1、三相可控整流电路三相可控整流电路1重点和要求重点和要求1.1.理解和掌握理解和掌握三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。2.2.理解变压器漏抗对整流电路的影响及换相重叠角的概念。理解变压器漏抗对整流电路的影响及换相重叠角的概念。3.3.了解大功率整流电路的形式和特点。了解大功率整流电路的形式和特点。重点：重点：波形分析和基本电量计算的方法。波形分析和基本电量计算的方法。难点：难点：不同负载对工况的影响、整流器交流侧电抗对整流不同负载对工况的影响、整流器交流侧电抗对整
2、流 电路的影响电路的影响三相可控整流电路三相可控整流电路2一、电阻性负载一、电阻性负载 第一节第一节 三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路 一次绕组一般接成三角形，一次绕组一般接成三角形，二次绕组必须接成星型，二次绕组必须接成星型，三个晶三个晶闸管阳极分别到闸管阳极分别到u,v,wu,v,w三相电源，三相电源，阴极连接在一起，称为共阴极接阴极连接在一起，称为共阴极接法，法，这种接法在触发电路有公共这种接法在触发电路有公共线时连接比较方便。线时连接比较方便。 1. 1. 电路结构电路结构三角形接法三角形接法星形共阴极接法星形共阴极接法三相可控整流电路三相可控整流电路3udtuuuwuvVT1
3、控制控制角起点角起点VT3控制控制角起点角起点VT2控制控制角起点角起点2. 2. 工作原理工作原理自然换相点：自然换相点： 当电路中的可控元件全部由当电路中的可控元件全部由不可控元件代替时，各元件的不可控元件代替时，各元件的导电转换点。导电转换点。即三相电压（即三相电压（u,v.wu,v.w）正半周正半周的交点。的交点。控制角从自然换相点开始计算。控制角从自然换相点开始计算。三相可控整流电路三相可控整流电路4三相半波可控整流电路电阻性负载三相半波可控整流电路电阻性负载=0时的波形时的波形(a) 电路；电路； (b) 电源相电压；电源相电压； (c) 触发脉冲；触发脉冲； (d) 输出电压、输
4、出电压、 电流；电流； (e) 晶闸管晶闸管VT1上的电流；上的电流； (f) 晶闸管晶闸管VT1上的电压上的电压三相可控整流电路三相可控整流电路51 1）当）当=0=0时：时：tt1 1时刻时刻,VT1,VT1触发导通，触发导通，u ud d=u=uu u; ;tt2 2时刻时刻( (隔隔120120)VT2)VT2触发导通，触发导通， 由于此刻以后由于此刻以后u uv vu uu u，VT1VT1反压关断反压关断, , u ud d=u=uv v；tt3 3时刻触发时刻触发VT3VT3导通，导通，VT2VT2反压关断，反压关断， u ud d=u=uw w。 如此循环下去。如此循环下去。电
5、阻性负载电阻性负载=0=0时的波形时的波形ud d, id d连续连续三相可控整流电路三相可控整流电路6负载端输出电压：负载端输出电压：图图(d)(d)中：中：u ud d是连续的脉动的直流电压，它是三相交流是连续的脉动的直流电压，它是三相交流相电压正半周包络线，一周期内相电压正半周包络线，一周期内u ud d脉动三次，脉动三次，脉动频率：脉动频率：3 350Hz50Hz = 150 Hz150 Hz。特点：特点： 一个周期内三相电源轮流向负载供电，一个周期内三相电源轮流向负载供电，每相晶闸管各导通每相晶闸管各导通120120，u ud d连续。连续。电阻性负载电阻性负载=0=0时的波形时的波
6、形三相可控整流电路三相可控整流电路7图图(e)(e)是流过是流过u u相晶闸管相晶闸管VT1VT1的电流波形，其的电流波形，其它两相晶闸管的电流波形形状与此相同，相它两相晶闸管的电流波形形状与此相同，相位依次相差位依次相差120120。负载端输出电流：负载端输出电流：电阻性负载电阻性负载=0=0时的波形时的波形特点：特点：变压器绕组中电流是变压器绕组中电流是直流脉动电流直流脉动电流，一个，一个周期内每相只工作周期内每相只工作1/31/3周期。周期。因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不高的问题。高的问题。三相可控整流电路三相可控整流电路8 图图(f)(f)是是
7、VT1VT1上电压的波形。上电压的波形。 VT1VT1导通时为零；导通时为零；VT2VT2导通时，导通时， VT1VT1承受线电压承受线电压u uuvuv( (u uu u-u-uv v) )，是反压；是反压；VT3VT3导通时，导通时，VT1VT1承受线电压承受线电压u uuwuw( (u uu u-u-uv v) )，是，是反压；反压；其它两只晶闸管上的电压波形形状与此相其它两只晶闸管上的电压波形形状与此相同，只是相位依次相差同，只是相位依次相差120120。晶闸管承受电压：晶闸管承受电压：电阻性负载电阻性负载=0=0时的波形时的波形三相可控整流电路三相可控整流电路9设设VT3VT3正在导
8、通，此时正在导通，此时u ud d=u=uw w；经过经过tt1 1时，由于无触发脉冲时，由于无触发脉冲VT1VT1仍关断，由于此时仍关断，由于此时u uw w0 0，VT3VT3继续导继续导通；通；tt1111处，处，VT1VT1触发导通，触发导通，VT3VT3反压反压关断，关断，i id d从从w w相换到相换到u u相。相。如此循环下去。如此循环下去。 电阻性负载电阻性负载=30=30时的波形时的波形2 2）当）当=30=30时：时：从图中可看出：从图中可看出： 负载电流处于连续的临界状态，负载电流处于连续的临界状态，一个周期中，每只管子仍导通一个周期中，每只管子仍导通120120。连续
9、和断续连续和断续的分界点的分界点三相可控整流电路三相可控整流电路10设设VT3VT3正在导通，正在导通，u ud d= =u uw w。当当u uw w过零变负时，过零变负时，VT3VT3受反压关断。受反压关断。此时此时VT1VT1虽受正压，但因虽受正压，但因u ug1g1没到，没到，故不能导通。故不能导通。此后，此后，u ug1g1到来前的一段时间内，到来前的一段时间内，各相都不导通，各相都不导通，u ud d，i id d都为零。都为零。当当u ug1g1到来，到来，VT1VT1导通，导通， u ud d= =u uu u, , 依依次循环。次循环。 电阻性负载电阻性负载=60=60时的波
10、形时的波形3 3）当）当=60=60时：时：Ud d, id d 不连续不连续三相可控整流电路三相可控整流电路11电阻性负载电阻性负载=60=60时的波形时的波形4 4）当）当=90=90时：时：当当=150=150时，时，u ud d减小到零。减小到零。若若继续增大，则继续增大，则u ud d将继续减小。将继续减小。5 5）当）当=120=120时：时：6 6）当）当=150=150时：时：所以所以移相范围为移相范围为150150三相可控整流电路三相可控整流电路12由上分析可知由上分析可知: : （2 2）由于三相轮流导电，每相导电）由于三相轮流导电，每相导电1/31/3周期，周期，则有则有
11、: : 1/31/3周期内输出电压的平均值周期内输出电压的平均值 = = 一个周期内输出的电压平均值。一个周期内输出的电压平均值。（1 1）控制角）控制角=0=0时，输出电压最大；时，输出电压最大；增大，输出电压减小；增大，输出电压减小； 当当=150=150时，输出电压为零，所以时，输出电压为零，所以移相范围为移相范围为150150； 当当3030时，电流（压）连续，每相晶闸管导通角时，电流（压）连续，每相晶闸管导通角为为120120； 当当3030时，电流（电压）断续，导通角时，电流（电压）断续，导通角小于小于120120， 导通角为导通角为=150=150- -。三相可控整流电路三相可控
12、整流电路131 1）当）当3030时，电压、流连续，输出直流电压平均值时，电压、流连续，输出直流电压平均值U Ud d为为 5622612sin()1.17cos2/3dUUtdtU0303. 3. 数量关系数量关系三相可控整流电路三相可控整流电路142 2）当）当3030150150时，电路输出电压时，电路输出电压u ud d、输出电流、输出电流i id d波形波形不连续，导通角不连续，导通角=150=150- -6223)6cos(1 17. 1sin23/21UttdUUd301502)6cos(135. 1)6cos(1 675. 022UU三相可控整流电路三相可控整流电路153 3）
13、负载电流平均值）负载电流平均值I Id d和晶闸管电流平均值和晶闸管电流平均值IdT 、有效值、有效值ITRUIdd流过每个晶闸管的平均电流流过每个晶闸管的平均电流I IdTdT为为ddTII31流过每个晶闸管电流的有效值流过每个晶闸管电流的有效值I IT为为2cos2332212dTRUI030负载电流的平均值负载电流的平均值I Id d2sin412cos4365212dTRUI30150三相可控整流电路三相可控整流电路16 4 4）晶闸管承受正反压：）晶闸管承受正反压： 最大反向电压为变压器二次线电压峰值最大反向电压为变压器二次线电压峰值，即，即；2632UURM22UUFM最大正向电压
14、为变压器二次相电压峰值最大正向电压为变压器二次相电压峰值，即：，即：5 5）移相范围：）移相范围：0150三相可控整流电路三相可控整流电路17二、大电感负载二、大电感负载 uvwVT1VT2VT3idRudL1. 1. 电路结构电路结构负载是大电感（负载是大电感（L L）若负载是大电感（若负载是大电感（ L L ），则），则i id d波形为连续水平直线波形为连续水平直线三相可控整流电路三相可控整流电路183030时：时：u u波形和计算式与纯电阻性负载波形一样；波形和计算式与纯电阻性负载波形一样；i id d 波形为平直；波形为平直；晶闸管导通角为晶闸管导通角为120120，每个晶闸管各担，
15、每个晶闸管各担1 13 3的的i id d 。tuuuuuuutIdiT11 1）当）当=0=0时：时：uvwVT1VT2VT3idRudL2. 2. 工作原理工作原理2 2）当）当=30=30时：时：三相可控整流电路三相可控整流电路19tuuuuuu30时，时，ud出现出现负值，波形连续，负值，波形连续，输出电压平均值下输出电压平均值下降，晶闸管导通角降，晶闸管导通角为为120tIdiT1uuvw123idRudLuuvtuuwuT1晶闸管承受的最大正反晶闸管承受的最大正反向压降为向压降为2U62 2）当）当=60=60时：时：三相可控整流电路三相可控整流电路203 3）当）当=90=90时
16、：时：u u=0=0，i id d处于断续的分界点处于断续的分界点4 4）当）当9090时：时：u u=0=0，i id d断续断续5 5）移相范围：）移相范围：9090tuuuuuu三相可控整流电路三相可控整流电路211 1）输出电压平均值）输出电压平均值U Ud d为为5622612sin()1.17cos2/3dUUtdtU当当090时：时：3. 3. 数量关系数量关系当当3030时时: : cosU17. 1U2d当当3030 9090时时: :cos17. 12UUduuuuuuu三相可控整流电路三相可控整流电路222 2）负载电流的平均值）负载电流的平均值I Id d为为cos17
17、. 12RURUIdd3 3）流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值IdT与有效值与有效值IT为为ddTddTIIIII577. 031314 4）晶闸管承受的最大正反向压降为线电压峰值）晶闸管承受的最大正反向压降为线电压峰值26U三相可控整流电路三相可控整流电路23将三只晶闸管阳极连接在一起的三相半波可控整流电路，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。称为共阳极接法。这种接法可将散热器连在一起，但三个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。触发电源必须相互绝缘。三、三相半波晶闸管共阳极整流电路三、三相半波晶闸管共阳极整流电路 1. 1. 电路
18、结构电路结构共阳极接法中，晶闸管只能在相电共阳极接法中，晶闸管只能在相电压的负半周工作。压的负半周工作。阴极电位为负且阴极电位为负且有触发脉冲时导通，换相总是换到有触发脉冲时导通，换相总是换到阴极电位更负的那一相去。阴极电位更负的那一相去。三相可控整流电路三相可控整流电路24共阳极接法的自然换流点是相电压负半周的交点。电路工作情况、共阳极接法的自然换流点是相电压负半周的交点。电路工作情况、 波波形及数量关系与共阴极接法相同，仅输出极性相反为负值。形及数量关系与共阴极接法相同，仅输出极性相反为负值。2. 2. 工作原理工作原理TaV1bV2cV3udRid(a)(b)L(c)(d)(e)(f)e
19、L30uduaubuct00idtiV10t0iV2iV30tt 三相半波共阳极可控整流电路及波形三相半波共阳极可控整流电路及波形三相可控整流电路三相可控整流电路25大电感负载时，大电感负载时，U Ud d的计算公式为的计算公式为 式中式中: :负号表示电源零线是负载电压的正极端。负号表示电源零线是负载电压的正极端。 3. 3. 数量关系数量关系cos17. 12UUd三相可控整流电路三相可控整流电路26三相半波可控整流电路的优、缺点三相半波可控整流电路的优、缺点 优点：优点： 输出电压脉动小输出电压脉动小 输出功率大输出功率大 三相负载平衡三相负载平衡 缺点缺点变压器利用率低变压器利用率低容
20、易出现直流磁化现象容易出现直流磁化现象需用大零线需用大零线 零线上通过较大的负载电流零线上通过较大的负载电流 无论共阴，共阳，电流都是同一个方向无论共阴，共阳，电流都是同一个方向 无论是无论是u，v，w，一个周期只用，一个周期只用120，闲置，闲置240因此，因此， 这种电路多用于中等偏小容量的设备上。这种电路多用于中等偏小容量的设备上。三相可控整流电路三相可控整流电路27习题习题4. 在三相半波整流电路中，如果在三相半波整流电路中，如果u相的触发脉冲消失，试绘出相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压在电阻性负载和电感性负载下整流电压ud的波形。的波形。例例1 1： 0解：
21、假设解：假设 当负载为电阻时，当负载为电阻时， ud的波形为：的波形为：uduaubucOtuduaubucOt当负载为电感时，当负载为电感时，u ud d的波形为：的波形为： 三相可控整流电路三相可控整流电路28三相半波可控整流电路，三相半波可控整流电路，U U2 2=100V=100V，带电阻电感负载，带电阻电感负载，R R=5=5，L L值极大，值极大，当当a a=60=60 时，要求：时，要求：1.画出画出u ud d、i id d和和i iVT1VT1的波形；的波形； 2.计算计算U Ud d、I Id d、I IdTdT和和I IT T。例例2 2：解：解：u ud d、i id
22、d和和i iVT1VT1的波形如下图：的波形如下图： uduaubucidOtOtOtiVT1=30u2uaubucOt Ud、Id、IdT和和IVT分别如下分别如下 Ud1.17U2cos 1.17100cos6058.5（V） IdUdR58.5511.7（A） IdTId311.733.9（A） ITId =6.755 （A A）3三相可控整流电路三相可控整流电路29第二节第二节 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1. 1. 电路结构电路结构 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。法
23、的三相半波可控整流电路串联而成。三相可控整流电路三相可控整流电路30 结构：结构： 由两个（一个为共阴极，一个为共阳极）三相半波整流电路组成。由两个（一个为共阴极，一个为共阳极）三相半波整流电路组成。 优点：优点： 共阴极组在正半周导电，共阳极组在负半周导电，正负半周都共阴极组在正半周导电，共阳极组在负半周导电，正负半周都有电流流过变压器，因此变压器使用率效率高。有电流流过变压器，因此变压器使用率效率高。 变压器绕组无直流磁化现象；变压器绕组无直流磁化现象； 与与三相半波电路相比：三相半波电路相比： 若要求输出电压相同，三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电若要求输出电压相同，三相桥式整流电路对
24、晶闸管最大正反向电压的要求降低一半；压的要求降低一半； 若输入电压相同，则输出电压若输入电压相同，则输出电压U Ud d比三相半波可控整流时高一倍。比三相半波可控整流时高一倍。三相可控整流电路三相可控整流电路31注意注意 六个晶闸管编号的排列顺序。六个晶闸管编号的排列顺序。 负载两端实际电压是线电压。负载两端实际电压是线电压。2222 1.17cos2.34cos1.35dLUUUU cos波形连续时：变压器次级变压器次级线线电压电压有效值有效值三相可控整流电路三相可控整流电路322. 2. 工作原理工作原理1 1）电阻性负载）电阻性负载( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)三
25、相可控整流电路三相可控整流电路333652uvRudid14wtuuuuuutuuuuwuvwuvuuwuuwvuuvt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)一个周期一个周期6 6个自然换相点。个自然换相点。为分析方便，把一个周期为分析方便，把一个周期分为分为6 6段，每段相隔段，每段相隔6060。三相可控整流电路三相可控整流电路343652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 6uvt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，
26、设a=0)a=0)第第(1)(1)段期间段期间: :u u相电位相电位u uu u最高，共阴极组的最高，共阴极组的VT1VT1触触发导通，发导通，v v相电位相电位u uv v最低，共阳极组最低，共阳极组的的VT6VT6被触发导通，电流路径为被触发导通，电流路径为uVT1uVT1R RVT6vVT6v。变压器。变压器u u、v v两两相工作，共阴极组的相工作，共阴极组的u u相电流相电流i iu u为正，为正，共阳极组的共阳极组的v v相电流相电流i iv v为负，输出电为负，输出电压为线电压压为线电压u ud d= =u uuvuv。 三相可控整流电路三相可控整流电路353652uvRudi
27、d14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 2uwt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)第第(2)(2)段期间段期间: :u uu u仍最高，仍最高，VT1VT1继续导通，而继续导通，而u uw w变为变为最低，电源过最低，电源过t2时触发时触发VT2VT2导通由导通由于此时于此时u uw wu uv v，VT6VT6反压关断，电流反压关断，电流即从即从v v相换到相换到w w相。这时电流路径为相。这时电流路径为u uVT1VT1R RVT2wVT2w。变压器。变压器u u、w
28、w两两相工作，相工作，u u相电流相电流i iu u为正，为正，w w相电流相电流i iw w为负，输出电压为线电压为负，输出电压为线电压u ud d= =u uuwuw三相可控整流电路三相可控整流电路363652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 23 32 2vwt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)第第(3)(3)段期间段期间; ;u uv v最高，共阴极组在经过最高，共阴极组在经过t3时触发时触发VT3VT3导通，由于导通，由于u uv vu uu u
29、， VT1VT1反压关反压关断，断， 电流从电流从u u相换到相换到v v相。相。VT2VT2因为因为u uw w仍为最低而继续导通。这时电流路仍为最低而继续导通。这时电流路径为径为u uVT3VT3R RVT2wVT2w。变压器。变压器v v、 w w两相工作，两相工作，v v相电流相电流i iv v为正，为正，w w相电相电流流i iw w为负，为负，u ud d= =u uvwvw。三相可控整流电路三相可控整流电路373652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 23 34 43 32 2vut1t2t3t4t5t6t72.
30、2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)第第(4)(4)段期间段期间: :VT3VT3维持导通维持导通,VT4,VT4触发导通，触发导通，电流流向？输出电压电流流向？输出电压u ud d= =u uvuvu；依此类推依此类推: :三相可控整流电路三相可控整流电路383652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 25 54 43 34 43 32 2wut1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)第第(5)(5)段期间：段期间：VT5
31、VT5触发导通触发导通,VT4,VT4维持导通，维持导通，电流流向？输出电压电流流向？输出电压u ud d= =u uwuwu；三相可控整流电路三相可控整流电路393652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 2vwt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)第第(6)(6)段期间：段期间：VT5VT5维持导通维持导通,VT6,VT6触发导通，触发导通，电流流向？输出电压电流流向？输出电压u ud d = =u uwvw
32、v。三相可控整流电路三相可控整流电路403652uvRudid14wtuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuv1 16 61 12 25 56 65 54 43 34 43 32 2uvuvt1t2t3t4t5t6t72. 2. 工作原理工作原理( (触发顺序分析，设触发顺序分析，设a=0)a=0)以后则重复上述过程。以后则重复上述过程。三相可控整流电路三相可控整流电路41时段时段共阴极组中导通的晶闸管共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压整流输出电压udua-ub=
33、uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb表表3-1 三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载 =0 时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况tuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvt1t2t3t4t5t6t7三相可控整流电路三相可控整流电路42 =30=30 时，晶闸管起始导通时刻推迟了时，晶闸管起始导通时刻推迟了3030 ，组成，组成u ud d的每一的每一段线电压因此推迟段线电压因此推迟3030 ，u ud d平均值降低，波形如下平均值降低，波形如下: :ud1ud2= 30iaOtOtOtOtuduabua
34、cuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载 =30 时的波形时的波形三相可控整流电路三相可控整流电路43 (1) (1) 每个时刻均有每个时刻均有2 2个晶闸管同时导通，形成向负载供电个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，共阴极组的和共阳极组的各的回路，共阴极组的和共阳极组的各1 1个，且不能为同一相的个，且不能为同一相的晶闸管。晶闸管。结论结论三相可控整流电路三相可控整流电路44(2) (2) 6 6个晶闸管的脉冲按个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT
35、3-VT4-VT5-VT6VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，的顺序， 相位依次差相位依次差6060 ，一个周期内所有管子轮换一遍。，一个周期内所有管子轮换一遍。 共阴极组共阴极组VT1VT1、VT3VT3、VT5VT5的脉冲依次差的脉冲依次差120120 ，共阳极组，共阳极组VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2也依次差也依次差120120 。 同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即VT1VT1与与VT4VT4， VT3 VT3与与VT6VT6，VT5VT5与与VT2VT2，脉冲相差，脉冲相差180180 。时段时段共阴极组中导通的晶闸管共阴极组中导通的晶闸管V
36、T1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb三相可控整流电路三相可控整流电路45(3) (3) 整流输出电压整流输出电压u ud d由线电压波头由线电压波头u uuvuv、u uuwuw、u uvwvw、u uvuvu、u uwuwu和和u uwvwv组成，组成，其波形是上述线电压的包络线。其波形是上述线电压的包络线。可以看出，可以看出， 三相全控桥式整流电三相全控桥式整流电压压u ud d
37、在一个周期内脉动在一个周期内脉动6 6次，脉动次，脉动频率为频率为300 Hz300 Hz， 比三相半波大一比三相半波大一倍（相当于倍（相当于6 6相）。相）。 tuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvt1t2t3t4t5t6t7三相可控整流电路三相可控整流电路46（4 4）为确保任意时刻电路中总有两个管子的正常工作，为确保任意时刻电路中总有两个管子的正常工作，需保证同时导通的需保证同时导通的2 2个晶闸管均有脉冲。个晶闸管均有脉冲。 宽脉冲触发宽脉冲触发 ：使脉冲宽度大于：使脉冲宽度大于6060 （一般取（一般取8080 100100 ） 双脉冲触发双脉冲触发 ：用两个窄脉
38、冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿：用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿 相差相差6060 ，脉宽一般为，脉宽一般为2020 3030 。 常用的是双脉冲触发。常用的是双脉冲触发。 三相可控整流电路三相可控整流电路47(5) (5) 晶闸管所承受的电压晶闸管所承受的电压: :在第在第(1)(1)、(2)(2)两段的两段的120120范围内，范围内， 因因VTVT1 1导通，故导通，故VTVT1 1承受的电压为零；承受的电压为零；在第在第(3)(3)、(4)(4)两段的两段的120120范围内，因范围内，因VTVT3 3导通，故导通，故VTVT1 1管受反向线电压管受反向线电压u uuvuv；在
39、第在第(5)(5)、(6)(6)两段的两段的120120范围内，因范围内，因VTVT5 5导通，导通，故故VTVT1 1管受反向线电压管受反向线电压u uuwuw。同理也可分析其它管子所承受电压的情况。当同理也可分析其它管子所承受电压的情况。当变化时，管子电压波形也变化时，管子电压波形也有规律地变化。有规律地变化。 可以看出可以看出: :晶闸管所承受最大反向电压均为线电压峰值晶闸管所承受最大反向电压均为线电压峰值26U三相可控整流电路三相可控整流电路48(6) (6) 移相范围为移相范围为0 0120120。 电阻性负载时，当电阻性负载时，当6060时波形时波形断续，断续， 晶闸管的导通要维持
40、到线电晶闸管的导通要维持到线电压过零反向后才关断压过零反向后才关断， 移相范围为移相范围为0 0120120。 tuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvt1t2t3t4t5t6t7三相可控整流电路三相可控整流电路49ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua= 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1 三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载 =0 时的波形时的波形 =0=0 时的波形时的波形2 2）大电感负载（）大电感负载（L L） 3652uvRudidL+-14w三相可控整流电路三相可控整流电路50ud1= 30
41、ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc三相桥式全控整流电路带阻感负载三相桥式全控整流电路带阻感负载 =30 时的波形时的波形 =30=30 时的波形时的波形三相可控整流电路三相可控整流电路51= 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1uVT1三相桥式整流电路带阻感负载，三相桥式整流电路带阻感负载， =90 时的波形时的波形 =90=90 时的波形时的波形移相范围为移相范围为0 09090三相可控整流电路三相可控整流电路52 当当 60 时时 ud波形连续，电路
42、的工作情况与带电阻负载时十分相波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。承受的电压波形等都一样。 区别在于区别在于电流电流，当电感足够大的时候，当电感足够大的时候，id、iT、iu的波的波形在导通段都可近似为一条水平线。形在导通段都可近似为一条水平线。 当当 60 时时 由于电感由于电感L的作用，的作用，ud波形会出现波形会出现负的部分负的部分。2 2）大电感负载（）大电感负载（L L） 三相可控整流电路三相可控整流电路53电阻性负载时移相范围是电阻性负载时移相范围是1
43、20120 ，大电感负载时移相范围为大电感负载时移相范围为9090 。 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 角的移相范围：角的移相范围：三相可控整流电路三相可控整流电路541 1）整流输出电压平均值）整流输出电压平均值 23222316sin()2.34cos1.35cos3dLUUtdtUU)3cos(134. 2)(sin63232UttdUUd3. 3. 数量关系数量关系 60 60 时时电阻性负载电阻性负载 6060 时（连续）时（连续） tuuuuuutuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvt1t2t3t4t5t6t7三相可控整流电路三相可控整流电路552）整流输出电流平均
44、值）整流输出电流平均值 cos34. 22RURUIdd 大电感负载大电感负载1 1）整流输出电压平均值）整流输出电压平均值 cos34. 2)(sin63123232UttdUUd2）整流输出电流平均值）整流输出电流平均值 cos34. 22RURUIdd三相可控整流电路三相可控整流电路563 3）流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值IdT与有效值与有效值IT12323dTdIIII与三相半波一样与三相半波一样与三相半波不同的是变压器二次侧电流与三相半波不同的是变压器二次侧电流I2三相半波三相半波: :三相桥三相桥: :ddTddTIIIII577. 03131三相可控整流电路三相可
45、控整流电路57例：三相桥式全控整流电路，例：三相桥式全控整流电路，U U2 2=100V=100V，带电阻电感负载，带电阻电感负载，R R=5=5， L L值极大，当值极大，当a a=60=60 时，要求：时，要求： 1.1.画出画出u ud d、i id d和和i iVT1VT1的波形；的波形； 2.2.计算计算U Ud d、I Id d、I IdTdT和和I IT T。 三相可控整流电路三相可控整流电路58解：解：u ud d、i id d和和i iVT1VT1的波形如下：的波形如下：= 60u2uduabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtidtOtOiVT
46、133 Ud、Id、IdT和和IT分别如下：分别如下： Ud2.34U2cos 2.34100cos60 117（V） IdUdR117523.4（A） IdTId323.437.8（A） ITId 23.4 23.4 13.5113.51（A A）三相可控整流电路三相可控整流电路59第四节第四节 变压器漏抗对整流电路的影响变压器漏抗对整流电路的影响n换相过程：换相过程： 在分析电感性负载的可控整流电路过程时都假设晶闸管的在分析电感性负载的可控整流电路过程时都假设晶闸管的 换相是瞬时完成的：换相是瞬时完成的： - -要关断的晶闸管电流要关断的晶闸管电流I Id d突然突然下降到零；下降到零；
47、- -而要导通的晶闸管电流从零瞬时上升到而要导通的晶闸管电流从零瞬时上升到I Id d； - -输出输出I Id d波形为水平直线。波形为水平直线。问题提出问题提出晶闸管之间的换流晶闸管之间的换流瞬时完成，是无缝瞬时完成，是无缝的拼接的拼接三相可控整流电路三相可控整流电路60 众所周知变压器都有漏感，该漏感可用一个集中参数众所周知变压器都有漏感，该漏感可用一个集中参数L LB B表示，且其值是折算到变压器二次侧的。表示，且其值是折算到变压器二次侧的。 由于电感要阻止电流的变化，电感电流不能突变，因由于电感要阻止电流的变化，电感电流不能突变，因此电流换相必然要经过一段时间，不能瞬时完成，此电流换
48、相必然要经过一段时间，不能瞬时完成，会出现会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时导通的时间参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时导通的时间对应的电角度称为换相重叠角对应的电角度称为换相重叠角。现以三相半波为例来分析，然后将其结论推广现以三相半波为例来分析，然后将其结论推广 假设负载中电感很大，假设负载中电感很大，负载电流为水平线负载电流为水平线。三相可控整流电路三相可控整流电路61tuuuuuuuti123uvwRLLLL分析分析VT1VT1换相至换相至VT2VT2的过程的过程1.1.工作过程分析工作过程分析 在在 t1t1时刻之前时刻之前VT1VT1导通，导通， t1t1时刻触发时
49、刻触发VT2VT2，因，因u u、v v两相均有漏感，两相均有漏感，i iu u、i iv v均不能突均不能突变，于是变，于是VT1VT1和和VT2VT2同时导通，相当于将同时导通，相当于将u u、v v两相短路两相短路，两相间电压差为，两相间电压差为u uv v-u-uu u，它在两相，它在两相组成的回路中产生组成的回路中产生环流（虚拟电流环流（虚拟电流) )i ik k。 其中：其中：i iv v=i=ik k：，i iu u=I=Id d-i-ik k：。 当当i ik k增大到等于增大到等于I Id d时，时，i iu u= =0 0，VT1 VT1 关断，换流过程结束。关断，换流过程
50、结束。 换相重叠角换相重叠角 ：换相过程持续换相过程持续的时间，用电角度表示。的时间，用电角度表示。 三相可控整流电路三相可控整流电路62tuuuuuuuti第四节第四节 变压器漏抗对整流电路的影响变压器漏抗对整流电路的影响123uvwRLLLLdtdiLudtdiLuukBvkBud 2uuuvud dtdiL2uukBuv 换相过程中：换相过程中：u ud d波形既不是波形既不是u uu u也不是也不是u uv v， 而是而是换流两相电压的平均值。换流两相电压的平均值。 三相可控整流电路三相可控整流电路63tuuuuuuuti第四节第四节 变压器漏抗对整流电路的影响变压器漏抗对整流电路的影
