基于三相桥式全控整流电路的研究论文.doc

基于三相桥式全控整流电路的研究 摘要：为更好的了解三相桥式全控整流电路，我做了一些努力的尝试，分析和研究其工作原理.基本数量关系，以及负载性质对整流电路的影响。该方法有其优点，对电路各角度时电路有详细阐述。 关键词：整流电路； Based on three-phase full-bridge controlled rectifier circuit Jiangleilei Anyang Institute of Technology Abstract: For a better Understanding of three-phase full-bridge controlled rectifier circuit, I made some efforts to try to，Analysis and study the working principle and The basic relationship between the number of ，As well as the nature of the load on the rectifier circuit. This method has its merits, Point of view of the circuit when the circuit in detail. Key words：Rectifier circuit； 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。按组成的器件可分为不可控、半控和全控三种，按电路结构可分为桥式电路和零式电路，按交流输入相数分为单相电路和多相电路，按变压器二次侧电流的方向是单相或双相，又分为单拍电路和双拍电路；实用电路是上述的组合结构。 1 三相桥式全控整流电路原理图及原理 1.1 三相桥式全控整流电路原理图 目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理图如图1.1所示，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6。以下分析的是带电阻负载时的工作情况。 图1.1 三相桥式全空整流电路原理图 1.2 三相桥式全控整流电路原理 1.2.1带电阻负载时的工作情况 可以采用与分析三相半波可控整流电路时类似的方法，假设将电路中的晶闸管换作二极管 ，这种情况也就相当于晶闸管触发角=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导 通，这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图1.2.1所示。=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析Ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。wwu2uUd2U2Luabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OWtOwtOwtOwtta a=00 iVT1uVT1d1图1.2.1 三相桥式全控整流电路带阻负载=0o时的波形从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 Ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压Ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压Ud = Ud1Ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。直接从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大（正得最多）的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小（负得最多）的相电压，输出整流电压 Ud为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压Ud波形为线电压在正半周的包络线。为了说明各晶闸管的工作的情况，将波形中的一个周期等分为6段，每段为60o，如图1.2.1所示，每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表1-1所示。由该表可见，6个晶闸管的导通顺序为VT1VT2VT3VT4VT5VT6。 表1-1 三相桥式全控整流电路电阻负载=0时晶闸管工作情况 时段123 4 5 6共阴极组VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组VT6VT2VT2VT4VT4VT6udua-ub= uabua-uc= uacub-uc= ubcub-ua= uabuc-ua= ucauc-ub= ucb从触发角=0o时的情况可以总结出三相桥式全控整流电路的一些特点如下：1） 每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中1个晶闸管是共阴极组的，1 个是共阳极组的，且不能为1相的晶闸管。2） 对触发脉冲要求：6个晶闸管的脉冲按VT1VT2VT3VT4VT5VT6的顺序，相位依次差60o；共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120o，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120o；同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180o。3） 整流输出电压Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。4）在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于60o（一般取80o 100o），称为宽脉冲触发。另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20o 30o，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压器饱和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡，对于晶闸管串联使用不利。虽可用去磁绕组改善这种情况，但又使触发电路复杂化。因此，常用的是双脉冲触发。5）0o时晶闸管承受的电压波形如图1.2.1所示。图中仅给出VT1的电压波形。将此波形与三相半波中的VT1电压波形比较可见，两者是相同的，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也与三相半波时一样。 图1.2.1中还给出了晶闸管VT1流过电流iVT的波形，由此波形可以看出，晶闸管一周期中有120o处于通态，240o处于断态，由于负载为电阻，故晶闸管处于通态时的电流波形与相应时段的Ud波形相同。wwwwtud1ud2a = 30oiaOtOtOtOuduabuacuaubucwt1uabuacubcu bau cauucbuabu acu abu acu bcu bau cau cbu abu acuVT1图1.2.2 三相桥式全控整流电路带阻负载=30o时的波形 当触发角改变时，电路的工作情况将发生变化。图1.2.2给出了=30o时的波形。从t1角开始把一个周期等分为6段，每段为60o与0o时的情况相比，一周期中Ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。区别在于，晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成Ud的每一段线电压因此推迟30o，Ud平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧a相电流ia的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，ia为正，ia波形的形状与同时段的Ud波形相同，在VT4处于通态的120o期间，ia波形的形状也与同时段的Ud波形相同，但为负值。 图1.2.3 给出了=60o时的波形，电路工作情况仍可对照表1分析。Ud波形中每段线 压的波形继续向后移，Ud平均值继续降低。60o时Ud出现了为零的点。 由以上分析可见，当60o时，Ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与Ud波形的形状是一样的，也连续。wwwa = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtwt1OtOtu1图1.2.3 三相桥式全控整流电路带阻负载=60o时的波形当60o时，如90o时电阻负载情况下的工作波形如图1.2.4所示，此时Ud波形每60o中有30o为零，这是因为电阻负载时id波形与Ud波形一致，一旦Ud降至零，id也降至零，流过晶闸管的电流即降至零，晶闸管关断，输出整流电压Ud为零，因此Ud波形不能出现负值。图1.2.4中还给出了晶闸管电流和变压器二次电流的波形。ud1ud2uduaubuucuaubwtOOwtOOOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1图1.2.4 三相桥式全控整流电路带阻负载=90o时的波形如果继续增大至120o，整流输出电压Ud波形将全为零，其平均值也为零，可见带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是120o。2 参考文献：1王兆安 黄俊 .电力电子技术M.北京：机械工业出版社 2009