1、5.1 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路5.2 三相整流电路三相整流电路5.3 多脉冲整流电路多脉冲整流电路5.4 其它电路结构其它电路结构5.5 网络换流整流电路的应用网络换流整流电路的应用第五章第五章 基于晶闸管的电网换基于晶闸管的电网换流型整流电路流型整流电路小结小结首首 页页图中所示单相全控桥整流电路是一个理想的电路形图中所示单相全控桥整流电路是一个理想的电路形式，是后续电路分析的一个基础。式，是后续电路分析的一个基础。 下 页返回5.1 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路注：此处直流侧负载简注：此处直流侧负载简单的用直流电压来表示，单的用直流电压来表示，事实上可以将直流
2、负载事实上可以将直流负载看成是纯电阻负载、阻看成是纯电阻负载、阻感负载，或是这类负载感负载，或是这类负载带有直流电压源，以模带有直流电压源，以模拟不同的运行工况。拟不同的运行工况。下 页上 页返 回5.1.1 单相全控桥整流电路的结构单相全控桥整流电路的结构及理想化分析及理想化分析理想化的单相全控桥整流电路结构及电流、电压波形理想化的单相全控桥整流电路结构及电流、电压波形 Ldududa aisUsLdVT2VT3VT4VT1IdVT1 VT3VT2 VT4is1udauisuda/20 0w wtw wtw wtia a23/2下 页上 页返 回图中各符号的意义：图中各符号的意义：理想的正弦
3、理想的正弦波电源，无波电源，无内阻抗内阻抗无内阻抗无内阻抗的恒定直的恒定直流电压源流电压源整流桥输出整流桥输出的直流电压的直流电压直流平波直流平波电抗器电抗器直流电流直流电流晶闸管晶闸管电感量应足够电感量应足够大，保证大，保证Id通过通过时不会饱和时不会饱和Ldududa aisUsLdVT2VT3VT4VT1Id下 页上 页返 回 假定系统交流电源假定系统交流电源为理想电压源，且所为理想电压源，且所有的晶闸管、电感没有的晶闸管、电感没有任何损失，可得到有任何损失，可得到如图所示的电压和电如图所示的电压和电流波形。流波形。 l控制角控制角交流电压自然过零点到交流电压自然过零点到触发脉冲输出之间
4、的时触发脉冲输出之间的时间间隔所对应的角度。间间隔所对应的角度。 VT1 VT3VT2 VT4is1udauisuda/20 0w wtw wtw wtua a23/2下 页上 页返 回当控制角为当控制角为a a 时，输出电压的平均值可为：时，输出电压的平均值可为：aawwaacos9 . 0cos22dsin222sdUUttUUssUs：交流电源有效值交流电源有效值直流侧输出的有功功率为：直流侧输出的有功功率为： acos22dsdddIUIUP 不考虑损耗，直流输出功率等于交流侧输入的不考虑损耗，直流输出功率等于交流侧输入的有功功率。有功功率。 下 页上 页返 回Usm为电压峰值，为电压
5、峰值，Us为有效值，原式变为：为有效值，原式变为： aawwwaacosIU22cos24 dsin22 d22dsdsmdsmIUttIUtiuPss假设假设I Is1m s1m 为为is(t)傅里叶级数展开的基波电流峰值傅里叶级数展开的基波电流峰值则：则：Is1m = = (4/ )Id下 页上 页返 回假定基波滞后功率因数为假定基波滞后功率因数为cosj j1则从图中推得：则从图中推得： 11sm1smcoscosjassIUIUPIs1：交流电流基：交流电流基波分量有效值波分量有效值 VT1 VT3VT2 VT4is1udauisuda/20 0w wtw wtw wtua a23/2
6、下 页上 页返 回tjeUUwsin整流电路输入的交流电压矢量为：整流电路输入的交流电压矢量为：交流侧基波电流矢量为：交流侧基波电流矢量为：)(ss11jwtjeIIReImIs1_qIs1Is1_da aUs.基波电流分量基波电流分量Is1的矢量滞的矢量滞后于后于 角度为角度为a a，即基波，即基波对应的功率因数角对应的功率因数角j j1 1。 Us. .当当a a /2时，基波有功电流分量时，基波有功电流分量Is1d变为负值。变为负值。下 页上 页返 回当单相全控桥整流电路工作在当单相全控桥整流电路工作在a a =90时，直流侧时，直流侧与交流侧没有有功功率的交换，交流线路上只存在与交流侧
7、没有有功功率的交换，交流线路上只存在无功电流。单相全控桥整流电路的电压、电流波形无功电流。单相全控桥整流电路的电压、电流波形可根据傅立叶级数分解描述可根据傅立叶级数分解描述: : tUtusmswsin)()( 5sin51)( 3sin31)sin(4)(awawawtttItids下 页上 页返 回ttttUUdwaawaawaawaaaa4sin33sin55sin2sinsin33sin4cos33cos55cos2coscos33coscos0d下 页上 页返 回5.1.2 单相全控桥整流电路的换流单相全控桥整流电路的换流单相全控桥整流电路结构图及换流波形单相全控桥整流电路结构图及换
8、流波形Ldududa aisUsLdVT2VT3VT4VT1IdLsVT1 VT3uda aiisuda a/20 0w wtw wtw wtua a23/2VT2 VT4a a g gAw w下 页上 页返 回l换流重叠过程换流重叠过程 w wt = a a时，时，VT1、VT3触触发发,4,4个晶闸管同时导通，个晶闸管同时导通，流过流过VT2、VT4的电流逐的电流逐渐下降到零，渐下降到零，VT1、VT3中的电流值逐渐上升到中的电流值逐渐上升到Id的过渡过程。的过渡过程。l换流重叠过程换流重叠过程 换流重叠过程过渡换流重叠过程过渡时间所对应的角度时间所对应的角度 VT1 VT3uda aii
9、suda a/20 0w wtw wtw wtua a23/2VT2 VT4a a g gAw w下 页上 页返 回& 换流重叠期间，整流输出电压换流重叠期间，整流输出电压Uda为零，直流电为零，直流电流流Id保持不变。保持不变。若忽略若忽略4 4个晶闸管的导通管压降，个晶闸管的导通管压降，is(t) 为：为： ttiLtUsswwwd)(dsinsm令令Xs = w wLs，w wt = a a时，时，is(t) = Id，解上式得：，解上式得：dssmsItXUti)cos(cos)(wa下 页上 页返 回换流结束时，换流结束时，w wt =a a+ g g，is(t) = Id，由此可得
10、：，由此可得：dssmIXU)cos(cosIdgaa整理后可得：整理后可得：smdsUIX2)cos(cosgaasmdsxUIXd/令令 上式可写成：上式可写成： xd2)cos(cosgaa下 页上 页返 回对整流电路的输出起到非常重要对整流电路的输出起到非常重要的作用，它也是控制整流电路换的作用，它也是控制整流电路换流的起始点。流的起始点。 控制角控制角a a换流重叠角换流重叠角g g为控制角为控制角a a的函数的函数下 页上 页返 回换流重叠期间，换流重叠期间，a a 取不同数值取不同数值, ,is(t) 过渡过程的波形过渡过程的波形l交流电流交流电流is(t)总总是为余弦电流过是为
11、余弦电流过零的一段波形。零的一段波形。0 0/2ia-Idis3w wtis2is4is1a a4is0a a2a a3a a1a a4 g g4 4a a2 g g2 2a a0a a1 g g1 1a a3 g g3 3Id下 页上 页返 回0 0/2ia-Idis3w wtis2is4is1a a4is0a a2a a3a a1a a4 g g4 4a a2 g g2 2a a0a a1 g g1 1a a3 g g3 3Idl当当a a = / /2时，换时，换流重叠过程最短，换流重叠过程最短，换流电压幅值最高。流电压幅值最高。l当当a a = 0时，时， g g = g g0，则有：
12、，则有：xd2cos10g dx和和g g0表明实际表明实际交流侧对电流的电交流侧对电流的电抗性能。抗性能。 下 页上 页返 回给定变压器，在相对短路电压给定变压器，在相对短路电压UxN和所呈现的额定电和所呈现的额定电流下，流下，dx可写为：可写为：xNxNUd21例如例如: : UxN = 5%则可推算出：则可推算出： dxN = 3.54% g g0 = 21.7下 页上 页返 回图中图中Aw w表示由于表示由于Xs的的存在，直流输出电压存在，直流输出电压所损失电压对应的面所损失电压对应的面积。将方程积。将方程(5.5)(5.5)进行进行积分，可得积分，可得相对于方程相对于方程aawwaa
13、cos9 . 0cos22dsin222sdUUttUUssVT1 VT3uda aiisuda a/20 0w wtw wtw wtua a23/2VT2 VT4a a g gAw w下 页上 页返 回ttiLtUsswwwd)(dsinsm将方程将方程 进行积分进行积分得：得：)()(dsinagawwgaawssssmiiXttUAdsIXA2w即：即：考虑到关系式考虑到关系式sdUU220sdxUIXd2s和和 将电压方程修改为：将电压方程修改为： dssdIXUAUU2cos22cos22saawa)(cos0 xdddUUaa即：即：下 页上 页返 回考虑线路电抗考虑线路电抗Xs后
14、，后，直流输出电压的平直流输出电压的平均值随负载电流成均值随负载电流成正比地增加的工作正比地增加的工作特性特性, ,及相应的短及相应的短路状态路状态( (Uda a=0，dx = 1) ) a a = /3a a+g g= _ _ mina a+g g= 1.00.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.00.8a a = /6 a a = /2a a =2 /3dxa a = /4a a =3 /4a a =5 /6Uda aUd0 min= /61.00.80.60.40.2a a =0 下 页上 页返 回两个不同直流电流两个不同直流电流I Id d下，相应的两个控制角不同时
15、下，相应的两个控制角不同时的换流波形的换流波形U/20 0w wtw wtw wt23/2a ag g0 00 0-IdIdIVT3=IVT1IVT2=IVT4uda ais稳定的逆变运行波形稳定的逆变运行波形由逆变向整流的转移由逆变向整流的转移0 0U/2w wtw wtw wt23/2a ag g0 00 0Id-Idisuda a下 页上 页返 回换流期间，保持换流期间，保持IVT1=IVT3 和和IVT2=IVT4的假设前提已的假设前提已经不能成立。经不能成立。)(cos0 xdddUUaaxd2)cos(cosgaa) 1(0cxdddUUa可推得临界工作状态可推得临界工作状态a g
16、 a g 的输出电压方程的输出电压方程: : 根据根据下 页上 页返 回晶闸管中电流由导通至截止、晶闸管中电流由导通至截止、又到重新施加正向电压的时间，又到重新施加正向电压的时间，对应的电角度用对应的电角度用 表示。表示。 l恢复时间恢复时间最小的恢复时间最小的恢复时间 min和工作临界状态为：和工作临界状态为： minga因此：因此：)cos(min0axdcddUU输出电压的平均值为：输出电压的平均值为： )cos(0gaxddadUU下 页上 页返 回控制角控制角a a均为常数的均为常数的单相全控桥单相全控桥整流电路特整流电路特性曲线性曲线1.0a a = /3a a = /6 a a
17、= /2a a =2 /3dxa ga g=2 /3 0.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1.00.8Uda aUd01.00.80.60.40.2a a =0 a ga g=5 /6g g= /6g g= /3agag= /2a ga g= xNdNdxdIId下 页上 页返 回5.1.3 单相全控桥整流电路的工作原理分析单相全控桥整流电路的工作原理分析 假定所有的电路元件均为理想元件，且认为平波电感假定所有的电路元件均为理想元件，且认为平波电感中流过的电流为恒定的理想电流，在稳定的直流电流中流过的电流为恒定的理想电流，在稳定的直流电流作用下，该电感相当于短路状态，它只是在
18、电路动态作用下，该电感相当于短路状态，它只是在电路动态过程中起到遏制电流突变的作用。过程中起到遏制电流突变的作用。 下 页上 页返 回Ldududa aisUsLdVT2VT3VT4VT1IdLs单相全控桥整流电路电压、电流波形单相全控桥整流电路电压、电流波形)(mssmdXXUIU/20 0w wtw wt23/2a a g g0 0isuda aud)(mssmdXXUI下 页上 页返 回设整流电路的工作区间为设整流电路的工作区间为: :输出电压为输出电压为: : awgat)()(dsdsssdsdsdddUULLLUUULLLUUa输出电流与电压的关系可表示为输出电流与电压的关系可表示
19、为: : tiXXUUddsdswdd)(tUUsmswsin将将 带入上式后得带入上式后得: : KtUtUXXtidsmdsdwwcos1)(下 页上 页返 回dAdIItgaw IdA: : 换流结束时的直流电流值换流结束时的直流电流值在换流区间，电角度变量的取值范围为在换流区间，电角度变量的取值范围为 gawat换流区间的微分方程为：换流区间的微分方程为： ttiXtUsssmwwd)(dsindddUttiXwd)(d下 页上 页返 回对方程求解得：对方程求解得： )cos(cos)(tXUItissmdEswa)()(awtXUItidddEd换流开始时换流开始时: : w wt
20、= a a ， IdE = Is = Id换流结束时换流结束时: : w wt = a a g g, Id = Is = IdA ttiXtUsssmwwd)(dsindddUttiXwd)(d下 页上 页返 回5.1.4 单相全控桥整流电路的间断运行问题单相全控桥整流电路的间断运行问题 l间断运行间断运行 控制角控制角a a在某一恒定的角度在某一恒定的角度运行，若直流输出电压运行，若直流输出电压Ud增加，则输出的平均直流增加，则输出的平均直流电流电流I Id d就会减少，甚至使就会减少，甚至使直流电流不再连续，即在直流电流不再连续，即在某时段没有电流运行的现某时段没有电流运行的现象。象。下
21、页上 页返 回)(dXXUIssmdU/20 0w wtw wt23/2a a 0 0isud)(dXXUIssmduda al导通角导通角 电流导通对应的角度电流导通对应的角度 在间断运行方在间断运行方式下，单相全控式下，单相全控桥整流电路的导桥整流电路的导通角通角 Ud时，最时，最小控制角为：小控制角为：)/arcsin(minsmdUUa下 页上 页返 回在在a aw wtaa 区间，当两个桥臂都有一个功率器件有区间，当两个桥臂都有一个功率器件有电流导通时，对应的输出电压为：电流导通时，对应的输出电压为：)(dsdsdddUUXXXUUa)(1d)(ddsdsdUUXXttiw输出电流为
22、：输出电流为：下 页上 页返 回在在(aa)w wt(aa)区间，无电流工作桥路，此区间，无电流工作桥路，此时的输出电压为：时的输出电压为：Uda = Ud输出电流为：输出电流为： Id = 0 在间断工作状态下，输出电压的平均值保持恒在间断工作状态下，输出电压的平均值保持恒定值：定值： Uda = Ud下 页上 页返 回dx1.570.1-1.570.0501.0-1.0Ud0Uda aa a a a aamin a a = /3a a = /2a a =2 /3a a =5/3/3a a =4/3/3a a = xNdNdxdIIdXd / Xs= 5 时时, ,单相全控桥整流电路运行特性
23、单相全控桥整流电路运行特性 1.0a a = /3a a = /4 a a = /2a a =2 /3dx0.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.80.81.00.60.40.2a a =0 xNdNdxdIIda a =3/4/40.8Ud0Uda a下 页上 页返 回5.1.5 不可控两脉冲整流电路不可控两脉冲整流电路 单相全控桥式整流电路用单相全控桥式整流电路用4个二极管来代替个二极管来代替4个晶个晶闸管的两脉冲整流电路不可控。闸管的两脉冲整流电路不可控。udisUsVD2VD3VD4VD1负载负载 这种电路在直流这种电路在直流侧并上一个平波电侧并上一个平波电容得到直流电压。容
24、得到直流电压。 下 页上 页返 回XsCIdudisUsVD2VD3VD4VD1负载负载根据电容滤波根据电容滤波的整流原理实现的整流原理实现的电路结构的电路结构udisUsVD2VD3VD4VD1负载负载下 页上 页返 回理想情况下，整流桥中任何时候总是有两个二极理想情况下，整流桥中任何时候总是有两个二极管导通，而另外两个二极管截止。管导通，而另外两个二极管截止。)/(2ssmdXUIU/20 0w wtw wt23/21.0 0 0isudusa amin0.5usm只有当电流只有当电流is过零后，过零后，另一对二极管才能导另一对二极管才能导通。通。当直流电压当直流电压Ud 很高很高时，会出
25、现电流断续。时，会出现电流断续。下 页上 页返 回在区间在区间a aminw wta amin+ ，对应的电流方程为：，对应的电流方程为： )sin(1d)(ddsmsdUtUXttiww)(coscos)(minminawwatUUtXUtismdssmd在在w wt=a amin+ 时，时，sina amin=Ud/Usm，直流电压方程为：直流电压方程为： sincos1arctansin/smdUU下 页上 页返 回平均电流为：平均电流为：2)cos1 (2smddsmssmdUUUUXUI当电压当电压Ud降低时，降低时，且且 ，则，则 不再不再变化，变化，Ud进一步进一步减小，二极管的
26、减小，二极管的导通时序依次后导通时序依次后移。移。 Uw wta a0 0udususm)/(2ssmdXUI/20 0w wt23/21.0is0.5下 页上 页返 回设触发角为设触发角为a a ，则输出电压为：，则输出电压为： acos2smdUU 当当w wt = a a 时，时，Id = 0，直流电流为：，直流电流为： tt XUtissmdwawaacos2coscos222)(通过积分得到的直流电流平均值为：通过积分得到的直流电流平均值为：asin 2ssmdXUI下 页上 页返 回0.40.60.81.00.20.00.400.20.60.81.0udusm a amin a a
27、udusma amin a a a amin)/(2ssmdXUI标幺值表示的电压、角度与电流之间的关系标幺值表示的电压、角度与电流之间的关系 下 页上 页返 回5.1.6 半控整流电路半控整流电路 IdududaisUsVT3VT4VT1iVT4iVT3iVT2iVT1VT2 用两个可控半导体器件和两个不可控半导体器用两个可控半导体器件和两个不可控半导体器件组成半控整流电路件组成半控整流电路 共阳极组（或共阳极组（或共阴极组）的晶闸共阴极组）的晶闸管都换成不可控的管都换成不可控的二极管二极管 下 页上 页返 回IdududaisUsVD2VD3VT4VT1iVT4iVT3iVD2iVT1 将
28、某个桥臂都将某个桥臂都转换成二极管转换成二极管 下 页上 页返 回桥臂可控整流电路及理想化电压、电流波形桥臂可控整流电路及理想化电压、电流波形 IdududaisUsVD2VD3VT4VT1iVT4iVT3iVD2iVT1Ld /2Ld /2/20w wt23/2w wtw wtw wtw wtw wtUa a 0UsmudUsisiVT4iVT3iVT2iVT1IdId-IdIdIdId注：此时的波形相当于直流电动机注：此时的波形相当于直流电动机下 页上 页返 回假定在理想条件下，直流电压的平均值为：假定在理想条件下，直流电压的平均值为：aawwttUUsmddsin22即即2cos12aa
29、smdUU网络电流的基波有功分量为：网络电流的基波有功分量为：无功分量为：无功分量为： acos221ddspIIIasin21dsqII下 页上 页返 回2tancos1sintanaaaj2/aj 半控桥整流电路在恒定工作电压下交流侧基半控桥整流电路在恒定工作电压下交流侧基波分量矢量关系波分量矢量关系 ImRc0Isq1Is1Isq1a aj jUs下 页上 页返 回5.1.7 半控整流电路的正常工作特性分析半控整流电路的正常工作特性分析 IdududaisUsVD2VD3VT4VT1iVT4iVT3iVD2iVT1Ld /2Ld /2LsU/20 0w wtw wtw wt23/2a a
30、g g0 00 0IdIVT1IVT2g g0 0UsUsm下 页上 页返 回换流过程的微分方程换流过程的微分方程ttiLtUsssmwwwd)(dsinw wt = a a 时，时，is(t) = 0)cos(cos)(tXUtissmswa所以：所以：换流结束时：换流结束时：is(t) = IdxsmdsdUIX)cos(cosgaaU/20 0w wtw wtw wt23/2a ag g0 00 0IdIVT1IVT2g g0 0UsUsm下 页上 页返 回半波结束时：半波结束时：由此可得：由此可得：xd0cos1gxd0cos1)cos(cosggaaU/20 0w wtw wtw w
31、t23/2a ag g0 00 0IdIVT1IVT2g g0 0UsUsml换流期间换流期间is(t) 在在Id附近附近变化变化l换流重叠角较小换流重叠角较小 l直流电压的降低为单相直流电压的降低为单相全控桥整流电路的一半全控桥整流电路的一半下 页上 页返 回采用采用5.1.2节类似的方法可以推得减小的电压面积：节类似的方法可以推得减小的电压面积：sind()( )smsddAUttX iia gwaw wagadsIXA w2cos122waaAUUsmdsmdssmdUIXUU222cos122aaaaxsmddUU2cos122sdsxUIXd2下 页上 页返 回整流电路在每个半波开始
32、的换流不产生附加压降，但整流电路在每个半波开始的换流不产生附加压降，但会随时间的推移呈逐渐下降的趋势，并最终到零。会随时间的推移呈逐渐下降的趋势，并最终到零。因因a a 不能小于不能小于g g0，整流电路工作范围的临界电压方程，整流电路工作范围的临界电压方程为：为： 22cos1220cxsmddUUga根据根据xd0cos1)cos(cosggaaxsmddUU122ca可得：可得：下 页上 页返 回单相半控桥式整流电路工作特性单相半控桥式整流电路工作特性0.80.61.41.21.02.01.80.21.60.41.000.40.20.80.6a a = /3a a = /2a a =2
33、/3dxa a =0 xNdNdxdIIda a g g =/3/3Ud0Uda a边界线边界线 a a = g g a a g g =/2/2a a g g =2/3/3不能设置的区域不能设置的区域 下 页上 页返 回因为从因为从a a 到到 所包所包含的电压面积并不含的电压面积并不总是非常大，所以总是非常大，所以换流过程并不总是换流过程并不总是相同。相同。整流电路的工作整流电路的工作不像单相全控桥整不像单相全控桥整流电路那样进入整流电路那样进入整流全控状态。流全控状态。 w wtw wtw wtw wt/20 023/2isiVT3iVT2UsmUs0 00 00 00 0Ida aiVT
34、1iVT4UdIdiU下 页上 页返 回 三相整流电路三相整流电路是将三相交流电是将三相交流电转变为直流电的转变为直流电的一种整流装置。一种整流装置。5.2 三相整流电路三相整流电路Iduda us共阴极组共阴极组Ld /2PiscisbisaVT5 VT1 VT3 VT4VT2VT6Ld /2iT6 iT4 iT5 iT3 iT2 iT1 N共阳极组共阳极组下 页上 页返 回三相桥式整流电路及输出电压、电流波形三相桥式整流电路及输出电压、电流波形 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsa
35、Usba aw wtUscIdududa usaLd /2iscisbisaVT5 VT1 VT3 VT4VT2VT6Ld /2usbusc下 页上 页返 回5.2.1 理想工作状态理想工作状态 三相桥式整流电路的输出电压可从直流端电压的三相桥式整流电路的输出电压可从直流端电压的极性得到。最简单方法就是用直流侧的正极性端电极性得到。最简单方法就是用直流侧的正极性端电位减去负极性端电位。位减去负极性端电位。以三相电源中性点为电位参考点，假定正常工作时以三相电源中性点为电位参考点，假定正常工作时: :l直流侧的电流直流侧的电流 Id 为恒定直流为恒定直流l晶闸管的控制角晶闸管的控制角a a = 0
36、下 页上 页返 回l共阴极组共阴极组P点的电点的电位是三相电源中瞬位是三相电源中瞬时值的幅值最高一时值的幅值最高一相的电位；相的电位； l共阳极组共阳极组N点的电点的电位就是三相电源中位就是三相电源中瞬时值最低一相的瞬时值最低一相的电位。电位。 Idududa us共阴极组共阴极组Ld /2PiscisbisaVT5 VT1 VT3 VT4VT2VT6Ld /2iT6 iT4 iT5 iT3 iT2 iT1 N共阳极组共阳极组下 页上 页返 回 除了交叉点除了交叉点外，任何时刻外，任何时刻只有一相电源只有一相电源的电压幅值最的电压幅值最高，一相电源高，一相电源的电压幅值最的电压幅值最低。低。
37、w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回三相桥式整流电路导通顺序及输出电压三相桥式整流电路导通顺序及输出电压工作区间工作区间 /6/6/2 /2 /2/25/6 5/6 5/65/67/6 7/6 7/67/63/2 3/2 3/23/211/6 11/6 11/611/613/6 13/6 最高相最高相电压电压 Ua Ua Ub Ub Uc Uc 最低相最低相电压电压 Ub Ub Uc Uc Ua Ua 导通晶闸管导通晶闸管 VT6, VT1
38、VT1, VT2 VT2, VT3 VT3, VT4 VT4, VT5 VT5, VT6 输出电压输出电压 Uab Uac Ubc Uba Uca Ucb 下 页上 页返 回l每隔每隔/3/3有一次换流，有一次换流，每个周期共有每个周期共有6 6次换次换流，一个周期重复一流，一个周期重复一个周期，无穷循环。个周期，无穷循环。l直流输出电压波形直流输出电压波形是由各区间对应的线是由各区间对应的线电压电压“拼凑拼凑”而成。而成。 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUs
39、c下 页上 页返 回l控制角控制角a a00的起的起点不是定在电压的点不是定在电压的正向过零点，而是正向过零点，而是定在两个相电压的定在两个相电压的相交点。相交点。 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回l晶闸管的控制角晶闸管的控制角一般不为零，随着一般不为零，随着控制角的改变，输控制角的改变，输出电压的波形会出出电压的波形会出现前后移动，对应现前后移动，对应的幅值也会发生上的幅值也会发生上下偏移。下偏移。l根据分段线性法根据分段线性法的方式分
40、析输出电的方式分析输出电压和输出电流。压和输出电流。 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回输出电压的平均值为：输出电压的平均值为： 3/6/6/3/6/6/d) 6/sin(33d)(3/1aaaaawwwttUttuUamabd即：即：aaaaacos34. 2cos233) 3/2cos() 3/cos(33aaamdUUUUUa: : a 相相电压有效值相相电压有效值Uam: : a 相相电压的幅值相相电压的幅值 下 页上 页返 回用用
41、U2表示三相对称系统相电压的有效值，三相桥式表示三相对称系统相电压的有效值，三相桥式整流电路输出电压的表达式为整流电路输出电压的表达式为: :aacos34.22UUd)(cos9.0sd单项整流输出aUU 比较比较 单相整流输出电压的表达式和三相整流输出电压单相整流输出电压的表达式和三相整流输出电压表达式基本上相同，只是单相整流输出电压的系数表达式基本上相同，只是单相整流输出电压的系数小一些。小一些。 下 页上 页返 回 每个晶闸管的导通每个晶闸管的导通角都是角都是2 /3，同一桥，同一桥臂的上、下两个晶闸臂的上、下两个晶闸管之间相隔管之间相隔 /3电角电角度，并具有对称性。度，并具有对称性
42、。如果三相系统的中如果三相系统的中性点不接地，三相电性点不接地，三相电流应满足：流应满足： 0)()()(tititiscsbsa w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回 用傅立叶级数将图中的线电流展开后得：用傅立叶级数将图中的线电流展开后得： )3(13sin131)3(11sin111)3( 7sin71)3( 5sin51)3sin(32)(awawawawawtttttItidsa下 页上 页返 回 线电流的波形与变压器的连接方式有关线
43、电流的波形与变压器的连接方式有关Idududa usaLd /2icibiaVT5 VT1 VT3 VT4VT2VT6Ld /2usbuscipaipcipbiscisbisa下 页上 页返 回 D D/Y-11连接方式下的三相整流电路的电流波形连接方式下的三相整流电路的电流波形 iPa=ia/223/2 w wtiPba aId0 w wt0 0-/3w wtId0isc2IdId0isbw wtId0Id0iPcw wtw wt2IdId02Idisa下 页上 页返 回5.2.2 一般条件下的整流一般条件下的整流 Idududa usaLd /2icibiaVT5 VT1 VT3 VT4V
44、T2VT6Ld /2usbuscipaipcipbiscisbisa下 页上 页返 回VT5过渡到过渡到VT1的换流期间的换流期间, ,短路电压短路电压 Uk=Usa-Usc 直直接加在线路电抗接加在线路电抗2w wLs上，其电流表达式可写为上，其电流表达式可写为: :titiXUscsaskwwdddd假定直流电流假定直流电流IdId为恒定值，为恒定值，dId / dw wt=0，且在换流，且在换流期间期间isa+ isc = Id, ,上式可改写为：上式可改写为：tiXUsaskwdd2即即 sin2ddtXUtissmsaww下 页上 页返 回 t 与与t 之间的之间的0参考点不同，用参
45、考点不同，用Usm表示线电压的幅表示线电压的幅值，代入初始条件值，代入初始条件 w wt =a a ，isc=0 ，解上式得：，解上式得：coscos2tXUissmsawadssmsItXUti)cos(cos)(wal 系数不同系数不同l Id 为恒定直流，换流时为恒定直流，换流时一个支路电流上升，另一个支路电流上升，另一个支路电流下降。一个支路电流下降。 比较比较 下 页上 页返 回 l若换流过程持续时间对应的角度仍为若换流过程持续时间对应的角度仍为g gl当换流结束时，当换流结束时， isa=Id 则则: :xsmdsdUIX22coscosgaa根据电压根据电压- -角度的面积角度的
46、面积Aw w计算公式，直流输出电计算公式，直流输出电压的平均值压的平均值 Uda a可简化为可简化为: :waaAUUsmd26cos23下 页上 页返 回 sin2ddtXUtissmsaww对对 从从a aagag 进行积分，得：进行积分，得：dssasassmIXiiXttUA)()(d sin21agawwgaaw换流重叠过程后，直流输出电压的平均值为：换流重叠过程后，直流输出电压的平均值为： )(cos23xsddUUaa式中：式中： smdsxUIXd 下 页上 页返 回 根据三相系统的对称性，用相电压的有效值表示：根据三相系统的对称性，用相电压的有效值表示：xddUUaacos3
47、4. 22 三相桥式整流电路的工作特性曲线完全可以借三相桥式整流电路的工作特性曲线完全可以借鉴单相桥式整流电路的特性进行分析，但所推得的方鉴单相桥式整流电路的特性进行分析，但所推得的方程和工作特性不能推广到短路状态。程和工作特性不能推广到短路状态。 l直流输出电压减小了直流输出电压减小了l与单相桥式整流电路的结果基本一致与单相桥式整流电路的结果基本一致aacos34. 22UUd比较比较 下 页上 页返 回 5.2.3 5.2.3 特殊运行状态特殊运行状态 三相桥式整流电路三相桥式整流电路同样存在电流间断的同样存在电流间断的问题，它与负载的特问题，它与负载的特性有关。性有关。若负载电阻用直流若
48、负载电阻用直流电压电压u ud d表示，则在没表示，则在没有电流的区间有电流的区间, ,用直用直流电压流电压ud代替计算。代替计算。此时晶闸管的导通角此时晶闸管的导通角 小于小于 / / 3。 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回在三相桥式整流电在三相桥式整流电路的间断运行中，每路的间断运行中，每个晶闸管中通过的电个晶闸管中通过的电流都会有间断现象，流都会有间断现象，在每个晶闸管在每个晶闸管2 /3的的导通区间内，对晶闸导通区间内，对晶闸管保
49、持连续触发脉冲，管保持连续触发脉冲，或用双窄脉冲触发方或用双窄脉冲触发方式，持续角度不得小式，持续角度不得小于于 /3。 w wt0UUabUcbUbcUacUba/2023/211/67/65/6/3/6w wtisaisa1IId0w wt0a a 0 0UUsaUsba aw wtUsc下 页上 页返 回 大功率整流电路要求有高电压和大电流，只用一大功率整流电路要求有高电压和大电流，只用一个三相桥式整流电路无法满足负载的需求，此时个三相桥式整流电路无法满足负载的需求，此时须将整流电路进行合理的串联或并联运行，这样须将整流电路进行合理的串联或并联运行，这样不仅能增加输出功率，同时还能有效降
50、低线路电不仅能增加输出功率，同时还能有效降低线路电流和输出电压中的谐波含量、并使最低的谐波频流和输出电压中的谐波含量、并使最低的谐波频率进一步抬高。实现这样的大功率整流控制，触率进一步抬高。实现这样的大功率整流控制，触发脉冲数也会随之提高。发脉冲数也会随之提高。 5.3 多脉冲整流电路多脉冲整流电路下 页上 页返 回 5.3.1 三相整流电路的串联三相整流电路的串联 两个三两个三相桥式整流相桥式整流电路串联运电路串联运行的电路结行的电路结构构 isa1VT5 2VT12 VT32 VT41VT21VT61iVT21 Uda1 isc1isb1iVT11 iVT61 iVT51 iVT41 iV
