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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.1 2.1 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 2.2 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 2.3 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 2.4 2.4 集成触发电路集成触发电路 习题及思考题习题及思考题 第2章 三相相控整流电路第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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上的电压第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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)晶闸管上的电流第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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；(b)(c)输出电压、电流；(d)晶闸管上的电压第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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-。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 （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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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)晶闸管上的电压第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 （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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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)输出电流第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用流过续流二极管的电流的平均值和有效值分别为第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图2-6 三相半波共阳极可控整流电路及波形第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-7 三相桥式全控整流电路第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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 工作原理工作原理第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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)晶闸管上的电压第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 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)晶闸管上的电压第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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 结果分析结果分析第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 (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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 (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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 (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，即第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 (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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 (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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-9 三相全控桥式整流电路大电感负载=30时的电压波形第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图2-10 三相全控桥式整流电路大电感负载第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-11 三相全控桥式整流电路大电感负载=90时的电压波形第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用换相期间，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)第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图2-12 变压器漏抗对可控整流电路电压、电流波形的影响第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用为了便于计算，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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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，但换流角方程为第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-13 考虑变压器漏抗时的可控整流电路外特性第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电源电压：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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-14 KC04组成的移相式触发电路第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-15 KC04各点电压波形图第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-15 KC04各点电压波形图第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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。第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-16 KC41C原理图及其外部接线图(a)原理图；(b)外部接线图第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-17 KC04与KC41C组成的全控桥触发电路第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用图 2-18 KC41C各输出点的波形第2章 三相相控整流电路 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 在晶闸管装置中，送到主电路各晶闸管的触发脉冲与其阳极电压之间保持正确的相位关系，关系到装置能否正常工作。触发脉冲必须在晶闸管阳极电压为正的区间内出现，晶闸管才能被触发导通。锯齿波同步触发电路产生触发脉冲的时刻由接到触发电路的同步电压uT定位，由控制电压UK、偏移电压UP的大小来产生移相。这就是说，必须根据被触发晶闸管的阳极电压相位正确供给触发电路特定相位的同步电压uT，以使触发电路在晶闸管需要触