側接恒定電壓 ud(t) = Ud假定直流側的電流id是不連續(xù)的，因此，任何時刻，上、下兩組二極管中只有一個二極管導通。 idia- +udCd LsRLbLsLsacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +idia- +UdLsbLsLsacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +二極管整流電路 idia- +UdLsbLsLsacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +P Ls Ls uin+-UdN+-VDPVDN 直流側恒定電壓三相整流等值電路二極管整流電路 L

11、s0 時,直流側恒定電壓的三相整流電路波形uacuabuind0wtuania輸入電壓由相間電壓構成的脈沖波組成二極管整流電路 1.2.2 電流波形的畸變 實際整流電路中功率因數(shù)、總諧波畸變率和直流輸出電壓是電能質量中的重要參數(shù)。 假定Id以Isc為基準標準值，根據(jù)交流輸入線電壓確定 Isc ：idia- +udCd LsRLbLsLsacVD2VD1 VD3 VD5 VD4VD6n- +- +二極管整流電路 0.60.500.70.40.20.31.00.020.060.90.80.040.080.10DPFPFTHDi 整流電路（直流側恒定電壓）總諧波畸變率、DPF及PF曲線 整流電路（直

12、流側恒定電壓）標準值Ud與波形因數(shù)的關系1.9851.9751.9801.9601.9701.9650.040.020.060.080.102.11.41.51.71.61.81.92.02.0052.0001.9951.9901.955CFUd /Ud00二極管整流電路 1.3 實際三相二極管橋式整流電路Cd = 1100F，該電路向負載提供的功率約為2.2kW。負載部分用34.0的等值電阻表示。試借助Pspice電路仿真程序分析相應的電路波形。 例9 圖中參數(shù)分別為：ULL = 208V，頻率=60Hz，Ls = 1mH，idia- +udCd LsRLbLsLsacVD2VD1 VD3

13、VD5 VD4VD6n- +- +二極管整流電路 解 采用Pspice分析，得到如圖所示的電壓、電流波形。iauan0wtucbucaubaubcuacidud二極管整流電路 仿真程序得到的分析結果表明:平均直流輸出電壓 = 278.0V，含有4.2V的峰-峰紋波電壓，平均直流電壓中的紋波為1.5%輸入電流的THD = 54.9%DPF = 0.97（超前）PF = 0.85平均直流電流 = 7.94A二極管整流電路 在上例中，直流側帶有1100F的濾波電容，且電容上的平均電壓為278.0V，但疊加了少量的紋波電壓?，F(xiàn)假設直流側為恒定的直流電壓源，試利用下兩圖中的函數(shù)關系曲線分析其他各相關量。例100.60.500.70.40.20.31.00.020.060.90.80.040.080.10DPFPFTHDi1.9851.9751.9801.9601.9701.9650.040.020.060.080.102.11.41.51.71.61.81.92.02.0052.0001.9951.9901.955CFUd /Ud00二極管整流電路 解因為Ud = 278.0V，所以Ud /Ud0 = 0.99070.60.500.70.40.20.31.00.