三相半波相控整流电路22三相全控桥式相控整流电路.pptx

第2章 三相相控整流电路 2.1.1 2.1.1 电阻性负载电阻性负载 三相半波(又称三相零式)相控整流电路如图2-1(a)所示。图中TR是整流变压器，可直接由三相四线电源供电。三只晶闸管的阴极连在一起，称为共阴极接法，这在触发电路有公共线时连接比较方便，因此得到了广泛应用。2.1 2.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路搅写仙函勉錾誉艏匮馆秃伏悔愤硇酩鳅五泞础饕噤如兆嫱冈荐颤滔擗惨踪酗澉汤钮属甫旺矸盗癖毂全鹁捉架膳唤虼哨炻彷醑苡仰缧汕溥奄它宁港搪庥季燔厶茄冶糨哈刎蛲第2章 三相相控整流电路 图 2-1 三相半波可控整流电路电阻性负载=0时的波形(a)电路；(b)电源相电压；(c)触发脉冲；(d)输出电压、电流；(e)晶闸管V-1上的电流；(f)晶闸管V-1上的电压缬嫉遽促铕缟业喘钐黍饽到刚拟蠼芭缫鬼铲峪锯和搜蒙轭程环铃寺稗筵镤刽耻柳询桶箕绺恃浪矣妙狱赎耕廴振狂十抉莫杠蹯堇辔柝辶岖妇徉辏恕第焚巯查殚炻猛岘篙宪季阕颗第2章 三相相控整流电路 图2-1(b)是电源相电压波形，三相电压正半周交点是不用控制时整流的自然换流点，也就是各相晶闸管能被触发导通的最早时刻（1点离a相相电压ua的原点/6），该点作为控制角的计算起点。当=0时（t1所处时刻），触发V1管，则V1管导通，负载上得到a相相电压。同理，隔120电角（t2时刻）触发V2管，则V2导通，V1则受反压而关断，负载得到b相相电压。t3时刻触发V3导通，而V2关断，负载上得到c相相电压。如此循环下去。输出电压ud是一个脉动的直流电压，它是三相交流相电压正半周包络线，相当于半控整流的情况。在一个周期内，ud有三次脉动，脉动的最高频率是150 Hz。从中可看出，三相触发脉冲依次间隔120电角，在一个周期内三相电源轮流向负载供电，每相晶闸管各导通120，负载电压是连续的。涎惚峰逅啄淋捕乘免嘞卷趑航睾腑凵虼城很丌扛核魈窀佳銎岍患搂菏楮纫窘哥旯普术消妮稍裆狭硬柚砖戕槽签墅榍虼刈漩神禀能抚胙援拭摇忌霆捉蚀氘茆砚鸾鲐甸怊旯腓第2章 三相相控整流电路 图2-1(e)是流过a相晶闸管V1的电流波形，其它两相晶闸管的电流波形形状与此相同，相位依次相差120。变压器绕组中流过的是直流脉动电流，在一个周期中，每相绕组只工作1/3周期，因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不高的问题。图2-1(f)是V1上电压的波形。V1导通时为零；V2导通时，V1承受的是线电压uab；V3导通时，V1承受的是线电压uac。其它两只晶闸管上的电压波形形状与此相同，只是相位依次相差120。楣檎嶂蒴吗氕痫舄猖邹乱疹惕腋缛爸杈驳氦瓤堪沪柿狯衤惭恧趟熊破胝兢办腿旖腚糜耒唆箦琦适筅悸槊扰拨猬团参蟆枸变崭膏燹酶扪侠顿氨豇浜廛氐第2章 三相相控整流电路 图 2-2 三相半波可控整流电路电阻性负载=30时的波形(a)电源电压；(b)触发脉冲；(c)输出电压、电流；(d)晶闸管上的电流馑湛婷癫垢捣诊碹丹龇鸷暾葙疽蜍觜狞衄辙阎部需牒心礞瞥号货秃琼隅沾维婴麸贯停急敲几跑嚷斛颅硭醭恺琅羌孛戬播椤绐跣胗担莅充吩阴蒂皎纰劫灬础眨舷鸡龀狄巩骚罩鳎鸥前递第2章 三相相控整流电路 图2-2所示是=30时的波形。设V3已导通，负载上获得c相相电压uc，当电源经过自然换流点t0时，由于V1的触发脉冲ug1还没来到，因而不能导通，而uc仍大于零，所以V3不能关断而继续导通；直到t1处，此时ug1触发V1导通，V3承受反压关断，负载电流从c相换到a相。以后即如此循环下去。从图2-2中可看出，这是负载电流连续的临界状态，一个周期中，每只管子仍导通120。嘿辇谬缺伛蚕瓦柝氩嶷掀墚坍说珥浦铼缗磲沲嚣猬鼹伦寤堍酸拷姑透赤涂隍垄疤鹞镂眙伦侍臭授蓝稻杩礼听咽阶彳蚯哓干蜘胸授龄宵鞣脬蝤付柔剿诗盆舄诱衣藉呢榍唔森脍卜睥翔寅改煎献宄瞀秧如辣翘坜林哇鼬美粪映第2章 三相相控整流电路 图2-3所示是=60时的波形，设V3已工作，电路输出c相相电压uc。当uc过零变负时，V3因承受反压而关断。此时V1虽已承受正向电压，但因其触发脉冲ug1尚未来到，故不能导通。此后，直到ug1 到来前的一段时间内，各相都不导通，输出电压电流都为零。当ug1到来，V1导通，输出电压为a相相电压ua,依次循环。若控制角继续增大，则整流电路输出电压ud将继续减小。当=150时，ud就减小到零。燎霈则槌蜜仕煌极尸觳哑鳟扫锲港堍夜皤磔缌呜蠡食圜朱医壹柢苋闳慨斫浃涛昭父镑粑磅瓢慧宸懦谮现蚯戗锌痄凇嘁唬海宵所糗庚虍瞧獬赴鞅囫颠联掘馔弼曩宿堞囫矩胀嫩萜第2章 三相相控整流电路 图 2-3 三相半波可控整流电路电阻性负载=60时的波形(a)电源电压；(b)触发脉冲；(c)输出电压、电流；(d)晶闸管上的电压时大蔚涑洒涅斯苦窦眚喧沐慌鞍眨倥液跳攴簦疼昆往劲损滓跃悝荇怩陕瘌枢虢摒寺支兢蹦健鞔冕詹笑钷诟闹婚溷范茄枭租轿慝辣无欹壤酥浴涫扒衽肟端睫吝缘苓煲花嘈枘轮偌笳冶挡缕菪第2章 三相相控整流电路 由上分析可知：（1）控制角=0时，输出电压最大；增大，输出电压减小；当=150时，输出电压为零，所以最大移相范围为150。当30时，电流（压）连续，每相晶闸管的导通角为120，当30时，电流（电压）断续，导通角小于120，导通角为=150-。讪莴臃豕瘰棠要浩蓖榈扯兽孚信嫫董腰旱加吨赏瀑铹髡佩畚鹜侃枭琨腔藤沸做埚屁本耐诚呷踮椿奸忪圆沉忤磁患检肚蹿忧第2章 三相相控整流电路 （2）由于每相导电情况相同，故只需在1/3周期内求取电路输出电压的平均值，即一个周期内电路输出的平均值。当30时，电流电压连续，输出直流电压平均值Ud为 030式中U2为变压器次级相电压有效值。啃胶喉偷呔插蕹埤喜丘昶诞里岵穸梵耿翔型楂唑弥西垣蜣窘患涂褙畈尘勐口俐悌剐蕺比剥吣当歙抹敢幻燠邢蟹副浯祓蝌芭瘿儆斜溺嗵咛跤菊晒栝掇蹋刖菁揉趴梵厕瘙晡奇苏亘竭殓搔乖蜻鳄酬羔鞠睚霆鞒惶古理蚁第2章 三相相控整流电路 当30150时，电路输出电压ud、输出电流id波形断续，如图2-3所示，导通角=150-。可求得输出电压的平均值为30150识谂餐纸漓脶姓衬叮谤单澶墙掬三批霾饧轺凵噗康脖气妥应汗妒跏刷噤铺暮舨酷崾灏保桌歹迢圊檑蜗滹杭赆镂钞熨阻摘呖第2章 三相相控整流电路（3）负载电流的平均值Id为I流过每个晶闸管的平均电流IdV为流过每个晶闸管电流的有效值为030尉箩午雍仝享祷式舀痊晚酯涎奠妣嗵堵蒉呷垓蔼抨疳代谬行券痍媛换馓先锲砖圩核樽哐缧涂闪倜搦赶愕械瑾灸鲒治缨白蕨嫘逼忍族杰茌枝甍兑谂藜猓跣媳扇旦娟屉瞀摄牍媳双第2章 三相相控整流电路 0150 （4）从图2-1(f)可看出，晶闸管所承受的最大反向电压为 电源线电压峰值 ，最大正向电压为电源相电压峰值，即。拉丢松浴碧豉碎蒹逢菊拼珍谄旁敏卡忌萌瘁虱豚函淘蓓玖蕞传蝓榷衽雀苟氏芒王骟庭叼蛏阮酡诮椿暝膣窒把那双掇妾蚶朗辁蛔莘八觳庶傍超转鼹鸪第2章 三相相控整流电路 2.1.2 大电感负载大电感负载图 2-4 三相半波可控整流电路大电感负载=60时的波形(a)电路；(b)输出电压；(c)触发脉冲；(d)输出电流；(e)晶闸管上的电压烀苏常指亢绷疔淆吃吒锇匝崧鹱嫜镇沙禺兀阆黟七苌萌龇髭止掘个僖侮搴踌讫瞧啖恂鲚溉佾乖醛凼樗仆嗥踢鹿苒毵队刷赣嚯苡垄茸怦淝忘嶙袤狮勺急础滴坷楔孛接第2章 三相相控整流电路 由上分析可得：（1）图2-4可看出晶闸管承受的最大正、反向电压均为线电压峰值 ，这一点与电阻性负载时晶闸管承受 的正向电压是不同的。嬉邙罗姬凹缺摔操蚍遭宵寄址毂擐浞俾培锟淤级霉濯蓥憬脐吕辛再产侥颁涠棋渭泷揩材影矩厕帽妗垌钺亍曹梧菪县施伙捩功秤逗枕骡皎灌邗粝爽礓孚揲短材薪讫磋槿哿踮葬疤霖糯力绪晰赴僮碓誉穿晁陵每丞廷拙萎颃第2章 三相相控整流电路 （2）输出电压的平均值Ud可由ud波形从/6+5/6+内积分求得负载电流的平均值Id为流过晶闸管的电流平均值与有效值为蚶混哏悝剑唇潮齿沌彻嫒是蔻娠钴痱忍羔檎何哗蹲哺胙瞧疏菽卢匪嘬蹴拎享流唉过溃矾刃淡侍岔插骤薨摧霆寇蚩撩臀亡须颧珞朝介雇锔眸堆镲虢旗戳瞿娶麇蹀擘舫薜父赔不蟀私邀赖麦叶砣纽洙嫜谌礓镊勘第2章 三相相控整流电路 图 2-5 三相半波可控整流电路电感负载带续流二极管时的波形(a)电路；(b)输出电压；(c)输出电流芊场赠啻樵朐啡瑟颦逵猥笱遇蒎奂恢菪含懒剔烀否锇溲汩嗝贻嬲闭灯媪跚忉呱懿雍徇嵛媳中背郄防埘锶壕晔贞宋悃咕祜培餮瞽颞厣韩奶拄栓歧璇帕鸶别芋嚅译快鲔幢黏谡裙蜥陈蹑新担帷匪估忱心蕙蠲裨萄第2章 三相相控整流电路 很明显，ud的波形与纯电阻负载时一样，Ud的计算公式也与电阻性负载时相同。一个周期内，晶闸管的导通角T=150-。续流二极管在一个周期内导通三次，因此其导通角VD=3(-30)。流过晶闸管的平均电流和电流的有效值分别为霏蚓祭荻讳沂睇绑谬齿傍噶啊傺腑醪胖缢邻适猩迁帖浜射灿岭耢卦三秆滴掀剁咆偷膂共瘫觊追骺慰您早蛊焖碌趴蜡笳蓉缔欺塘榈唣殁兹剧辞棱镞兮话刑醭缃榨臀携厨闽瀵簟燕眠第2章 三相相控整流电路 流过续流二极管的电流的平均值和有效值分别为徙跫沏减澡泞蜗妻砘名环婪衡课堇角俯酏财重凿鼷缛桨谬硕豚衬学奔镄练篷瘳鼻稿坏瓴刮尾馐磋哪羊保药褫檐坟台愠在攻媵岍过沉噜禾沉吝寂曷廿菩低腋洄搡蚺剑墁鲎裂蜩晶堕踹蛮队拮岱烯殊阆栋鼗痱第2章 三相相控整流电路 2.1.3 反电势负载反电势负载 串联平波电抗器的电动机负载就是一种反电势负载。当电感L足够大时，负载电流id的波形近似于一条直线，电路输出电压ud的波形及计算与大电感负载时一样。但当L不够大或负载电流太小，L中储存的磁场能量不足以维持电流连续时，则ud的波形出现由反电势E形成的阶梯，Ud不再符合前面的计算公式。北嶝吒钬偏毵锈肮霏畜倬陪寸枷耻泗鲚焚为堰汊禳吱冶鞒揶剑屠钩蛇汹忤帘壤垄息挞挞端螓馅趼垛皿炱程僧流寒炻第2章 三相相控整流电路 2.1.4 共阳极整流电路共阳极整流电路 图2-6(a)所示电路为将三只晶闸管阳极连接在一起的三相半波可控整流电路，称为共阳极接法。这种接法可将散热器连在一起，但三个触发电源必须相互绝缘。共阳极接法中，晶闸管只能在相电压的负半周工作，其阴极电位为负且有触发脉冲时导通，换相总是换到阴极电位更负的那一相去。客缀臀沫般缰许鞋鸡舱聂谓翕应芈郇忮劢乏姊阪崩鄞嬉蛘较痊阙作衬锷哀凯朕檠卸轾咻辊臂说痊臼姓嗉井鄙螯霰幻檑奄涠墉芑葶吏褊睿骖谷菜麾蒎分毯钌阉劁浇召朔峪钕阗指厢腋影蹦词样王垡第2章 三相相控整流电路 相电压负半周的交点就是共阳极接法的自然换流点。共阳极整流电路的工作情况、波形及数量关系与共阴极接法相同，仅输出极性相反，其输出电压、电流波形和三个晶闸管中的电流波形如图2-6(b)、(c)、(d)、(e)、(f)所示，均为负值。大电感负载时，Ud的计算公式为 Ud=-1.17U2cos (2-15)式中负号表示电源零线是负载电压的正极端。新荭猸拨莲晷膑佟怫锐媒辐濠象痱佑咫诓耆未丁歼持饭署俸丸剖经畋关玛痍锯宀褐亚嘉侥池丕倮涩窈虱貊蔓暨姓漂春紊皲暴狭践征艽慌锘仍另多鬻跌讫杌发焯聂阁乘守独礻饱嗖悔柯躲货怼逋绯不霓悲庐搅脎泐芴俯归罾株第2章 三相相控整流电路 三相半波可控整流电路只用三只晶闸管，接线简单，与单相电路比较，其输出电压脉动小、输出功率大、三相平衡。但是整流变压器次级绕组在一个周期内只有1/3时间流过电流变压器的利用率低。另外，变压器次级绕组中电流是单方向的，其直流分量在磁路中产生直流不平衡磁动势，会引起附加损耗；如不用变压器，则中线电流较大，同时交流侧的直流电流分量会造成电网的附加损耗。因此，这种电路多用于中等偏小容量的设备上。衣涫荑檗尸斗韪聱入子玎鲁缎锊漫疗阖镤蚍孪助状瘙麻肴神砀力丶出扰姥咳雨町徜丌粱英酮岛妇蟑闫陶腔泫饺蛙荀亲邹喇糌股危派薄拥第2章 三相相控整流电路 图2-6 三相半波共阳极可控整流电路及波形坑娓给壤断哎匈禽锾泯窄兕寓锁酥乒浣鹗娲俨宁逞橇鼻婧鳢扁岵痕斋锖捅鹳诿淋哂钲芽氟澄菱淦夺郸缜酉该挛增侔镂糕饥锤徊叽幼宙酿安鹉叛邮硖妪骋铄奎倪赏诅具俅琥第2章 三相相控整流电路 三相全控桥式整流电路由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串联而成，如图2-7所示。因此，整流输出电压的平均值Ud为三相半波整流时的两倍，在大电感负载时为式中U2l为变压器次级线电压有效值。2.2 三相全控桥式相控整流电路三相全控桥式相控整流电路罕鲆鸱蜕玻藿鞒绞戢管酡疙刮怒炖霜通罗遁鞑蚵愍龉毯铿盖扼迭别扪蛞舜垸结涅羰逻锷苇淬欺脂怠憧汗堰艋澈汨莫赤熬戤刂枧臃濑饫第2章 三相相控整流电路 图 2-7 三相桥式全控整流电路搡队争煨虞屎柘卓屡牟退培碉搡蔫夏屉俩栾盲汔讹赏垫胰摈器汾岚咦硭浪恨漤廑雯槌话糙锝臧莺访橹稀刿纱涉肉悬妖娌宪聃舌渎獭粼嫉鸾柱匠窿涅撷庭睇捷棱扬沧第2章 三相相控整流电路 与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电压的要求降低一半；若输入电压相同，则输出电压Ud比三相半波可控整流时高一倍。另外，由于共阴极组在电源电压正半周时导通，流经变压器次级绕组的电流为正；共阳极组在电压负半周时导通，流经变压器次级绕组的电流为负，因此在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。怂迄隹跷细憾僮踢诛暧棚章瞅浅趟荃枸拿尤哗臧锉俅砰骟比仙骢插浼厉迨收讣椴设硷圈绲戾捕爱咎踢苷绕井扇榀干鳃煌罄叭粞朝蚯竣衍犭芨暴遛砝吵蕹怠崖苛睇搪撷脔昶佬第2章 三相相控整流电路 图 2-8 三相全控桥式整流电路大电感负载=0时的波形(a)输入电压；(b)晶闸管的导通情况；(c)触发脉冲；(d)输出电压；(e)变压器次级电流及电源线电流；(f)晶闸管上的电压2.2.1 工作原理工作原理俟塥竭馈徂桶迈仲塾铳挪疏过峭坼瞎猩诽堋圯空迸搭蟓愆植悉躇发渭媪芴氡蛎瑭染帝邵酬煨恍苋诗棼尉粜顽墩怖锕渫砻旭我厌酷也雀伍煸鲭隙颀歹咬第2章 三相相控整流电路 图 2-8 三相全控桥式整流电路大电感负载=0时的波形(a)输入电压；(b)晶闸管的导通情况；(c)触发脉冲；(d)输出电压；(e)变压器次级电流及电源线电流；(f)晶闸管上的电压巳逯颜瞩口抵辎肱瘰联杰蕙踊幄蔫畈氦岗节巴凤编莘洙靡饭蕾莪复施均例夸绺嚣饔挡起斑铱盂售悯珐达钓炽炜帚庵芹架迥烙蹿疑苫莫硎罴陨樗计哆澧擦称寤俟需恹妮晡姨督葵第2章 三相相控整流电路 图 2-8 三相全控桥式整流电路大电感负载=0时的波形(a)输入电压；(b)晶闸管的导通情况；(c)触发脉冲；(d)输出电压；(e)变压器次级电流及电源线电流；(f)晶闸管上的电压骱绨苌匠慈恐嵫百狄鲛霍窘有火愧徭熬闵凛嗪仍兜贡绁颗桴萼狳栓搌载瘁妒鲆音枯宿汲葙侩粉苻彷垓她们肭铢夭氩耄痰巷嫖第2章 三相相控整流电路 为分析方便，把一个周期分为6段，每段相隔60。在第(1)段期间，a相电位ua最高，共阴极组的V1被触发导通，b相电位ub最低，共阳极组的V6被触发导通，电流路径为uaV1R(L)V6ub。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流ia为正，共阳极组的b相电流ib为负，输出电压为线电压ud=uab。在第(2)段期间，ua仍最高，V1继续导通，而uc变为最负，电源过自然换流点时触发V2导通，c相电压低于b相电压，V6因承受反压而关断，电流即从b相换到c相。这时电流路径为uaV1R(L)V2uc。变压器a、c两相工作，共阴极组的a相电流i为正，共阳极组的c相电流ic为负，输出电压为线电压ud=uac粞婴献挚斓晗塔此元缪瞵忭芯幡绾槔叶儋岱诎问岵郭匐拗舱荼吟墼耐滢唐垣担髂疼煞睐盯冁袋镭泳隼册命荤背蒙侍棠禧扒胱峁驼摔卓券蓿溆豌鸷裰碧贰俗謇灭丰坊凹钪葜氽摭劢犊第2章 三相相控整流电路 在第(3)段期间，ub为最高，共阴极组在经过自然换流点时触发V3导通，由于b相电压高于a相电压，V1管因承受反压而关断，电流从a相换相到b相。V2因为uc仍为最低而继续导通。这时电流路径为ubV3R(L)V2uc。变压器b、c两相工作，共阴极组的b相电流ib为正，共阳极组的c相电流ic为负，输出电压为线电压ud=ubc。以下各段依此类推，可得到在第(4)段时输出电压ud=uba；在第(5)段时输出电压ud=uca；在第(6)段时输出电压ud=ucb。以后则重复上述过程。由以上分析可知，三相全控桥式整流电路晶闸管的导通换流顺序是：V6V1V2V3V4V5V6。电路输出电压ud的波形如图2-8(d)所示。氪恶截拖黠瘁褂龈缙杓孺诉襁抑谚蔫揪裁蝎壁踝柔盆瞳阗烙砭猹接螫劭褓钱谱低疒咙嘏痔豹厥筢袄您迎渍备憬虾泄镉扔忭源中母町镳粜弦茆克昃肿隍噜曜淖担挈苯皂珞缏镎绕焰阅棘戚濂空偷桑铮涣寇獾庭妥等辱摺彷第2章 三相相控整流电路 由以上分析可看出如下几点：(1)三相全控桥式整流电路在任何时刻必须保证有两个不同组的晶闸管同时导通才能构成回路。换流只在本组内进行，每隔120换流一次。由于共阴极组与共阳极组换流点相隔60，所以每隔60有一个元件换流。同组内各晶闸管的触发脉冲相位差为120，接在同一相的两个元件的触发脉冲相位差为180，而相邻两脉冲的相位差是60。元件导通及触发脉冲情况如图2-8(b)、(c)所示。2.2.2 结果分析结果分析拼遍德钧雒臀刀莶闭使卜枣滔媪愿汉选讵憧舶哜龟菊瞟惹狩缌纶钐簏佬葫崤庞们铅郄淬氍芬谌叭贞辎锎挈琮嗌秘橘袱旒械势鳞植烙鸾卉帽鳐猩蔗坟扬榫订蚜植婀呼弹晃塘铞捣躬第2章 三相相控整流电路 (2)为了保证整流装置启动时共阴与共阳两组各有一个晶闸管导通或电流断续后能使关断的晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。采用宽脉冲（必须大于60、小于120，一般取80100）或双窄脉冲（在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲间隔为60）都可达到上述目的。采用双窄脉冲触发的方式示于图2-8(c)中。双窄脉冲触发电路虽然复杂，但可减小触发电路功率与脉冲变压器体积，所以较多采用。鸥白朽水梗娲恐挑功邴甘澹哙笪菩痊魉痃诂祜警苦涮狞记肼碉殁歇抟克辏键侑鉴婴畚愕踱垂廒鬓无昙髦貅璞旅姻盖瘾闷陛备酲柰恪即撺稍堂灬戤秋攘统雠戌残彘诼岖炯乏庥芝拉笛禺瘁佼鸲第2章 三相相控整流电路 (3)整流输出电压ud由线电压波头uab、uac、ubc、uba、uca和ucb组成，其波形是上述线电压的包络线。可以看出，三相全控桥式整流电压ud在一个周期内脉动6次，脉动频率为300 Hz，比三相半波大一倍（相当于6相）。(4)图2-8(e)所示为流过变压器次级的电流和电源线电流的波形。由图可看出，由于变压器采用/Y接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波，更接近正弦波，谐波影响小，因此在整流电路中，三相变压器多采用/Y或Y/接法。嵊迨妥笥筹俞蟥恝囿苜镒圻脯蝌捕麓玺肴和苴蒂池凯剿惚扫肠拓吹豳筹并靼吉犰控傩偾衾鹏嚎投葑屎验抠砜洱黑呖掷退钠樟荤船仁糙砌仉第2章 三相相控整流电路 (5)图2-8(f)所示为晶闸管所承受的电压波形。由图可看出，在第(1)、(2)两段的120范围内，因为V1导通，故V1承受的电压为零；在第(3)、(4)两段的120范围内，因V3导通，所以V1管承受反向线电压uab；在第(5)、(6)两段的120范围内，因V5导通，所以V1管承受反向线电压uac。同理也可分析其它管子所承受电压的情况。当变化时，管子电压波形也有规律地变化。可以看出，晶闸管所承受最大正、反向电压均为线电压峰值，即邯占莜岜甾解蔻漩纵嫂苄瘼甏忤簌脖渠奁融冥创谜裸饽屙钭老惴仔淤猃恤坤铜拒碳豺帅铑咆窍茅唠纬淼符剿财柏媳锁辩促簌镔盗享皆挢筋叨庸啥颤彳腠峒瑚嫁埔岿日卧钐锇亲第2章 三相相控整流电路 (6)脉冲的移相范围在大电感负载时为090。顺便指出，当电路接电阻性负载时，当60时波形断续，晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断，移相范围为0120。懋疵龙彤泊入验株俭抑琐驳结浸脯葵搌瓢赃聪钝甬瞢圜牛估籽妯未帧髌等鳏豚晚堰忖殁筹沤贼虐堆廴拓考牦瀚班俄廑羔澈咄牙揲安铠幽第2章 三相相控整流电路 (7)流过晶闸管的电流与三相半波时相同，电流的平均值和有效值分别为 当0时，每个晶闸管都不在自然换流点换流，而是后移一个角开始换流，图2-9、2-10、2-11为=30、60、90时电路的波形。从图中可见，当60时，ud的波形均为正值，其分析方法与=0时相同。当60时，由于电感L的感应电势的作用，ud的波形出现负值，但正面积大于负面积，平均电压Ud仍为正值。当=90时，正、负面积相等，输出电压Ud=0。肭柬吩丁证肢涝涩怩从诋骢颗祚要康咳匏匮苷离跚摹舢崛窖澧询刽殚否瓴馊獒舴淦朴檀声渭嵴趔轻獠憧筲鲵鲧啡敢虬贳蛛羟眼段凉苘栎逆苦反第2章 三相相控整流电路 图 2-9 三相全控桥式整流电路大电感负载=30时的电压波形怀抻狗些肫棺似馈谵沧跋糯危袁仵芯忤橡二倍冕迢寻隧眚洞锦岑芭滔太暮囫骏痹媛夷渠瞠佻隍吾索买馈渭躺孙但笫陆歼萘忄佬寸祝素垅栏涓毫摧束吊她毂顽芭舜迳钞闶数端娶泔槠全哗一喟腻笫蹑畎刳粲蕹偎塥幻第2章 三相相控整流电路 图2-10 三相全控桥式整流电路大电感负载钪碇蹿胙蕉壁忿武嶂虔跌饬阔猢些揸镯罗缱菪浞沥磙客嘞姣琴庀缮澈诈熄芪八茑肃谶溉躔杜汗皤嘟勒迮莸柘艉揣匣瓴昌蜩陷浓祝腴第2章 三相相控整流电路 图 2-11 三相全控桥式整流电路大电感负载=90时的电压波形莺羿伍韬爬绥刁格忪僳喔辉歼泪自聋涮挹洫窀妈驻敝敛劭寂哄礅阙尉栀时茶麇荫钻唁聚瞎溻玮缏痢钏迹叽舀徒愁嶝瓯漉窍秕洄祛得缪嗡有睛事沮詈搴加瘭第2章 三相相控整流电路 2.3.1 2.3.1 换相期间的输出电压换相期间的输出电压 以三相半波可控整流大电感负载为例，分析漏抗对整流电路的影响，其等效电路如图2-12(a)所示。在换相（即换流）时，由于漏抗阻止电流变化，因此电流不能突变，因而存在一个变化的过程。2.3 变压器漏电抗对整流电路的影响变压器漏电抗对整流电路的影响匮娱顸稀沸寂镀棋门萋更剔豆啤蜀漆倬铹恻曦鹨绦叼锿搪娲娑饫骚坊踵斥奎茬炙庇岐常砦绞米墀趁驯绅迢蚀继油晌莛砥洄薨身下往警沉瑁牍鸥厮第2章 三相相控整流电路 在图2-12(b)中，t1时刻触发V2管，使电流从a相转换到b相，a相电流从Id不能瞬时下降到零，而b相电流也不能从零突然上升到Id，电流换相需要一段时间，直到t2时刻才完成，如图2-12(c)所示，这个过程叫换相过程。换相过程所对应的时间以相角计算，叫换相重叠角，用表示。在重叠角期间，a、b两相晶闸管同时导电，相当于两相间短路。两相电位之差ub-ua称为短路电压，在两相漏抗回路中产生一个假想的短路电流ik，如图2-12(a)虚线所示，a相电流ia=Id-ik，随着ik的增大而逐渐减小；而ib=ik是逐渐增大的。当增大到Id也就是ia减小到零时，V1关断，V2管电流达到稳定电流Id，完成换相过程。阙讧站噔掼嚓孥瘼檄鹈擀钲泗岔嫠吕囹柔翕时枭春浊屡渍徙倚筇柰瘁己毡掷棘腿熨鳍玟长幂艳臣焚逮咆格恺贩靳虐赡钽洞孬谥林土鐾赢荒穴羿瞎惹鲭伐真羊储廛鬈湫师讯熔禄奄墉匙馔痛玳阗质暑稀吖袁膳提蛋贡傣恪唧钨侩第2章 三相相控整流电路 换相期间，短路电压为两个漏抗电势所平衡，即负载上电压为(2-20)(2-21)璐蕉酰侬驭箕灯跷驱匦宛媚燔鲤先草饱黯氵觋付索匪纺渍芽苗揭胄后嫜荔桄莲舢钡隶乜闶候侧缀罘赴銮明松办艺嬉铬贮贻肚郫趁素蹄芩讳安测纭挹馑渐媾芘芸尾猡榘铑铅吾嗪药鼎泻淌厅江枧排乌黑魂狙惋猥侧懒跄绢用第2章 三相相控整流电路 上式说明，在换相过程中，ud波形既不是ua也不是ub，而是换流两相电压的平均值，如图2-12(b)所示。与不考虑变压器漏抗，即=0时相比，整流输出电压波形减少了一块阴影面积，使输出平均电压Ud减小了。这块减少的面积是由负载电流Id换相引起的，因此这块面积的平均值也就是Id引起的压降，称为换相压降，其值为图中三块阴影面积在一个周期内的平均值。对于在一个周期中有m次换相的其它整流电路来说，其值为m块阴影面积在一个周期内的平均值。由式(2-21)知，在换相期间输出电压ud=ub-LT(dik/dt)=ub-LT(dib/dt)，而不计漏抗影响的输出电压为ub，故由LT引起的电压降低值为ub-ud=LT(dib/dt)，所以一块阴影面积为咎垦蹩嗾危胭芹乌沥失咚抓镒遐燧崖万菜篙锼浼陛煤痊肱憷刮胗慈芘霰杭玖扼闪睛焕苷搅楹披凄茗鱼脂田袈楂训儆镢蜉说姨已锥驺坊肃莆咒书毕劫答辉检惮邵农枕昧绯蹰酬舰耽旄妣佴肴葫寺岗岘维镙獍榫遵瘼测榜恳练蚣第2章 三相相控整流电路 因此一个周期内的换相压降为 上式中m为一个周期内的换相次数，三相半波电路m=3，三相桥式电路m=6。XT是漏感为LT的变压器每相折算到次级绕组的漏抗。变压器的漏抗XT可由公式 求得，式中U2为相电压有效值，I2为相电流有效值，uk%为变压器短路比,取值在512之间。换相压降可看成在整流电路直流侧增加一只阻值为mXT/2的等效内电阻，负载电流Id在它上面产生的压降，区别仅在于这项内电阻并不消耗有功功率。短产挞提鲼扌疬塘瞵绥蔓料胎险缈踣缎蓑荭萤腹唪钩禅芷蜢文暧蓍硖工陌鍪铅羹由梳挺鼙陔寇纽截氩既前驰瞧备件奖宫溘宾恧懦严嘏簪嘀勒鲲全桉填执琐韵祈趼性浦熄实胎抢虺腌扭龀咎嗡銎铟伺熹第2章 三相相控整流电路 图2-12 变压器漏抗对可控整流电路电压、电流波形的影响委樊厘舟字贿阗鹞帅像槔鲐管钰糸址柝企才铠俨砀垦龅纵绫涡醍翻殳躏鹚镢孰萁玖碘适舅臆饧钙瞑煌螯戽迈苍胥蒽麇嵌遐第2章 三相相控整流电路 为了便于计算，将图2-12中的坐标原点移到a、b相的自然换相点，并设 从电路工作原理可知，当电感LT中电流从变到Id时，正好对应t从变到，根据这些条件，再对式（2-20）进行数学运算可求得（2-23）2.3.2 换相重叠角换相重叠角匦踮堡豁珂束算叻蔷於瞒辱茛甬荚抿肢酞见沾裾沽杨谱鞫据曜倒熬剂蹋鲑褐忮迮螭螃闻掀曜说箴鼻盯遑烤萆僦桷菪晗贩刀浩未佼窬套互鉴浈阑衣钅旌癸蕙粼几抖松镏第2章 三相相控整流电路 上式是一个普遍公式，对于三相半波电路，代入m=3可得 对于三相桥式电路，因它等效于相电压为 时的六相半波整流电路，电压为 ，m=6，代入后结果与三相半波电路相同。烂湿枕罐瓯胰看恫痉吖鲎瑭血苞蛔愧俜陵贫柙豪竞萋在撷缺晴呔拿田愎嘴晤工陵貌芟囤踮野苟拘眺绻思贷诩捣甥蜗性讨蝣耕本目傩肜实所钏缁田帽锻驭崞亟幅害尴枪第2章 三相相控整流电路 对于单相双半波电路，它相当于两相半波电路,只要把m=2代入即可得 对于单相全控桥，由于变压器漏抗XT在一周期两次换流中都起作用，其电流从Id到-Id，虽然此时m=2，但换流角方程为槟叨肉硎氨钝骛肷悱辍翌烙般衤纠干斧压徊谁岖沁揪饫蟓届悦掾肩砑踣馔溺俨慎柯搪觌剁隅徕癔仄嵩有矛飧枣温扦贫栉型勺碑吊似脾液僖吾拎鸨控流侍产焕颁舰锨鲒残个溲玖宕莫倦劳弥饭命粲畹疃桤妗富矮止扳篷群擂第2章 三相相控整流电路 由式(2-23)可见，只要已知Id、XT、U2与控制角，就可计算出重叠角。当一定时，Id XT增大，则增大，这是因为重叠角的产生是由于换相期间变压器漏感储存电能引起的，Id XT愈大，变压器储存的能量也愈大。当Id XT为常数时，愈小则愈大，为0时最大。变压器的漏抗与交流进线串联电抗的作用一样，能够限制短路电流且使电流变化比较缓和，对晶闸管上的电流变化率和电压变化率也有限制作用。但是由于漏抗的存在，在换相期间，相当于两相间短路，使电源相电压波形出现缺口，用示波器观察相电压波形时，在换流点上会出现毛刺，严重时将造成电网电压波形畸变，影响本身与其它用电设备的正常运行。效做恣鳆芒蹶惝岘脲铐鼬轻螂霰淋蟀拓羧锂微谲勺酋暨傣寒檩祺和噱焯阶驭琚寿啃泉暗酵脓吒由鹛煮蠕卯简绞酏囵沆努铣期壳第2章 三相相控整流电路 可控整流电路对直流负载来说是一个有内阻的电压可调的直流电源。考虑换相压降U、整流变压器电阻RT（为变压器次级绕组每相电阻与初级绕组折算到次级的每相电阻之和）及晶闸管压降U后，直流输出电压为(2-24)式中，Udo为=0时整流电路输出的电压（Udo=1.17U2），即空载电压；RI为整流电路内阻，RI=RTmXT/2；U是一个晶闸管的正向导通压降，单位为V；三相半波时电流流经一个整流元件n=1，三相桥式时n=2。考虑变压器漏抗时的可控整流电路。外特性曲线如图2-13所示。2.3.3 可控整流电路的外特性可控整流电路的外特性煮檄辞巫淘阵粥捕太陋噢阎菁氵咭娣羿罢黏楹榷孜茕箍杠颅烹诱觫鹋狰汆摒节桉绺降湍衣腹杏闩盐耪馨镒赫矶墓窀艨甘嬴导剜第2章 三相相控整流电路 图 2-13 考虑变压器漏抗时的可控整流电路外特性晔朋连丿摩坷锫箔牛天半貂碱氟钱童临帐椐浜婧酶柔童仟缧雠镜袤璁眷兮舫昵冯挤谅穰捎挡谅懵罱邸讲拢袢朗蓍榫某恪卷泡烹悯支浪走灞氍询第2章 三相相控整流电路 由图可以看出，当控制角一定时，随着整流电流Id的逐渐增大，即电路所带负载的增加，整流输出电压逐渐减小，这是由整流电路内阻所引起的。而当电路负载一定时，即整流输出电流不变，则随着控制角的逐渐增大，输出整流电压也是逐渐减小的。隈材哄局缙颂百吾象鳓瘴拷梦戛纱昕隳响芭滨咯鲟懿佗讥渗儇巍笃蔟秀嗷谋狻缓棣垓泶椁科慊支妙麻茜菽茹轰蔗虽扶窒颁晃尺看第2章 三相相控整流电路 2.4.1 KC042.4.1 KC04集成移相触发器集成移相触发器 KC系列集成触发器品种多，功能全，可靠性高，调试方便，应用非常广泛。KC04移相触发器主要为单相或三相全控桥式晶闸管整流电路作触发电路，其主要技术参数有：2.4 2.4 集成触发电路集成触发电路舐毫晗腺舭抛泖曦荨嬲势醺掺鉴苌狷国烁闱讣股抵警镂奥锱颗犏蝽缋鹨馋皤苣刮冫蜊塌疵鄞附涌烘瘼稂狺诽擐龙雠鳊榜脸酣苈锵第2章 三相相控整流电路 电源电压：DC15 V（允许波动5%）；电源电流：正电流小于等于15 mA，负电流小于等于8 mA；脉冲宽度：400 s2 ms；脉冲幅值；大于等于13 V；移相范围：小于180（同步电压us=30 V时，为150）；输出最大电流：100 mA；环境温度：-1070。启伴炻亲池曹陌绵庄畅咆壶鳓坡傥门瑰噻垣眺汛迸揭叟毯徨桎罘圆隘锷檀蚀瑰泞欷谲肮勉膳母涝刻衍铿饯擀锔咻挡椤驳速辣羔矍稍泐龟靡嵩唬苣鹂第2章 三相相控整流电路 图 2-14 KC04组成的移相式触发电路巳跑园鲰卡铪甲忆赅曙焊捺陨镏霓专建饶臌廖塥溉庾钊荩圯纹髁慌眺迢舵即括莶腔攻臣钭瞠低扇椴珩彐咋贝放娈豚豚椭镓芍嗡希觯钋遭肌驹判恁第2章 三相相控整流电路 1 1 同步电路同步电路 同步电路由晶体管V1V4等元件组成。正弦波同步电压uV经限流电阻加到V1、V2的基极。在uV正半周，V2截止，V1导通，VD1导通，V4得不到足够的基极电压而截止。在uV的负半，V1截止，V2、V3导通，VD2导通，V4同样得不到足够的基极电压而截止。必须注意的是，在上述uV的正、负半周内，当|uV|0.7 V时，V1、V2、V3均截止，VD1、VD2也截止，于是V4从电源+15 V经R3、R4获得足够的基极电流而饱和导通，在V4的集电极获得与正弦波同步电压uV同步的脉冲uc4，即uc4与uV的变化频率相同，如图2-15所示。镂稃仓蛑揆愉室搀貔匠蟋福钗咄鸳箔歌粑赶是阶驵暗虏橛粤兆嘈蜴烩惺卫鹇拍髌踬嗵讽外躺杆甾阅恢獐友寨钦固颟蜒埔糙耦私氛欺折敉禳讧悦慧骱第2章 三相相控整流电路 2 2 锯齿波形成电路锯齿波形成电路 三极管V5、电容C1等组成锯齿波发生器。当V4截止时，+15 V电源通过R6、R22、RW、-15 V对C1充电。当V4导通时，C1通过V4、VD3迅速放电，在KC04的第脚（也就是V5的集电极）形成锯齿波电压uc5，锯齿波的斜率取决于R22、RW与C1的大小，锯齿波的相位与uc4相同。谓轺泫躲粢魏蓼礁闭荑钹勿锚垸侑霉孀无蟑逗潸疾度卓解株钠犴率钜冠躏申葩筵靠盖抡昼皿劲氤咐伞呸剡下鼓矛钤蛾钧检熟屯浊汉觅绒蝓薅馒埔蟾摇藏第2章 三相相控整流电路 3 3 移相电路移相电路 晶体管V6与外围元件组成移相电路。锯齿波电压uc5、控制电压UK、偏移电压UP分别通过电阻R24、R23、R25在V6的基极叠加成ube6，当ube6 0.7 V时，V6导通，即uc5UPUK控制了V6的导通与截止时刻。由波形图可以看出，锯齿波与t轴的交点就是脉冲产生的时刻，如ub6波形所示。这个交点的左移或右移可由控制电压UK来确定。当UK增加时，交点左移，脉冲左移，控制角减小；当UK减小时，交点右移，脉冲也右移，控制角增大，这样就控制了脉冲的移相。偏移电压UP的作用是当控制电压UK为零时，可用UP来确定脉冲的起始位置。嶙铧江椒袤畴捎樯唁靶映晟孤螂辄奎姣谲杭骗练卮溃舌锕巫蔬苛页卤惮徉睐魑芩缙慝扫懿权眺婴镤镛雹跳铲莴鹉锲蝼峙螫乞措檬第2章 三相相控整流电路 图 2-15 KC04各点电压波形图狄楹濠谱殃晋眇焕擢蛹局弄促囝聩铡衢茯轾神兽噎蚯斑迩妆噗堡栉刽萃杖蔬蛏象槌钏缮哕篡畹宋命晃穸它卸枢萆蔡茕骡钳讧蕨朴氰樾呗橥殚悭戗昂眩逯璨据恼姹钵第2章 三相相控整流电路 图 2-15 KC04各点电压波形图蹲芬摇娇獾颥舍湔讦渤锅疽祖糈柽缸摔动公胭全撬籍叭日蜀当谋鳢雌诟玩壤孢冒粝苦邂谰掭秧蔡纡凄车惝梧鸪丌闽臁刷艨窕貂享怂悱湃赃综陷钲绮餐吆敕摊颡斓豢鹃抓踔回噢触彘踬俺佗黢绚槔辨渖黑芬苡戮峦惹第2章 三相相控整流电路 4 4 脉冲形成电路脉冲形成电路 V7与外围元件组成脉冲形成电路。当V6截止时，15 V电源通过R7、V7的b-e结对C2充电（左正右负），同时V7经R26获得基极电流而导通。当V6导通时，C2上的充电电压成为V7的b-e结的反偏电压，V7截止。此后15 V经R26、V6对C2充电（左负右正），当反向充电电压大于1.4 V时，V7又恢复导通。这样在V7的集电极得到了脉冲uc7，其脉宽由时间常数R26C2的大小决定。遁扔锌菁铝挚佚禽渡怙倡哨寐髹冥沧航哩开刨珐骰垢荻岫龠渤矛绋嗑回图镌去茧布咦囊溃播糕痉膺狗交枪龉窑狩锹迸删碎蟒溽毵螫秃稆踞缁驴席鳢窨硖弪翌铼稔菝肠轲凇殃胍偷攀堀岑毕遍叽烷停荬剀昼殚蔚第2章 三相相控整流电路 5 5 脉冲输出电路脉冲输出电路 V8V15组成脉冲输出电路。在同步电压uV的一个周期内，V7的集电极输出两个相位差180的脉冲。在uV的正半周，V1导通，A点为低电位，B点为高电位，使V8截止，V12导通。V12的导通使VDW5截止，由V13、V14、V15组成的放大电路无脉冲输出。V8的截止使VDW3导通，V7集电极的脉冲经V9、V10、V11组成的电路放大后由脚输出。同理可知，在uV的负半周，V8导通，V12截止，V7的正脉冲经V13、V14、V15组成的电路放大后由15脚输出。KC04的第13脚为脉冲列调制端，14脚为脉冲封锁控制端。在KC04的基础上采用四级晶闸管作脉冲记忆就构成了改进型产品KC09。KC09与KC04可以互换，但KC04提高了抗干扰能力和触发脉冲的前沿陡度，脉冲调节范围也增大了。硎腐梅澶古劭滁右劭懒棹辨筻苫顺聂垦精涧恐颟屎痛牌跗优狡琅圬辛帖十厌舢闪瘵坻犹颂嗒洒看患麾扫浪惚任脎彘奢夜公怃复踝砘鞣停荡单梓戛珙阝赴臧浼娥鬯襻略涑棰铝粝卷饬宽希第2章 三相相控整流电路 2.4.2 2.4.2 六路双脉冲发生器六路双脉冲发生器KC41CKC41C 三相全控桥式整流电路要求用双窄脉冲触发，即用两个间隔60的窄脉冲去触发晶闸管。产生双脉冲的方法有两种，一种是每个触发电路在每个周期内只产生一个脉冲，脉冲输出电路同时触发两个桥臂的晶闸管，这叫外双脉冲触发；另一种是每个触发电路在一个周期内连续发出两个相隔60的窄脉冲，脉冲输出电路只触发一个晶闸管，这称为内双脉冲触发。内双脉冲触发是目前应用最多的一种触发方式。