三相半波可控整流电路.docx

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1、三相半波可控整流电路1.电阻性负载三相半波可控整流电路接电阻性负载的接线图如图 3T0a）所示。整流变压器原边绕组一般接成三角形，使三次 谐波电流能够流通，以保证变压器电势不发生畸变，从而减 小谐波。副边绕组为带中线的星形接法，三个晶闸管阳极分 别接至星形的三相，阴极接在一起接至星形的中点。这种晶 闸管阴极接在一起的接法称共阴极接法。共阴极接法便于安 排有公共线的触发电路，应用较广。三相可控整流电路的运行特性、各处波形、基本数量关 系不仅与负载性质有关，而且与控制角a有很大关系，应按 不同a开展分析。（1） a =02在三相可控整流电路中，控制角a的计算起点不再选择 在相电压由负变正的过零点，

2、而选择在各相电压的交点处, 即自然换流点，如图1b）中的1、2、3、1、等处。这样, a =0意味着在3 tl时给a相晶闸管VT1门极上施加触发脉 冲ugl ；在3 t2时给b相晶闸管VT2门极上施加触发脉冲ug2； 在3 t3时给C相晶闸管VT3门极上施加触发脉冲Ug3,等等， 如图1c）所示。图1三相半波可控整流电路共阴极接法三相半波整流电路中，晶闸管的导通原那么是 哪相电压最高与该相相连的元件将导通。如果假定电路工作 已进入稳定状态，在3 tl时刻之前c相VT3正在导通，那么 在3 tl3 t2期间内，a相电压ua最高,VT1具备导通条件。3 tl时刻触发脉冲ugl加在VT1门极上，VT

3、1导通,负载Rd 上得到a相电压，即ud=ua,如图Id）所示。在3t2cot3 期间内，ub电压最高，3 t2时刻触发脉冲ug2加在VT2门 极上，VT2导通，Rd上得到b相电压，ud=ubo与此同时，b 点电位通过导通的VT2加在VT1的阳极上。由于此时ubua, 使VT1承受反向阳极电压而关断。VT2导通、VT1关断，这 样就完成了一次换流。同样，在3t3时刻又将发生VT2向 VT3的换流过程。可以看出，对于共阴极接法的三相可控整 流电路，换流总是由低电位相换至高电位相。为了保证正常 的换流，必须使触发脉冲的相序与电源相序一致。由于三相 电源系统平衡，那么三只晶闸管将按同样的规律连续不断

4、地循 环工作，每管导通1/3周期。共阴极接法三相半波整流电路输出直流电压波形为三 相交流相电压的正半周包络线，是一脉动直流，在一个周期 内脉动三次（三个波头），最低脉动频率为工频的三倍。对 于电阻负载，负载电流id波形与负载电压ud波形一样。变 压器副边绕组电流i2即晶闸管中电流打。因此，a相绕组 中电流波形也即VT1中电流波形iTl为直流脉动电流，如图 Id）所示。所以，三相半波整流电路有变压器铁心直流磁化 问题。晶闸管承受的电压分为三局部，每局部占1/3周期。 以VT1管上的电压uTl为例（图If） ）： VT1导通时，为管 压降，uTl=UT y 0； VT2 导通时，uTl=uab；

5、VT3 导通时， uTl=uac0在电流连续条件下，无论控制角a如何变化，晶 闸管上电压波形总是由这三局部组成，只是在不同C（下，每 局部波形的具体形状不同。在a=0。的场合下，晶闸管上 承受的全为反向阳极电压，最大值为线电压幅值。（2） a30。图2表示了 a =30时的波形图。假设分析前电路已进 入稳定工作状态，由晶闸管VT3导通。当经过a相自然换流 点处，虽uauc,但晶闸管VT1门极触发脉冲ugl尚未施加， VT1管不能导通，VT3管继续工作，负载电压ud=uc。在3 tl时刻，正好a =30 , VT1触发脉冲到来，管子被触发导 通，VT3承受反向阳极电压uca而关断，完成晶闸管VT

6、3至 VT1的换流或c相至a相的换相，负载电压ud = ua。由于三 相对称，VT1将一直导通到120。后的时刻3 t2,发生VT1 至VT2的换流或a相至b相的换相。以后的过程就是三相晶 闸管的轮流导通，输出直流电压ud为三相电压在120。范围 内的一段包络线。负载电流id的波形与ud相似，如图2c） 所示。可以看出，a =30时，负载电流开始出现过零点， 电流处于临界连续状态。图2三相半波可控整流电路（a 30 ）晶闸管电流仍为直流脉动电流，每管导通时间为1/3周 期（120 ）o晶闸管电压仍由三局部组成，每局部占1/3周 期，但由于a =30 ,除承受的反向阳极电压波形与a =0。 时有

7、所变化外，晶闸管上开始承受正向阻断电压，如图2e） 所示。（3） a 30当控制角a 30后，直流电流变得不连续。图3给出 了 a =60时的各处电压、电流波形。当一相电压过零变负 时，该相晶闸管自然关断。此时虽下一相电压最高，但该相 晶闸管门极触发脉冲尚未到来而不能导通，造成各相晶闸管 均不导通的局面，从而输出直流电压、电流均为零，电流断 续。一直要到a =60 ,下一相管子才能导通，此时，管子 的导通角小于120随着a角的增加，导通角也随之减小，直流平均电压Ud 也减小。当a =150。时，。=0。，Ud = 0o其移相范围为 150 o由于电流不连续，使晶闸管上承受的电压与连续时 有较大

8、的不同。其波形如图3e)所示。直流平均电压Ud计算中应按a W300及a 30两种 情况分别处理。a 30时，直流电流不连续，此时有晶闸管承受的最大反向电压URM为线电压峰值，晶闸管 承受最大正向电压UTM为晶闸管不导通时的阴、阳极间电压 差，即相电压峰值。(2) 感性负载电感负载时的三相半波可控整流电路如图4a）所示。假 设负载电感足够大，直流电流id连续、平直，幅值为Id。 当a30时，直流电压波形与电阻负载时一样。当a 30 后（例如a =60 ,如图4b）,由于负载电感Ld中感应电势 eL的作用，使得交流电压过零时晶闸管不会关断。以a相为 例，丫丁1在（1=60的3tl时刻导通，直流电

9、压ud = ua。当 ua=0的时刻，由于ua的减小将引起流过Ld中的电流 id出现减小趋势，自感电势eL的极性将阻止id的减小，使 VT1仍然承受正向阳极电压导通。即使当u2为负时，自感电 势与负值相电压之和（ua + eL）仍可为正，使VT1继续承受 正向阳极电压维持导通，直到3t3时刻VT2触发导通，发生 VT1至VT2的换流为止。这样，当a 30后，ud波形中出 现了负电压区域，同时各相晶闸管导通120 ,从而保证了 负载电流连续，所以大电感负载下，虽nd波形脉动很大， 甚至出现负值，但id波形平直，脉动很小。由于电流连续、平稳，晶闸管电流为120宽，高度为 Id的矩形波，图4b）中给

10、出了晶闸管VT1中的电流iTl波形。 其中3 t2至3 t3范围内的一段区域是依靠Ld的自感电势eL 维持的。晶闸管上电压波形仍然由三段组成，每段占1/3周 期，如图4b）中VT1管上电压uTl所示。当VT1导通时不承 受电压，uTl=0；当VT1关断时，由于任何瞬间都有一其他 相晶闸管导通而引来他相电压，使VT1承受相应的线电压。直流平均电压Ud为90当 a=0。时，Ud = UdO=l. 17U2,为最大；当 a时，Ud=O,反映在ud波形上是正、负电压区域的面积相等， 平均值为零。可见大电感负载下，三相半波电路的移相范围 为 90 o由于晶闸管电流为120宽、高为Id的矩形波，那么其平 均值为晶闸管电流有效值为变压器次级电流即晶闸管电流，故变压器