三相桥式电路要点优秀PPT.ppt

半导体变流技术第三章第三章 三相可控整流电路三相可控整流电路 第一节第一节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 其次节其次节 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 第三节第三节 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路 第四节第四节 带平衡电抗器的双反星可控整流电带平衡电抗器的双反星可控整流电路路 第五节第五节 整流电路的换相压降与外特性整流电路的换相压降与外特性 第六节第六节 晶闸管可控整流供电的直流电动机晶闸管可控整流供电的直流电动机 机械特性机械特性 半导体变流技术第一节第一节 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路三相半波（三相零式）不行控整流电路三相半波（三相零式）不行控整流电路 三相半波整流电路，任何三相半波整流电路，任何时刻只有瞬时阳极电压最时刻只有瞬时阳极电压最高的一相管子导通，按电高的一相管子导通，按电源的相序，每管轮番导通源的相序，每管轮番导通120120度度.变压器二次相电压变压器二次相电压正半周相邻波形的交点正半周相邻波形的交点,称为自然换流点（换相点）。称为自然换流点（换相点）。半导体变流技术工作原理：工作原理：1.t1 t2期间：期间：uU瞬时值最高，二极管瞬时值最高，二极管VD1导通，忽视二极管导通，忽视二极管正向导通压降，正向导通压降，U点与点与K点同电位，点同电位，K点电位也点电位也最高，使最高，使VD2、VD3受反压而截止。受反压而截止。2.t2 t3期间：期间：VD2导通，导通，VD1、VD3受反压而截止。受反压而截止。3.t3 t4期间：期间：VD3导通，导通，VD1、VD2受反压而截止。受反压而截止。半导体变流技术波形波形1)1)tt2t1t4t3ttt1t2t3t4数量关系：数量关系：2)2)整流二极管承整流二极管承受最大反向电压受最大反向电压为电源线电压的为电源线电压的峰值。峰值。半导体变流技术三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路(电阻性负载电阻性负载)将二极管将二极管换换成成晶闸管即成为三晶闸管即成为三相半波可控整流相半波可控整流电路。电路。以对应以对应的自然换流点为的自然换流点为起算点。起算点。原理图原理图半导体变流技术1 1）0o30o0o30o时时：每个晶：每个晶闸闸管始管始终轮终轮番番导导通通120o120o，=30 o=30 o时时，负载负载端端电压处电压处于于临临界界连连续续状状态态。22）30o150 o30o150 o时时：负载负载端端电压电压出出现现断断续续，T 120o,=60 oT 120o,=60 o时时，T=90o T=90o。3)=150 o3)=150 o时时，Ud=0Ud=0。所以。所以的移相范的移相范围围为为0150 o0150 o。电阻性负载工作原理：电阻性负载工作原理：半导体变流技术波形波形t0t1t2t3t412001200=600900T=1500-=180ttttt1200 三相半波可控整流电路阻性负载波形图三相半波可控整流电路阻性负载波形图 半导体变流技术2数量关系：数量关系：1 1）（0 0o o3030o o）（3030o o150150 o o）2)2)3)3)4)4)半导体变流技术2数量关系：数量关系：1 1）（0 0o o3030o o）（3030o o150150 o o）2)2)3)3)4)4)半导体变流技术2 2）当）当30o30o时时，VT1VT1管管导导通到通到时时，其阳，其阳极极电压电压已已过过零起先零起先变负变负，由于，由于电电流减小，在流减小，在电电感感L L上上产产生感生感应电动势应电动势的作用，使的作用，使VT1VT1仍仍处处于正向于正向电压电压而接着而接着导导通，直到通，直到t2t2时时刻，刻，Ug2Ug2触触发发VT2VT2管管导导通，通，VT1VT1才承受反才承受反压压被关断，被关断，使波形出使波形出现现部分部分负压负压。因此，各相晶。因此，各相晶闸闸管管导导通通120120度，从而保度，从而保证证了了电电流流连续连续。3 3）=90o=90o时时，ud0ud0，此，此时电压时电压波形正波形正负负面面积积相等，所以相等，所以的移相范的移相范围为围为090o090o。电感性负载工作原理：电感性负载工作原理：1 1）当当3030o o时，波形与纯电阻时一样时，波形与纯电阻时一样 。半导体变流技术数量关系：数量关系：1.2.3.半导体变流技术其次节其次节 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路共阴极接法共阳极接法半导体变流技术工作原理：工作原理：1 1、0 0o o负载端要有输出电压，负载端要有输出电压，必需共阴极和共阳极组必需共阴极和共阳极组各有一晶闸管导通，对各有一晶闸管导通，对共阴极组，其输出电压共阴极组，其输出电压波形是三相相电源波形波形是三相相电源波形的正半周包络线。对共的正半周包络线。对共阳极组，其输出电压波阳极组，其输出电压波形是三相相电源波形的形是三相相电源波形的负半周包络线。在三相负半周包络线。在三相线电压波形上是正半部线电压波形上是正半部分包络线。分包络线。波形波形tttttt半导体变流技术a）ttttttt2 2、0 0o o时：时：右图为右图为3030o o、6060o o、9090o o波形波形半导体变流技术6060o o时，时，u ud d波形均为正值；波形均为正值；6060o o9090o o时，由于时，由于L Ld d作用，作用，u ud d波形出波形出现负值，现负值，9090o o时，正负面积相等，时，正负面积相等，u ud d=0=0。波形说明：波形说明：半导体变流技术数量关系：1 1、2 2、3 3、4 4、半导体变流技术结论：结论：1 1、移相范围、移相范围0o90o0o90o2 2、60o60o时，负载端电压连续。时，负载端电压连续。3 3、负载端电压为线电压。、负载端电压为线电压。对触发脉冲要求：对触发脉冲要求：三相桥式全控整流电路在任何时刻必需保证两个晶三相桥式全控整流电路在任何时刻必需保证两个晶闸管同时导通才能形成回路，为保证整流装置能启闸管同时导通才能形成回路，为保证整流装置能启动工作，或在电流断续后能再次导通，必需对两组动工作，或在电流断续后能再次导通，必需对两组中应当导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。一种是中应当导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。一种是宽脉冲，一种是双窄脉冲。宽脉冲，一种是双窄脉冲。半导体变流技术第三节第三节 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载：电阻性负载：Rd半导体变流技术60o时(=30o为例）负载上得到三负载上得到三个间隔波头完个间隔波头完整三个波头缺整三个波头缺角的脉动波形。角的脉动波形。=60=60o o时，波时，波头刚好维持连头刚好维持连续。续。所以：所以：三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路=30=30o o波形波形半导体变流技术60600 01801800 0时（时（=120=120o o为例）为例）VT1VT1管在管在uUWuUW电压电压的作用下的作用下,t1,t1起先起先导导通，到通，到t2t2时时刻刻U U相相相相电压为电压为0 0时时VT1VT1管仍不会关断，因管仍不会关断，因为为使使VT1VT1管正向管正向寻寻通的不是相通的不是相电压电压而是而是线电压线电压，到，到t3t3时时刻刻uUW=0,VT1uUW=0,VT1才关断。才关断。在在t3 t4t3 t4期期间间，门门极极无触无触发发脉冲，故脉冲，故VT3VT3不不导导通，波形出通，波形出现现断断续续。=120=120o o电压波形电压波形半导体变流技术感性负载：感性负载：为了避开失控现象，在三相桥式半控整流电路带电感为了避开失控现象，在三相桥式半控整流电路带电感性负载时，必需并联续流管。性负载时，必需并联续流管。接续流管后，只有当接续流管后，只有当60o60o时续流管才流过电流，时续流管才流过电流，这时晶闸管，整流二极管以及续流管电流可参照三相这时晶闸管，整流二极管以及续流管电流可参照三相半波电路进行计算。半波电路进行计算。半导体变流技术三相半控桥式与三相全控桥式整流电路三相半控桥式与三相全控桥式整流电路比较比较（一）三相全控桥能工作于有源逆变状态，而三相（一）三相全控桥能工作于有源逆变状态，而三相半控桥不能工作于逆变状态。半控桥不能工作于逆变状态。（二）三相全控桥式整流电路输出电压脉动小，在（二）三相全控桥式整流电路输出电压脉动小，在同样的脉动要求下，全控桥式整流电路要求平均电同样的脉动要求下，全控桥式整流电路要求平均电感器的电感量可小些。感器的电感量可小些。（三）三相半控桥式整流电路只需三套触发电路，（三）三相半控桥式整流电路只需三套触发电路，不须要宽频脉冲或双窄脉冲触发，因此线路简洁经不须要宽频脉冲或双窄脉冲触发，因此线路简洁经济，调整便利。济，调整便利。（四）三相全控桥式整流电路的动态响应比半控桥（四）三相全控桥式整流电路的动态响应比半控桥式整流电路好。式整流电路好。半导体变流技术第四节第四节 带平衡电抗器的双反星带平衡电抗器的双反星可控整流电路可控整流电路平衡电抗器：一个带中心抽头的铁心线圈，抽头两侧平衡电抗器：一个带中心抽头的铁心线圈，抽头两侧的匝数相等，两边电感量相等，在任一边线圈中有交的匝数相等，两边电感量相等，在任一边线圈中有交变电流流过时，两边均会有大小相同、方向一样的感变电流流过时，两边均会有大小相同、方向一样的感应电动势产生。应电动势产生。双反星形变压器：整流变压器具有两组二次绕组，且双反星形变压器：整流变压器具有两组二次绕组，且都接成星形，但两绕组接到晶闸管同名端相反，画出都接成星形，但两绕组接到晶闸管同名端相反，画出电压矢量图是两个相反的星形。电压矢量图是两个相反的星形。半导体变流技术双反星形三相变压器双反星形三相变压器带平衡电抗器的双反星可控整流电路带平衡电抗器的双反星可控整流电路半导体变流技术平衡电抗器的作用：平衡电抗器的作用：平衡电抗器的作用使流过整流元件与变压器二平衡电抗器的作用使流过整流元件与变压器二次电流的波形系数降低，再输出同样直流电流次电流的波形系数降低，再输出同样直流电流时，可使二极管或晶闸管的额定电流减小并提时，可使二极管或晶闸管的额定电流减小并提高变压器的利用率，在大电流输出时，晶闸管高变压器的利用率，在大电流输出时，晶闸管可少并联或不并联。可少并联或不并联。半导体变流技术双反星形带平衡电抗器可控整流电路：双反星形带平衡电抗器可控整流电路：阻性负载：阻性负载：160o时，波形连续，时，波形连续，260o时，波形断续，时，波形断续，3 移相范围为移相范围为120o。半导体变流技术带平衡电抗器的双反星形可控整流电路阻性负载带平衡电抗器的双反星形可控整流电路阻性负载 波形波形（a:=30a:=30o o时时,b:=60b:=60o o时）时）半导体变流技术感性负载：感性负载：160o时，波形不出现负电压，同阻性负载。时，波形不出现负电压，同阻性负载。260o90o时时,波形出现负电压波形出现负电压.。3=90o时时,Ud0。半导体变流技术双反星形带平衡电抗器可控整流电路感性负载双反星形带平衡电抗器可控整流电路感性负载=90=90o o波形波形 半导体变流技术带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点 1 1、双反星形、双反星形电电路是两路是两组组三相半波整流三相半波整流电电路的路的并并联联，输输出整流出整流电压电压波形与六相半波整流波形与六相半波整流时时一一样样，所以脉，所以脉动动状况比三相半波整流小得多。状况比三相半波整流小得多。2 2、由于同由于同时有两相有两相导通，整流通，整流变压器磁路器磁路平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化平衡，不像三相半波整流，存在直流磁化的问题的问题。半导体变流技术带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路特点：3、与六相半波整流相比，整流、与六相半波整流相比，整流变压变压器二器二资资助助绕组绕组利用率提高了一倍，所以在利用率提高了一倍，所以在输输出同出同样样的的直流直流电电流流时时，变压变压器的容量比六相半波整流器的容量比六相半波整流时时要小。要小。4、每一整流元件担当、每一整流元件担当负载电负载电流的一半，流的一半，导电导电时间时间比三相半波整流比三相半波整流时时增加了一倍，提高了增加了一倍，提高了整流元件承受整流元件承受负载负载的的实实力。力。半导体变流技术第五节第五节 整流电路的换相压降与外特性整流电路的换相压降与外特性换相压降：换相过程中产生换相压降：换相过程中产生 的一个压降。的一个压降。缘由：整流变压器漏抗存在的结果。缘由：整流变压器漏抗存在的结果。半导体变流技术工作原理工作原理在换相过程在换相过程t1t2t1t2期间，期间，VT1VT1，VT3VT3同时导通，同时导通，A A，C C两相同时导通，相当与两相同时导通，相当与A A，C C两相线间短路，两相线间短路，产生一个假想的短路电流产生一个假想的短路电流ikik（图中虚线所示），（图中虚线所示），C C相电流相电流ic=id-ik,ic=id-ik,随着随着ikik的增大而不断的减小；的增大而不断的减小；而而A A相电流相电流ia=ikia=ik将不断增大，当将不断增大，当iaia增大到增大到IdId即即icic下降为零时，下降为零时，VT3VT3关断，关断，VT1VT1电流达到电流达到IdId，完成了，完成了C C相到相到A A相之间的换流。相之间的换流。在换流期间，直流输出电压的波形是换流的两相在换流期间，直流输出电压的波形是换流的两相电压的平均值。与不考虑漏抗相比，输出电压波电压的平均值。与不考虑漏抗相比，输出电压波形削减了一块面积，这块削减面积是由负载电流形削减了一块面积，这块削减面积是由负载电流IdId换相引起的，相当于换相引起的，相当于IdId在某电阻上产生了一个在某电阻上产生了一个压降，称换相压降。压降，称换相压降。半导体变流技术换相压降换相压降=一般地一般地M M：可控整流一个周期的可控整流一个周期的换相次相次数。数。半导体变流技术换相重叠角换相重叠角定定义义：换换相相期期间间，两两个个相相邻邻晶晶闸闸管管同同时时导导通所对应的电角度，用通所对应的电角度，用表示。表示。大小：大小：M M：可控整流一个周期的可控整流一个周期的换相次相次数。数。半导体变流技术可控整流电路的外特性可控整流电路的外特性:Udo:0 0时空空载直流直流输出出电压。Ri:整流整流桥式内阻。式内阻。U：一个晶闸管的正向导通压降。一个晶闸管的正向导通压降。半导体变流技术第六节第六节 晶闸管可控整流供电晶闸管可控整流供电 的直流电动机机械性的直流电动机机械性 电流连续时直流电动机的机械特性电流连续时直流电动机的机械特性电流连续时的机械特性电流连续时的机械特性半导体变流技术1.1.虚虚线线部分是假定部分是假定电电流流连续时连续时画出的，事画出的，事实实上上IdId很小很小时时，电电流流idid会会变变得不得不连续连续。2.2.由于存在由于存在换换相等效相等效电电阻，所以晶阻，所以晶闸闸管供管供电时电时的机械特性比直流的机械特性比直流发电发电机供机供电时电时要要软软一些一些 说明：说明：半导体变流技术电流断续时直流电动机的机械特性电流断续时直流电动机的机械特性 电流断续时机械特性电流断续时机械特性半导体变流技术说明：说明：1 1、电电流断流断续时续时，电动电动机空机空载转载转速抬高。速抬高。2 2、电电流断流断续时续时，电动电动机机械特性机机械特性显显著著变软变软，即即电动电动机机轴轴上上负载转负载转矩的很小矩的很小变变更能引起更能引起电电动动机机转转速的很大速的很大变变更。更。半导体变流技术临界电流：直流电动机电流连续与断续的临界位。临界电流：直流电动机电流连续与断续的临界位。三相半波整流电路三相半波整流电路:1 1、IdIdkIdIdk电电流断流断续续。2 2、IdkIdk越小，越小，电电流流连续连续工作区域越大。工作区域越大。3 3、U2U2确定确定时时，Ld Ld 越大，越大，Idk Idk 越小。越小。