三相橋式整流

關(guān)于三相橋式整流1第1頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二2概述AC／DC變換電路是能夠直接將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，泛稱整流電路。一、整流電路的分類自本世紀20年代迄今已經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：第一階段：旋轉(zhuǎn)式變流機組（電動機－發(fā)電機組）；第二階段：靜止式離子整流器；第三階段：靜止式半導(dǎo)體整流器；

第2頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二3旋轉(zhuǎn)式變流機組和靜止式離子整流器的技術(shù)經(jīng)濟性能均不及半導(dǎo)體整流器，因而在世界范圍內(nèi)已為后者所取代。靜止式半導(dǎo)體整流器，按照電路中變流器件的開關(guān)頻率不同，所有的半導(dǎo)體變流電路可劃分力低頻和高頻兩大類。對于整流電路而言，前者是指傳統(tǒng)相控式整流電路，是所有半導(dǎo)體變流電路中歷史最久，技術(shù)最成熟，應(yīng)用也最廣泛的一種電路，后者是指最近才發(fā)展起來的斬控式（PWM）整流電路，是所有半導(dǎo)體變流電路中歷史最短的一種電路，是斬波控制方式和高頻自關(guān)斷器件發(fā)展的技術(shù)產(chǎn)物。第3頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二4整流電路的分類第4頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二5三相橋式全控整流電路三相全橋的特點：應(yīng)用最為廣泛.三相橋式全控整流電路與三相半波電路相比，輸出整流電壓提高一倍，輸出電壓的脈動較小、變壓器利用率高且無直流磁化問題。由于在整流裝置中，三相橋電路晶閘管的最大失控時間只為三相半波電路的一半，故控制快速性較好，因而在大容量負載供電、電力拖動控制系統(tǒng)等方面獲得廣泛的應(yīng)用。第5頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二6一、共陰極三相半波可控整流電路（一）電阻負載

1.電路圖3-19三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路如圖3-19所示。為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成星形，而一次側(cè)為避免3次諧波流入電源接成三角形。三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，它們的陰極連接在—起，稱為共陰極接法，這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。圖3-19三相半波可控整流電路第6頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二7二、共陽極三相半波可控整流電路1.電路共陽極電路，即將三個晶閘管的陽極連在一起，其陰極分別接變壓器三相繞組，變壓器的零線作為輸出電壓的正端，晶閘管共陽根端作為輸出電壓的負端，如圖2-26所示。這種共陽極電路接法，對于螺栓型晶閘管的陽根可以共用散熱器，使裝置結(jié)構(gòu)簡化；但三個觸發(fā)器的輸出必須彼此絕緣。圖3-26三相半波可控整流電路第7頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二8從三相半波可控整流電路原理知，共陰極電路工作時，變壓器每相繞組中流過正向電流，共陽極電路工作時，每相繞組流過反向電流，為了提高變壓器利用率，將共陰極組電路和共陽極組電路輸出串聯(lián)，并接到變壓器次級繞組上，如圖2-17所示。如果兩組電路負載對稱，控制角相同，則它們輸出電流平均值Id1與Id2相等，零線中流過的電流為零，去掉零線，不影響電路工作，就成為三相橋式全控整流電路，如圖2-17所示。在三相橋式電路中的變壓器繞組中，一個周期里既流過正向電流，又流過反向電流，提高了變壓器的利用率，且直流磁勢相互抵消，避免了直流磁化。第8頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二9由于三相橋式整流電路是兩組三相半波整流電路的串聯(lián)，因此輸出電壓是三相半波的兩倍。當輸出電流連續(xù)時：由于變壓器規(guī)格并末改變，整流電壓卻比三相半波時大一倍，因此輸出功率加大一倍。變壓器利用率提高了，而晶閘管的電流定額不變。在輸出整流電壓相同的情況下，三相橋式晶閘管的電壓定額可以比三相半波電路的晶閘管低一半。第9頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二10共陰極組——陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）；共陽極組——陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）；請注意編號順序：1、3、5和4、6、2，一般不特別說明，均采用這樣的編號順序。由于零線平均電流為零，所以可以不用零線。對于每相二次電源來說，一個工作周期中，即有正電流，也有負電流，所以不存在直流磁化問題，提高了繞組利用率。圖2-17三相橋式全控整流電路原理圖第10頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二11(一)帶電阻負載時的工作情況1.工作原理和波形分析：(1)α=0時的情況對于共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通；對于共陽極組的3個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的導(dǎo)通；任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個SCR處于導(dǎo)通狀態(tài)。其余的SCR均處于關(guān)斷狀態(tài)。觸發(fā)角α的起點，仍然是從自然換相點開始計算，注意正負方向均有自然換相點。圖2-18三相橋式全控整流電路帶電阻負載α=0時的波形

動畫第11頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二12從線電壓波形看，

ud為線電壓中最大的一個，因此ud波形為線電壓的包絡(luò)線。

表3-1三相橋式全控整流電路電阻負載α

=0時晶閘管工作情況時段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb動畫第12頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二13三相橋式全控整流電路的特點：（1)兩個SCR同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各有一個SCR導(dǎo)通，且不能為同相的兩個SCR（否則沒有輸出）。（2）對觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60；共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120；同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。動畫第13頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二14（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，所以三相全橋電路稱為6脈波整流電路；（4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖：可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)(大于600)

另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）：在Ud的六個時間段，均給應(yīng)該導(dǎo)通的SCR提供觸發(fā)脈沖，而不管其原來是否導(dǎo)通。所以每隔600就需要提供兩個觸發(fā)脈沖。

實際提供脈沖的順序為：1,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1,2，不斷重復(fù)。（5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同為：動畫第14頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二153)α=30時的工作情況(波形圖）晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30，組成ud的每一段線電壓因此推遲30；從ωt1開始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表2-1的規(guī)律；變壓器二次側(cè)電流ia波形的特點：在VT1處于通態(tài)的120期間，ia為正，ia波形的形狀與同時段的ud波形相同，在VT4處于通態(tài)的120期間，ia波形的形狀也與同時段的ud波形相同，但為負值。動畫第15頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二164)α=60時工作情況

ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低。α=60時ud出現(xiàn)為零的點。

（因為在該點處，線電壓為零）圖3-31三相橋式全控整流電路帶電阻負載α=60時的波形

動畫第16頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二175)當α>60時，如α=90時電阻負載情況下的工作波形如圖3-32所示：圖3-32三相橋式全控整流電路帶電阻負載α=90時的波形

動畫第17頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二186)小結(jié)當α≤60時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負載，id波形與ud波形一樣，也連續(xù)；當α>60時，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值；帶電阻負載時三相橋式全控整流電路α

角的移相范圍是120動畫第18頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二192.定量計算

由于α=60°是輸出電壓Ud波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點,輸出電壓平均值應(yīng)分兩中情況計算(1)α<60°每個晶閘管導(dǎo)通的電角度始終是120°(2)α>60°第19頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二20三相橋式全控整流電路大多用于向阻感負載和反電動勢阻感負載供電(即用于直流電機傳動)，下面主要分析阻感負載時的情況，對于帶反電動勢阻感負載的情況，只需在阻感負載的基礎(chǔ)上掌握其特點，即可把握其工作情況1.工作原理及波形分析

1)α≤60時ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣；區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸出電壓加到負載上，得到的負載電流id波形不同。電感性負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條水平線。(二)阻感負載時的工作情況第20頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二21圖3-33三相橋式全控整流電路帶電感性負載

α=0時的波形圖3-34三相橋式全控整流電路帶電感性負載α=30時的波形第21頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二222)α>60時電感性負載時的工作情況與電阻負載時不同，電阻負載時ud波形不會出現(xiàn)負的部分，而電感性負載時，由于電感L的作用，ud波形會出現(xiàn)負的部分；帶電感性負載時，三相橋式全控整流電路的α角移相范圍為90

。

因為在α＝90

時，Ud波形上下對稱，平均值為零。圖3-35三相橋式整流電路帶電感性負載，α=90時的波形

動畫第22頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二23(1)當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶電感性負載時，或帶電阻負載α≤60時）的平均值為：

帶電阻負載且α>60時，整流電壓平均值為：

（2）輸出電流平均值為：Id=Ud/R2.定量計算第23頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二24平均值：有效值：(3)晶閘管承受的最大反壓：（4）當整流變壓器采用星形接法，帶電感性負載時，變壓器二次側(cè)電流波形，為正負半周各寬120、前沿相差180的矩形波，其有效值為：第24頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二25(5)功率因數(shù)：

晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。三相橋式全控整流電路接反電勢電感性負載時，在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算Id時有所不同，接反電勢電感性負載時的Id為：

式中R和E分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。第25頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二26ThankYou!第26頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二27圖2-1單相半波可控整流電路及波形（1）在U2的正半周，VT承受正向電壓，0～ωt1期間，無觸發(fā)脈沖，VT處于正向阻斷狀態(tài)，UVT＝U2，Ud=0;（2）ωt1以后，VT由于觸發(fā)脈沖UG的作用而導(dǎo)通，則Ud=U2,UVT=0,Id=U2/R，一直到π時刻；（3）π～2π期間，U2反向，VT由于承受反向電壓而關(guān)斷,UVT=U2,Ud=0。以后不斷重復(fù)以上過程。第27頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二28圖2-2帶電感性負載的單相半波電路及其波形

第28頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二29圖2-4帶續(xù)流二極管單相半波可控整流電路及波形第29頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二30圖2-5單相橋式全控整流電路圖（純電阻負載）第30頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二31圖2-6單相全控橋帶電感性負載時的電路及波形

第31頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二32圖2-7帶反電動勢單相橋式全控整流電路圖及波形第32頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二33圖2-8單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況

第33頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二34圖2-10單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，電感性負載時的電路及波形第34頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二35圖2-11單相橋式半控整流電路的另一接法

第35頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二36圖2-10帶續(xù)流二極管單相橋式半控整流電路波形圖

第36頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二37圖2-9單相全波可控整流電路及波形第37頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二38圖2-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及α=0時的波形

a)b)c)d)e)f)u2uvwTRudidVT2VT1VT3uUuVuWa=0Owt1wt2wt3uGOudOOuuvuuwOiVT1uVT1wtwtwtwtwt第38頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二39圖2-12三相半波可控整流電路的波形第39頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二40圖2-13三相半波可控整流電路，電阻負載，α=30時的波形

a=30°u2uuuvuwOwtOwtOwtOwtOwtuGuduuvuuwwt1iVT1uVT1uac第40頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二41圖2-14三相半波可控整流電路，電阻負載，α=60時的波形

wtwtwtwta=60°u2uuuvuwOOOOuGudiVT1第41頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二42圖2-15三相半波可控整流電路Ud/U2與u的關(guān)系

第42頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二43圖2-16三相半波可控整流電路，電感性負載時的電路及α=60時的波形

第43頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二44圖2－17三相橋式全控整流電路原理圖

第44頁，共54頁，2023年，2月20日，星期二45圖2-18三相橋式全控整流電路帶電阻負載α=0時的波形

第45頁，共54頁，2023年，2月