三相桥式电路要点.ppt

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1、半导体变流技术第三第三章章 三相三相可控可控整流电路整流电路 第一第一节节 三相三相半波可控半波可控整流电路整流电路 第二第二节节 三相三相桥式全控桥式全控整流电路整流电路 第第三节三节 三相三相桥式半控桥式半控整流电路整流电路 第四第四节节 带带平衡电抗平衡电抗器的双反星可控器的双反星可控整流电路整流电路 第五第五节节 整流电路整流电路的换相压降与外的换相压降与外特性特性 第六第六节节 晶闸管可控晶闸管可控整流供电整流供电的的直流电动机直流电动机 机械特性机械特性 半导体变流技术第一第一节节 三相三相半波可控半波可控整流电路整流电路三相三相半波（半波（三相三相零式）零式）不可不可控控整流电路

2、整流电路 三相三相半波半波整流电路整流电路，任何任何时刻只有时刻只有瞬时瞬时阳极电压最阳极电压最高高的一相的一相管子管子导通，按导通，按电电源源的相序，每管的相序，每管轮流轮流导通导通120120度度.变压器二次相器二次相电压正正半周相邻波形的交点半周相邻波形的交点,称称为为自然换流点（换相点）自然换流点（换相点）。半导体变流技术工作原理工作原理：1.1.tt1 1 tt2 2期间：期间：u uU U瞬时值最高，二极管瞬时值最高，二极管VDVD1 1导通，忽略二极管正向导通导通，忽略二极管正向导通压降，压降，U U点与点与K K点同电位，点同电位，K K点电位也最高，使点电位也最高，使VDVD

3、2 2、VDVD3 3受反压而截止。受反压而截止。2.2.t2 t3期间：期间：VDVD2 2导通，导通，VDVD1 1、VDVD3 3受反压而截止。受反压而截止。3.3.t3 t4期间：期间：VDVD3 3导通，导通，VDVD1 1、VDVD2 2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三相半波可控半波可控整流电路整流电路(电阻电阻性性负载负载)将将二极管二极管换换成成晶闸管即晶闸管即成为三成为三相相半

4、波可控半波可控整流整流电路电路。以以对应对应的的自然自然换流点为换流点为起算点。起算点。原理原理图图半导体变流技术1 1）0 0o o3030o o时：每个晶闸管始终轮流导通时：每个晶闸管始终轮流导通120120o o，=30=30 o o时，负载端电压处于临界连时，负载端电压处于临界连续状态。续状态。22）3030o o150150 o o时：负载端电压出现断续，时：负载端电压出现断续，T T 120 120o o,=60,=60 o o时，时，T T =90=90o o 。3)=1503)=150 o o时，时，U Ud d=0=0。所以所以的移相范的移相范围为0 0150 150 o o

5、。电阻电阻性性负载工作原理负载工作原理：半导体变流技术波形波形t0t1t2t3t412001200=600900T=1500-=180ttttt1200 三相三相半波可控半波可控整流电路整流电路阻性阻性负载波形负载波形图图 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3030o o时，时，VTVT1 1管导通到管导通到时，其阳极时，其阳极电压已

6、过零开始变负，由于电流减小，在电压已过零开始变负，由于电流减小，在电感电感L L上产生感应电动势的作用，使上产生感应电动势的作用，使VTVT1 1仍处仍处于正向电压而继续导通，直到于正向电压而继续导通，直到tt2 2时刻，时刻，U Ug2g2触发触发VTVT2 2管导通，管导通，VTVT1 1才承受反压被关断，才承受反压被关断，使波形出现部分负压。因此，各相晶闸管使波形出现部分负压。因此，各相晶闸管导通导通120120度，从而保证了电流连续。度，从而保证了电流连续。3 3）=90=90o o时，时，u ud d00，此时电压波形正负面此时电压波形正负面积相等，所以积相等，所以的移相范围为的移相

7、范围为0 09090o o。电感电感性性负载工作原理负载工作原理：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.半导体变流技术第二第二节节 三相三相桥式全控桥式全控整流电路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负载负载端要有端要有输出电压输出电压，必须必须共共阴极阴极和共和共阳极阳极组组各有一晶闸管导通，对各有一晶闸管导通，对共共阴极阴极组，其组，其输出电压输出电压波形波形是是三相三相相相电源波形电源波形的正半周包络线。对共的正半周包络线。对共阳极阳极组，其组，其输出电压波输出电压

8、波形形是是三相三相相相电源波形电源波形的的负半周包络线。在负半周包络线。在三相三相线线电压波形电压波形上是正半上是正半部部分分包络线。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

9、、3 3、4 4、半导体变流技术结论结论：1 1、移相范移相范围0o90o2 2、6060o o时，负载端电压连续。时，负载端电压连续。3 3、负载端端电压为线电压。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须保证两个晶闸三相桥式全控整流电路在任何时刻必须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动工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，必须对两组中应该作，或在电流断续后能再次导通，必须对两组中应该导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。一种是宽脉冲，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。一种是双窄脉冲。半

10、导体变流技术第第三节三节 三相三相桥式半控桥式半控整流电路整流电路电阻电阻性性负载负载：Rd半导体变流技术60o时(=30o为例）负载负载上上得到得到三三个个间隔间隔波头波头完完整整三个波头缺三个波头缺角的角的脉动波形脉动波形。=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：三相三相桥式半控桥式半控整流电路整流电路=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）VTVT1 1管在管在u uUWUW电压的作用下电压的作用下,tt1 1开始导通，到开始导通，到tt2 2时时刻刻U U相相电压为相相电压为0

11、0时时VTVT1 1管管仍不会关断，因为使仍不会关断，因为使VTVT1 1管正向寻通的不是相电压管正向寻通的不是相电压而是线电压，到而是线电压，到tt3 3时刻时刻u uUWUW=0,VT=0,VT1 1才关断。在才关断。在tt3 3 tt4 4期间，门极无触发期间，门极无触发脉冲，故脉冲，故VTVT3 3不导通，波不导通，波形出现断续。形出现断续。=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：为了避免失控现象为了避免失控现象，在，在三相三相桥式半控桥式半控整流电路带电感整流电路带电感性负载性负载时，时，必须并联必须并联续流管。续流管。接续接续流管后，流管后，只有只有当

12、当6060o o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三相半控桥式与半控桥式与三相三相全控桥式全控桥式整流电路整流电路比较比较（一）（一）三相三相全控桥能全控桥能工作工作于有源逆变于有源逆变状态状态，而，而三三相相半控桥半控桥不能工作不能工作于逆变于逆变状态状态。（二）（二）三相三相全控桥式全控桥式整流电路输出电压脉动整流电路输出电压脉动小，小，在在同样同样的的脉动要求脉动要求下，全控桥式下，全控桥式整流电路要求平整流电路要求平均电感均电感器的器的

13、电感电感量可小些。量可小些。（三）（三）三相三相半控桥式半控桥式整流电路只需整流电路只需三套三套触发电路触发电路，不不需要需要宽频宽频脉冲脉冲或双窄或双窄脉冲触发脉冲触发，因此线路简单因此线路简单经济经济，调整方便调整方便。（四）（四）三相三相全控桥式全控桥式整流电路整流电路的的动态响应动态响应比半控比半控桥式桥式整流电路整流电路好。好。半导体变流技术第四第四节节 带带平衡电抗平衡电抗器的双反星器的双反星可控可控整流电路整流电路平衡电抗平衡电抗器：器：一个一个带带中心抽头中心抽头的的铁心线圈铁心线圈，抽头两侧抽头两侧的匝数的匝数相等相等，两边电感两边电感量量相等相等，在任，在任一边线圈一边线圈

14、中有交中有交变变电流流过电流流过时，时，两边两边均会有均会有大小相同大小相同、方向一致方向一致的的感感应电动势产生应电动势产生。双反星形双反星形变压器变压器：整流变压器具有整流变压器具有两组二次两组二次绕组绕组，且，且都接成星形，但两都接成星形，但两绕组接到绕组接到晶闸管晶闸管同名端相同名端相反，画出反，画出电压矢量电压矢量图是两个图是两个相反相反的星形。的星形。半导体变流技术双反星形双反星形三相变压器三相变压器带带平衡电抗平衡电抗器的双反星可控器的双反星可控整流电路整流电路半导体变流技术平衡电抗平衡电抗器的器的作用作用：平衡电抗平衡电抗器的器的作用作用使使流过整流元件流过整流元件与与变压器变

15、压器二二次次电流电流的的波形系数降低波形系数降低，再，再输出同样直流电流输出同样直流电流时，可使时，可使二极管二极管或晶闸管的或晶闸管的额定电流减小额定电流减小并并提提高变压器高变压器的的利用率利用率，在大，在大电流输出电流输出时，晶闸管时，晶闸管可少可少并联并联或不或不并联并联。半导体变流技术双反星形带双反星形带平衡电抗平衡电抗器可控器可控整流电路整流电路：阻性阻性负载负载：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。半导体变流技术带带平衡电抗平衡电抗器的双反星形可控器的双反星形可控整流电路整流电路阻性阻性负载负载 波形波形（a:

16、=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双反星形带平衡电抗平衡电抗器可控器可控整流电路感性负载整流电路感性负载=90=90o o波形波形 半导体变流技术带带平衡电抗平衡电抗器的双反星形可控器的双反星形可控整流电路特点整流电路特点 1 1、双反星形双反星形电路是两路是两组三相半波整流三相半波整流电路的路的并联，输出整流电压波形与六相半波整流时并联，输出整流电压波形与六相

17、半波整流时一样，所以脉动情况比三相半波整流小得多。一样，所以脉动情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。半导体变流技术带带平衡电抗平衡电抗器的双反星形可控器的双反星形可控整流电路特点整流电路特点：3、与六相半波整流相比，整流变压器二资助与六相半波整流相比，整流变压器二资助绕组利用率提高了一倍，所以在输出同样的绕组利用率提高了一倍，所以在输出同样的直流电流时，变压器的容量比六相半波整流直流电流时，变压器的容量比六相半波整流时要小。时要小。4、每一整流元件承担

18、负载电流的一半，导电、每一整流元件承担负载电流的一半，导电时间比三相半波整流时增加了一倍，提高了时间比三相半波整流时增加了一倍，提高了整流元件承受负载的能力。整流元件承受负载的能力。半导体变流技术第五第五节节 整流电路整流电路的换相压降与外的换相压降与外特性特性换相压降：换相换相压降：换相过程过程中中产生产生 的的一个一个压降。压降。原因原因：整流变压器整流变压器漏抗漏抗存在存在的的结果结果。半导体变流技术工作原理工作原理在换相在换相过程过程t1t2期间，期间，VTVT1 1，VTVT3 3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，产

19、生两相线间短路，产生一个假想的短路电流一个假想的短路电流i ik k（图中虚线所示），图中虚线所示），C C相电相电流流i ic c=i=id d-i ik k,随着随着i ik k的增大而不断的减小；而的增大而不断的减小；而A A相相电流电流i ia a=i ik k将不断增大，当将不断增大，当i ia a增大到增大到I Id d即即i ic c下降为零下降为零时，时，VTVT3 3关断，关断，VTVT1 1电流达到电流达到I Id d，完成了完成了C C相到相到A A相之相之间的换流。间的换流。在在换流期流期间，直流，直流输出出电压的波形是的波形是换流的两相流的两相电压的平均值。与不考虑漏

20、抗相比，输出电压波电压的平均值。与不考虑漏抗相比，输出电压波形减少了一块面积，这块减少面积是由负载电流形减少了一块面积，这块减少面积是由负载电流I Id d换相引起的，相当于换相引起的，相当于I Id d在某电阻上产生了一个压降，在某电阻上产生了一个压降，称换相压降。称换相压降。半导体变流技术换相压降换相压降=一般一般地地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换相重叠重叠角角定定义义：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通所对应对应的电的电角度角度，用，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

21、次数。数。半导体变流技术可控可控整流电路整流电路的外的外特性特性: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第六节节 晶闸管可控晶闸管可控整流供电整流供电 的的直流电动机机械直流电动机机械性性 电流连续电流连续时时直流电动机直流电动机的的机械特性机械特性电流连续电流连续时的时的机械特性机械特性半导体变流技术1.1.虚虚线部分是假定部分是假定电流流连续时画出的，画出的，实际上上I Id d很小时，电流很小时，电流i id d会变得不连续。会变得不连续。2.2.由于存在由于存在换相等效相等效电

22、阻，所以晶阻，所以晶闸管供管供电时的机械特性比直流发电机供电时要软电时的机械特性比直流发电机供电时要软一些一些 说明说明：半导体变流技术电流电流断续时断续时直流电动机直流电动机的的机械特性机械特性 电流电流断续时断续时机械特性机械特性半导体变流技术说明说明：1 1、电流断流断续时，电动机空机空载转速抬高。速抬高。2 2、电流断流断续时，电动机机械特性机机械特性显著著变软，即即电动机机轴上上负载转矩的很小矩的很小变化能引起化能引起电动机机转速的很大速的很大变化。化。半导体变流技术临界电流临界电流：直流电动机电流连续直流电动机电流连续与断续的与断续的临界临界位。位。三相三相半波半波整流电路整流电路:1 1、I Id dI Idkdk电流断续。电流断续。2 2、I Idkdk越小，电流连续工作区域越大。越小，电流连续工作区域越大。3 3、U U2 2一定时，一定时，L Ld d 越大，越大，I Idkdk 越小。越小。