三相桥式全控整流电路.pdf

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1、1 主电路的原理主电路其原理图如图 1 所示;图 1三相桥式全控整理电路原理图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;主电路原理说明整流电路的负载为带反

2、电动势的阻感负载;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 2 所示;2反电动势=0 时波形o图=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

3、从线电压波形分析;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;由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于

4、无穷大,电感对电流变化有抗拒作用;流过电感器件的电流变化时,在其两端产生感应电动势 Li,它的极性事阻止电流变化的;当电流增加时,它的极性阻止电流增加,当电流减小时,它的极性反过来阻止电流减小;电感的这种作用使得电流波形变得平直,电感无穷大时趋于一条平直的直线;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 2 所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示;由该表可见,6 个晶闸管的导通顺序为 VT1VT2VT3VT4VT5VT6;表 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 段共阴极组中导通的晶闸管共阳极组中导通的晶闸管整流输出电

5、压udVT1VT6VT1VT2VT3VT2VT3VT4VT5VT4VT5VT6oua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb图 3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

6、 处于通态的 120o期间,ia 为正,由于大电感的作用,ia 波形的形状近似为一条直线,在 VT4 处于通态的 120o期间,ia 波形的形状也近似为一条直线,但为负值;图 3=30 时的波形由以上分析可见,当60o时,ud波形均连续,对于带大电感的反电动势,id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续;当60o时,如90o时电阻负载情况下的工作波形如图 4 所示,ud 平均值继续降低,由于电感的存在延迟了 VT 的关断时刻,使得 ud 的值出现负值,当电感足够大时,ud 中正负面积基本相等,ud 平均值近似为零;这说明带阻感的反电动势的三相桥式全控整流电路的角的移相范围为 90 度;o

7、图 490 时的波形o2各参数的计算输出值的计算三相桥式全控整流电路中,整流输出电压的波形在一个周期内脉动 6次,且每次脉动的波形相同,因此在计算其平均值时,只需对一个脉波即 1/6周期进行计算即可;此外,因为所以电压输出波形是连续的,以线电压的过零点为时间坐标的零点,可得整流输出电压连续时的平均值为;4-1输出波形的分析时的输出波形如图 11 所示;图 11 整流电路的输出波形如图 11 所示,从 t1 时刻开始把一个周期等分为 6 份,在 Wt1 时刻共阴极组 VT1晶闸管接受到触发信号导通,此时阴极输出电压 Ud1 为幅值最大的 a 相相电压；到 Wt2 时刻下一个触发脉冲到来,此时 a

8、 相输出电压降低,b 相输出电压升高,于是阴极输出电压变为 b 相相电压；到 Wt3时刻第三个脉冲到来,晶闸管 VT1 关断而晶闸管 VT2 导通,输出电压为此时最高的 c 相相电压；重复以上步骤,即共阴极组输出电压 Ud1 为在正半周的包络线;共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样,只是每个触发脉冲比阴极组中脉冲相差 180 度;6 个时段的导通次序如表 1 所示一样,只是 Wt1从零时刻往后推迟 30度而已;这样就得出最后输出整流电压为共阴极组输出电压与共阳极组输出电压的差即Ud=Ud1-Ud2 4-9而由于电路中大电感 L 的作用,输出的电流为近似平滑的一条直线;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,由于大电感的作用,ia 波形的形状近似为一条直线,在 VT4 处于通态的 120o期间,ia 波形的形状也近似为一条直线,但为负值;3 逆变逆变原理图如图 12 所示;图 12逆变原理图如图 12 所示,当电机 M 工作时,调节整流电路的触发角 使 90,使输出直流电压Ud 平均值为负值,且|Em|Ud|,这时候整流电路工作在逆变状态,电机 M 的过剩能量装换为电能,M 向三相交流电存储装置输送电流,三相交流电存储装置接受并存储电能;