1、同步电机励磁电源电路任务一 三相集成触发电路调试一、任务描述与目标一、任务描述与目标晶闸管的电流容量越大，要求的触发功率就越大，对于大、中容量的晶闸管，尤其是三相整流电路中，为了保证其触发脉冲具有足够的功率，满足移相范围宽、可靠性高的要求，往往采用三项集成触发电路，集成触发电路具有体积小、温漂小、功耗低、性能稳定、工作可靠等多种优点，大大简化了触发电路的生产、调试和维修，应用越来越广泛。本次任务的目标如下。任务一 三相集成触发电路调试u了解KC04、KC41C组成的三相集成触发电路的工作原理。u掌握集成触发电路的接线和调试方法。u熟悉集成触发电路各点的波形。u会根据电路要求选择合适的触发电路，
2、初步具备成本核算意识。u在项目实施过程中，培养团队合作精神、强化安全意识和职业行为规范。任务一 三相集成触发电路调试二、相关知识相控集成触发器主要有KC、KJ两大系列共十余种，用于各种移相触发、过零触发等场合。这里介绍KC系列中的KC04、KC41C组成的三相集成触发电路。（一）（一）KC04移相集成触发器移相集成触发器KC04移相触发器的内部电路如下图所示，与分立元件组成的锯齿波触发电路相似，由同步、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成及放大输出等环节组成，适用于单相、三相桥式全控整流装置中晶闸管双路脉冲相控触发。第第1章章 通信的基础知识通信的基础知识目录ONTENTS目录021.1 通信的基本
3、概念04通信：指的是信息的传输与交换。通信系统:用于进行通信的设备硬件、软件和传输介质的集合。1.1 通信的基本概念05信源发送设备传输介质接收设备信宿干扰通信系统的一般模型通信的分类1.21.2 通信的分类071.2.1 按信号特征分类 根据信道传输信号种类的不同，通信系统可分为两大类：模拟通信系统和数字通信系统。模拟系统是指信道中传输模拟信号的系统，模拟信号是指连续变化的信号，如传统的电话、广播和电视信号就是模拟信号。数字系统是指信道中传输数字信号的系统称为，数字信号是指离散变化的信号,如数字电话、互联网通信信号即为数字信号。u(t)(a)(b)u(t)tt1.2 通信的分类08模拟信号与
4、数字信号波形1.2.2 按传输介质分类按传输介质的不同，通信系统又可分为无线通信系统与有线通信系统。1.2.3 按调制方式分类按调制与否，可分为基带通信系统和调制通信系统。所谓基带通信，是指传输的信号是没有经过任何调制处理的信号，即基带信号，而调制通信传输的是已经调制的信号。1.2.4 按通信业务分类按传送信息的物理特征分为电话通信系统、电报通信系统、广播通信系统、电视通信系统、数据通信系统等。1.2.5 按工作波段分类按使用波长可分为长波通信系统、中波通信系统、短波通信系统、微波通信系统和光通信系统等。1.2 通信的分类09通信的基本方式1.31.3通信的基本方式11通信方式指通信双方(或多
5、方)之间的工作形式和信号传输方式，它是通信各方在通信实施之前必须首先确定的问题。1.3.1 按通信对象数量的不同 通信方式可分为点到点通信(即通信是在两个对象之间进行)、点到多点通信(一个对象和多个对象之间的通信)和多点到多点通信三种(多个对象和多个对象之间的通信)。、1.3.3 按通信终端之间的连接方式 通信方式可划分为两点间直通方式和交换方式。直通方式是通信双方直接用专线连接；而交换式的通信双方必须经过一个称为交换机的设备才能连接起来，如电话系统。1.3.4 在数据通信中按数字信号传输的顺序，通信方式又有串行通信与并行通信之分。l串行通信是指将表示一定信息的数字信号序列按信号变化的时间顺序
6、一位接一位地从信源经过信道传输到信宿。其特点是只需一条信道，通信线路简单、成本低廉，一般用于较长距离的通信，比如工控领域利用计算机串口进行的数据采集和系统控制。缺点是传输速度较慢，为解决收、发双方的码组或字符同步问题，需要采取同步措施。l并行通信是指将表示一定信息的数字信号序列按码元数分成n路（通常n为一个字长，比如8路、16路、32路等），同时在n路并行信道中传输，信源一次可以将n位数据（一个字节）传送到信宿。并行通信的特点是需多条信道、通信线路复杂、成本较高、但传输速率快且不需要外加同步措施就可实现通信双方的码组或字符同步，多用于短距离通信，比如计算机与打印机之间的通信。1.3.5 按同步
7、方式的不同，又分为同步通信和异步通信。1.3通信的基本方式14通信系统的调制技术1.41.4通信系统的调制技术16 通信的目的是为了把信息向远处传递,在传播人声的过程中，可以先用话筒把人声变成电信号，再通过扩音机放大后用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率大，因此声音可以传得比较远，但如果还想将声音再传得更远一些，比如几十千米、几百千米，那该怎么办？大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会出现两个问题，一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信号，其传输成本之高、线路利用率之低人们是无法接受的；二是利用无线电通信，但需满足一个基本条件，即欲发射信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的
8、距离）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信号的频率范围是20Hz20kHz，最小的波长为式中，为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（m/s）；f为音频（Hz）。可见，要将音频信号直接用天线发射出去，天线几何尺寸即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短）。第一个问题的解决方法是在一个物理信道中对多路信号进行频分复用（FDM）；第二个问题的解决方法是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说
9、把低频信号“变”成高频信号）。两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处理。1.4通信系统的调制技术17 调制是指让载波的某个或几个参数随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。根据调制信号的类型不同可以将调制分为模拟调制和数字调制方式。其中，常见的模拟调制有AM、FM和PM，常见的数字调制方式有ASK、FSK、PSK以及QAM等。1.4通信系统的调制技术18模拟通信系统、数字通信系统1.51.5模拟通信系统、数字通信系统20l1.5.1 模拟通信系统与数字通信系统的基本概念 根据通信技术的现状，在传统分类方式
10、的基础上，结合信源和信宿所处理的信号种类对通信系统可重新进行分类，把通信系统分为三种：模拟通信系统、数字通信系统和数据通信系统。这里需要明确模拟通信、数字通信和数据通信的概念：l模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接收的和信道传输的都是模拟信号的通信过程或方式。因此，模拟通信系统可以说是以模拟信道传输模拟信号的系统。l数字通信是指信源发出和信宿接收的是模拟信号，而信道传输的是数字信号通信过程或方式。因此，数字通信系统可以说是以数字信号的形式传输模拟信号的系统。l数据通信是随计算机和计算机网络的发展而出现的一种新的通信方式，它是指信源、信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以是数字信道也可以是模拟
11、信道的通信过程(方式)。通常，数据通信主要指计算机(或数字终端)之间的通信。1.5模拟通信系统、数字通信系统211.5.2 数据通信的主要性能指标1.带宽带宽有信道带宽和信号带宽之分，一个信道(广义信道)能够传送电磁波的有效频率范围就叫该信道的带宽。对信号而言，信号所占据的频率范围就是信号的带宽。2.信号传播速度信号传播速度是指信号在信道上每秒钟传送的距离，单位是ms。3.数据传输速率（比特率）数据传输速度是指每秒能够传输多少位数据，单位是比特秒（b/s）。4.最大传输速率每个信道传输数据的速率有一个上限，我们把这个速率上限叫做信道的最大传输速率，也就是信道容量。5.码元传输速率（波特率）信号
12、每秒钟变化的次数叫做波特率（Baud）。6.吞吐量吞吐量是信道在单位时间内成功传输的信息量。单位一般为bit/s。例如某信道10分钟内成功传输了8.4Mbit的数据，那么它的吞吐量就是8.4Mbit600s=14kb/s。注意，由于传输过程中出错或丢失数据造成重传的信息量，不计在成功传输的信息量之内。7.利用率利用率是吞吐量和最大数据传输速率之比。8.延迟延迟指从发送者发送第一位数据开始，到接收者成功地收到最后一位数据为止，所经历的时间。它又主要分为传输延迟、传播延迟两种，传输延迟与数据传输速率和发送机接收机以及中继和交换设备的处理速度有关，传播延迟与传播距离有关。9.抖动（Jitter）延迟
13、不是固定不变的，它的实时变化叫做抖动。抖动往往与机器处理能力、信道拥挤程度等有关。有的应用对延迟敏感，如电话；有的应用对抖动敏感，如实时图像传输。10.差错率（包括比特差错率、码元差错率、分组差错率）差错率是衡量通信信道可靠性的重要指标，在计算机通信中最常用的是比特差错率和分组差错率。比特差错率是二进制比特位在传输过程中被误传的概率，在样本足够多的情况下，错传的位数与传输总位数之比近似地等于比特差错率的理论值。码元差错率（提示：对应于波特率）指码元被误传的概率。1.5模拟通信系统、数字通信系统22任务一 三相集成触发电路调试任务一 三相集成触发电路调试1同步电路同步电路同步电路由晶体管VT1V
14、T4等元件组成。正弦波电压经限流电阻加到VT1、VT2的基极。在电源电压正半周，VT2截止，VT1导通，VD1导通，VT4截止。在电源电压负半周，VT1截止，VT2、VT3导通，VD2导通，VT4同样截止。在电源电压正负半周内，当电压大小小于0.7V时，VT1、VT2、VT3均截止，VD1、VD2页截止，于是VT4从电源+15V经R3、R4获得足够的基极电流而饱和导通，在VT4的集电极获得与电源电压的同步脉冲。任务一 三相集成触发电路调试2锯齿波形成电路锯齿波形成电路锯齿波形成电路由VT5、C1组成。当VT4截止时，+15V电源通过R6、R22、RW、-15V对C1充电。当VT4导通时，C1通
15、过VT4、VD3迅速放电，在KC04的第4脚（也就是VT5的集电极）形成锯齿波电压，锯齿波的斜率取决于R22、RW与C1的大小。3移相电路移相电路移相电路由VT6与外围元件组成，锯齿波电压、控制电压、偏移电压分别通过电阻R24、R23、R25在VT6的基极叠加，控制VT6管的导通和截止时刻。任务一 三相集成触发电路调试4脉冲形成电路脉冲形成电路脉冲形成电路由VT7与外围元件组成。当VT6截止时，+15V电源通过R7、VT7的b-e结对C2充电（左正右负），同时VT7经R26获得基极电流而导通。当VT6导通时，C2上的充电电压成为VT7的b-e结的反偏电压，VT7截止。此后+15V经R26、VT
16、6对C2充电（左负右正），当反向充电电压大于1.4V时，VT7又恢复导通。这样在VT7的集电极得到了脉冲，其宽度由时间常数R26C2的大小决定。任务一 三相集成触发电路调试5脉冲输出电路脉冲输出电路脉冲输出电路由VT8VT15组成。在电源电压正半周，VT1导通，A点为低电位，B点为高电位，使VT8截止、VT12导通。VT12的导通使VDW5截止，由VT13、VT14、VT15组成的放大电路无脉冲输出。VT8的截止使VDW3导通，VT7集电极的脉冲经VT9、VT10、VT11组成的电路放大后由1脚输出。在电源电压负半周，VT8导通，VT12截止，VT7的正脉冲经VT13、VT14、VT15组成的
17、电路放大后由15脚输出。任务一 三相集成触发电路调试（二）（二）KC41C六路双脉冲形成器六路双脉冲形成器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。产生双窄脉冲的方法有两种，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，这称内双脉冲。内双脉冲触发是目前应用最多的一种触发方式。任务一 三相集成触发电路调试KC41C是六路双脉冲形成器，它不仅具有双脉冲形成功能，还具有脉冲封锁控制的功能。内部电路及外部接线图如下图所示
18、。16脚是六路脉冲输入端，每路脉冲由输入二极管送给本相和前相，由具有的“或”功能形成双窄脉冲，再由VT1VT6组成的六路放大器分六路输出。VT7管为电子开关，当7脚接地时，VT7管截止，1015脚又脉冲输出，反之，7脚置高电位，VT7管导通，各路脉冲被封锁。任务一 三相集成触发电路调试任务一 三相集成触发电路调试（三）（三）KC04、KC41C组成的三相集成触发电路组成的三相集成触发电路3块KC04与1块KC41C外加少量分立元器件组成三相桥式全控整流集成触发电路如下图所示。三相电源分别接到3块KC04的8脚，3块KC04的1脚与15脚产生的6个脉冲分别接到KC41C的16脚。1015脚输出的
19、双窄脉冲经外接的VT1VT6（3DK6）晶体管做功率放大，得到800mA触发脉冲电流，可触发大功率的晶闸管。任务一 三相集成触发电路调试任务一 三相集成触发电路调试四、总结与提升四、总结与提升（一）（一）MC787和和MC788集成触发器简介集成触发器简介TC787和TC788是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相触发集成电路的换代产品。任务一 三相集成触发电路调
20、试与TCA785及KJ（或KC）系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一块集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ（3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042）（或KC）系列器件组合才能具有的三相移相功能。因此，TC787/TC788可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。任务一 三相集
21、成触发电路调试其引脚排列如图所示。任务一 三相集成触发电路调试引脚功能及用法如下。（1）同步电压输入端。引脚1（Vc）、引脚2（Vb）及引脚18（Va）为三相同步输入电压连接端。在应用中，它们分别接经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787/TC788的工作电源电压VDD。任务一 三相集成触发电路调试（2）脉冲输出端。在半控单脉冲工作模式下，引脚8（C）、引脚10（B）、引脚12（A）分别为与三相同步电压正半周对应的同相触发脉冲输出端，而引脚7（-B）、引脚9（-A）、引脚11（-C）分别为与三相同步电压负半周对应的反相触发脉冲输出端。当TC787或TC788被设置为全控双窄脉冲
22、工作方式时，引脚8为与三相同步电压中C相正半周及B相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚12为与三相同步电压中A相正半周及C相负半周对应的两个脉冲输出端；任务一 三相集成触发电路调试引脚11为与三相同步电压中C相负半周及B相正半周对应的两个脉冲输出端；引脚9为与三相同步电压中A相同步电压负半周及C相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚7为与三相同步电压中B相电压负半周及A相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚10为与三相同步电压中B相正半周及A相负半周对应的两个脉冲输出端。应用中，均接脉冲功率放大环节的输入或脉冲变压器所驱动开关管的控制极。任务一 三相集成触发电路调试（3）控制端。引脚4（Vr）：
23、移相控制电压输入端。该端输入电压的高低，直接决定着TC787/TC788输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出，其电压幅值最大为TC787/TC788的工作电源电压VDD。引脚5（Pi）：输出脉冲禁止端。该端用来进行故障状态下封锁TC787/TC788的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。引脚6（Pc）：TC787/TC788工作方式设置端。当该端接高电平时，TC787/TC788输出双脉冲列；而当该端接低电平时，输出单脉冲列。任务一 三相集成触发电路调试引脚13（Cx）：该端连接的电容Cx的容量决定着TC787或TC788输出脉冲的宽度，电容的容量越大，则脉冲宽度越宽。引脚14（C
24、b）、引脚15（Cc）、引脚16（Ca）：对应三相同步电压的锯齿波电容连接端。该端连接的电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过一个相同容量的电容接地。任务一 三相集成触发电路调试（4）电源端。TC787/TC788可单电源工作，亦可双电源工作。单电源工作时引脚3（VSS）接地，而引脚17（VDD）允许施加的电压为818V。双电源工作时，引脚3（VSS）接负电源，其允许施加的电压幅值为-4-9V，引脚17（VDD）接正电源，允许施加的电压为+4+9V。任务一 三相集成触发电路调试（二）（二）TC787/TC788内部结构及工作原理内部结构及工作原理TC787/TC788的内部结构
25、及工作原理框图如图所示。任务一 三相集成触发电路调试由上图可知，在它们内部集成有3个过零和极性检测单元、3个锯齿波形成单元、3个比较器、1个脉冲发生器、1个抗干扰锁定电路、1个脉冲形成电路、1个脉冲分配及驱动电路。它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部3个恒流源的控制信号。3个恒流源输出的恒值电流给3个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出。任务一
26、 三相集成触发电路调试该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲(对TC787为调制脉冲，对TC788为方波)信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。假设系统未发生过电流、过电压或其他非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲(引脚6为高电平)或单脉冲(引脚6为低电平)的分配功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发生过电流、过电压或其他非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配和驱动电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成电路的6个引脚12、11、10、9、8、7输出全为低电
27、平。任务一 三相集成触发电路调试MC787组成的三相触发电路原理图如图。任务一 三相集成触发电路调试其中三相电压的零线和电源共地，同步电压经RC组成的T形网络滤波分压，并产生相移，经电容耦合电路取得同步信号。电路输入端采用等值电阻进行12分压，以保证信号对称。在电路的Cu、Cv、Cw三个电容上形成锯齿波，移相电压由4脚输入，与锯齿波电压比较取得交点，通过6脚半控/全控选择开关可以使用单脉冲或双脉冲输出。5脚用于故障状态下封锁脉冲输出，该端处于高电平时禁止输出。任务二 三相半波可控整流电路调试一、任务描述与目标一、任务描述与目标当整流负载容量较大，要求直流电压脉动较小，对控制的快速性有要求时，多
28、采用三相整流电路，三相半波是最基本的电路形式，其他类型可视为三相半波相控整流电路以不同方式串联或并联而成。本次任务的目标如下。任务二 三相半波可控整流电路调试u掌握三相半波整流电路的工作原理，能进行波形分析。u能根据整流电路形式及元件参数进行输出电压、电流等参数的计算。u会根据电路要求选择合适的元器件，初步具备成本核算意识。u在项目实施过程中，培养团队合作精神、强化安全意识和职业行为规范。任务二 三相半波可控整流电路调试二、相关知识二、相关知识（一）三相半波可控整流电路电阻性负载工作原理及参数计算（一）三相半波可控整流电路电阻性负载工作原理及参数计算三相半波可控整流电路如图所示。Tr为三相整流
29、变压器，晶闸管VS1、VS3、VS5的阳极分别与变压器的U、V、W三相相连，3只晶闸管的阴极接在一起经负载电阻Rd与变压器的中性线相连，它们组成共阴极接法电路。任务二 三相半波可控整流电路调试整流变压器的二次相电压有效值为U2，表达式分别为电源电压是不断变化的，三相中哪一相所接的晶闸管可被触发导通，依据晶闸管的单向导电原则，取决于3只晶闸管各自所接的uU、uV、uW中哪一相电压瞬时值最高，则该相所接晶闸管可被触发导通，而另外两管则承受反向电压而阻断。U22sinuUtV222sin3uUtW222sinuUt任务二 三相半波可控整流电路调试三相电源图中的1、3、5交点为电源相电压正半周的相邻交
30、点，称为自然换相点，也就是三相半波可控整流电路各相晶闸管控制角的起点，即=0的点。由于自然换相点距相电压原点为30，所以触发脉冲距对应相电压的原点为30+。下面分析当触发延迟角不同时，整流电路的工作原理。任务二 三相半波可控整流电路调试1控制角控制角=0当=0时，晶闸管VS1、VS3、VS5相当于3只整流二极管，工作原理分析如下。t1t3期间，uU瞬时值最高，U相所接的晶闸管VS1触发导通，输出电压，V相和W相所接VS3、VS5承受反向线电压而阻断。t3t5期间，uV瞬时值最高，V相所接的晶闸管VS3触发导通，输出电压ud=uV，VS1、VS5承受反向线电压而阻断。任务二 三相半波可控整流电路
31、调试t5t7期间，uW瞬时值最高，W相所接的晶闸管VS5触发导通，输出电压ud=uW，VS1、VS3承受反向线电压而阻断。依次循环，每个晶闸管导通120，三相电源轮流向负载供电，负载电压ud为三相电源电压正半周包络线，负载电压波形如下图（b）所示。任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试t1、t3、t5时刻所对应的1、3、5三个点，称为自然换相点，分别是3只晶闸管轮换导通的起始点。自然换相点也是各相所接晶闸管可能被触发导通的最早时刻，在此之前由于晶闸管承受反向电压，不能导通，因此把自然换相点作为计算触发延迟角的起点，即该点时=0，对应于t=30。任务二 三相半波可控整流
32、电路调试=0时，晶闸管VS1两端的电压uT1的波形如图（c）所示，分析如下。任务二 三相半波可控整流电路调试t1t3期间，VS1导通，uT1=0。t3t5期间，VS3导通，VS1承受反相线电压uUV。t5t7期间，VS5导通，VS1承受反向线电压uUV。晶闸管VS3、VS5的电压波形分析同VS1。任务二 三相半波可控整流电路调试2控制角控制角=30下图所示为当触发脉冲后移到=30时的波形。假设电路已在工作，W相所接的晶闸管VS5导通，经过自然换相点“1”时，由于U相所接晶闸管VSl的触发脉冲尚未送到，故无法导通。于是VS5管仍承受uW正向电压继续导通，直到过U相自然换相点“1”点30，即=30
33、时，晶闸管VS1被触发导通，输出直流电压波形由uW换成为uU，如图（a）所示波形。VS1的导通使晶闸管VS5承受uUW反向电压而被强迫关断，负载电流id从W相换到U相。依次类推，其他两相也依次轮流导通与关断。负载电流id波形与ud波形相似，而流过晶闸管VS1的电流iT1波形是id波形的1/3区间，如图（c）所示。当=30时，晶闸管VS1两端的电压uT1波形如图（d）所示，它可分成3部分，晶闸管VS1本身导通，uT1=0；VS3导通时，uT1=uUV；VS5导通时，uT1=uUW。任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试3控制角控制角=60下图所示为当触发脉冲后移到=60
34、时的波形，其输出电压ud的波形及负载电流id的波形均已断续，3只晶闸管都在本相电源电压过零时自行关断。晶闸管的导通角显然小于120，仅为T=90。晶闸管VS1两端的电压uT1的波形如图（d）所示，器件本身导通时，uT1=0；相邻器件导通时，要承受电源线电压，即uT1=uUV与uT1=uUW；当3只晶闸管均不导通时，VS1承受本身U相电源电压，即uT1=uU。任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试根据以上分析，当触发脉冲后移到=150时，由于晶闸管已不再承受正向电压而无法导通，ud=0V。由以上分析可以得出如下结论。（1）改变晶闸管控制角，就能改变整流电路输出电压的波形
35、。当=0时，输出电压最大；角增大，输出电压减小；=150时，输出电压为零。三相半波可控整流电路的移相范围是0150。任务二 三相半波可控整流电路调试（2）当30时，ud的波形连续，各相晶闸管的导通角均为=120；当30时，ud波形出现断续，晶闸管关断点均在各自相电压过零点，晶闸管导通角120（=150-）。（3）在波形连续时，晶闸管阳极承受的电压波形由3段组成：晶闸管导通时，晶闸管两端电压为零（忽略管压降），其他任一相导通时，晶闸管承受相应的线电压；波形断续时，3个晶闸管均不导通，管子承受的电压为所接相的相电压。任务二 三相半波可控整流电路调试4参数计算参数计算（1）整流输出电压Ud的平均值计
36、算。当030时，此时电流波形连续，通过分析可得到当30150时，此时电流波形断续，通过分析可得到 5d22213 6=2sindcos1.17cos223UUttUU)6cos(1675.0)6cos(1223)(dsin2321262dUttUU任务二 三相半波可控整流电路调试（2）直流输出平均电流Id。Id=Ud/Rd（3）流过晶闸管的电流的平均植IdT。（4）流过晶闸管的电流的有效值IT。dTd13IIddT0.57731III任务二 三相半波可控整流电路调试（5）晶闸管两端承受的最大正反向电压。由前面的波形分析可以知道，晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次侧线电压的峰值。电流断续时，晶
37、闸管承受的是电源的相电压，所以晶闸管承受的最大正向电压为相电压的峰值,222RM45.2632UUUU任务二 三相半波可控整流电路调试（二）三相半波可控整流电路大电感负载工作原理及参数（二）三相半波可控整流电路大电感负载工作原理及参数计算计算1工作原理工作原理三相半波可控整流电路大电感负载电路，如下图（a）所示。只要输出电压平均值Ud不为零，晶闸管导通角均为120，与触发延迟角无关，其电流波形近似为方波，图（c）、（e）分别为=20和=60时负载电流波形。任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试上图（b）、（d）所示分别为=20（030区间）、=60（3090区间）时输
38、出电压ud波形。由于电感Ld的作用，当30后，ud波形出现负值，如图（d）所示。当负载电流从大变小时，即使电源电压过零变负，在感应电动势的作用下，晶闸管仍承受正向电压而维持导通。只要电感量足够大，晶闸管导通就能维持到下一相晶闸管被触发导通为止，随后承受反向线电压而被强迫关断。尽管30后，ud波形出现负面积，但只要正面积能大于负面积，其整流输出电压平均值总是大于零，电流id可连续平稳。任务二 三相半波可控整流电路调试显然，当触发脉冲后移到90后，ud波形的正、负面积相等，其输出电压平均值ud为零，所以大电感负载不接续流二极管时，其有效的移相范围只能为=090。晶闸管两端电压波形与电阻性负载分析方
39、法相同。任务二 三相半波可控整流电路调试2参数计算参数计算（1）输出电压平均值Ud。由上式可以看出，大电感负载Ud的计算公式与电阻性负载在0 30时的Ud公式相同。在30后，ud波形出现负面积，在同一角时，Ud值将比电阻负载时小。5d22213 62sindcos1.17cos22UUttUU任务二 三相半波可控整流电路调试（2）负载电流平均值。（3）流过晶闸管的电流平均值IdT。（4）流过晶闸管电流的有效值IT。（5）晶闸管两端承受电压最高值。ddd/RUI ddT31IIdT31II2TM6UU任务二 三相半波可控整流电路调试（三）三相半波可控整流电路电感性负载接续流二极管（三）三相半波可
40、控整流电路电感性负载接续流二极管时工作原理及参数计算时工作原理及参数计算1工作原理工作原理为了扩大移相范围并使负载电流id平稳，可在电感负载两端并接续流二极管VD。由于续流二极管的作用，ud波形已不出现负值，与电阻性负载ud波形相同。任务二 三相半波可控整流电路调试下图（a）、（b）所示为接入续流二极管后，分别为30和60时的电压、电流波形。可见，在030区间，电源电压均为正值，ud波形连续，续流二极管不起作用；当30150区间，电源电压出现过零变负时，续流二级管及时导通为负载电流提供续流回路，晶闸管承受反向电源相电压而关断。这样ud波形断续但不出现负值。续流二极管VD起作用时，晶闸管与续流二
41、极管的导通角分别为T150D3(30)任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试2参数计算参数计算（1）负载电压平均值Ud和电流平均值Id。当030时，当30150时，（2）负载电流平均值。d2do1.17coscosUUUd20.6751cos6UUddd/RUI 任务二 三相半波可控整流电路调试（3）晶闸管的电流平均值IdT、有效值IT以及承受的最高电压UTM。当030时当30150时，dTdTdTM211,633IIII UUdTdTdTM2150150,6360360IIII UU任务二 三相半波可控整流电路调试（4）续流二极管平均电流IdD、有效值ID以及承受的
42、最高电压UTM。当30150时dDdDdDM23030,6120120IIII UU任务二 三相半波可控整流电路调试四、总结与提升四、总结与提升（一）共阳极的三相半波可控整流电路工作原理（一）共阳极的三相半波可控整流电路工作原理三相半波可控整流电路，除了上面介绍的共阴极接法外，还有一种是把3只晶闸管的阳极连接在一起，而3个阴极分别接到三相交流电源上(如图所示)，这种接法称为共阳极接法。任务二 三相半波可控整流电路调试共阳极接法电路与共阴极接法电路一样，它们都是在晶闸管阳极电位高于阴极电位时才能被触发导通。由于共阳极接法，VS2、VS4和VS6的阴极分别接在三相交流电源Uu、Uv、Uw上，因此只
43、能在电源相电压负半周时工作。显然，共阳极接法的3只晶闸管VS2，VS4和VS6的自然换相点分别为下图中的2、4及6点。图所示为=30时，共阳极接法的三相半波可控整流电路的电压与电流波形，在t1时刻W相电压最负，晶闸管VS2被触发导通，输出整流电压ud为。到t2、t3时刻，VS4和VS6管分别被触发导通，负载电压ud依次为、。WuUuVu任务二 三相半波可控整流电路调试任务二 三相半波可控整流电路调试由图可见，输出电压ud波形与共阴极接法相同，仅是电压极性相反，共阴接法时的ud波形在横坐标的上方，而共阳极接法时ud波形在下方。所以大电感负载时共阳极三相半波可控整流输出平均电压为式中，负号表示变压
44、器中性线为Ud的正端，3个连接在一起的阳极为负端。同样，流过整流变压器二次绕组与中性线的电流方向均与共阴极接法相反，电路计算与共阴极接法相同。d2do1.17coscosUUU 任务二 三相半波可控整流电路调试（二）三相半波可控整流电路常见故障分析（二）三相半波可控整流电路常见故障分析从前面分析已经知道，正常工作情况下输出电压波形和晶闸管两端电压波形正常。当电路出现异常时，电路输出电压和晶闸管两端波形都会发生相应的变化，这里以三相半波可控整流电路电阻性负载控制角=0为例，分析如何运用示波器测试整流电路的输出电压和晶闸管两端电压波形判断故障的方法。在整流电路运行中，如果发生桥臂断路现象，就会出现
45、整流电路缺相运行，最明显的现象就是输出电压下降，这时用示波器观察输出电压的波形，可判断故障的位置。任务二 三相半波可控整流电路调试1一个周期缺少一个波头一个周期缺少一个波头故障现象：输出电压下降，用示波器观察输出电压波形，发现一个周期缺少一个波头，如图所示。任务二 三相半波可控整流电路调试故障分析：在三相半波可控整流电路中，电路正常工作情况下，当波形连续时每个晶闸管在一个周期内导通120，晶闸管与输出波头的对应关系为：VS1对应相电压uU，VS3对应相电压uV，VS5对应相电压uW，断开某一相晶闸管的触发脉冲，观察波头是否有变化，如果没有变化，则说明与该相对应的晶闸管或该桥臂有问题。如果电路中
46、无法断开某一晶闸管的触发脉冲，则可通过观察晶闸管两端电压波形来判断故障。通过前面分析我们已经知道，晶闸管导通时两端电压为零，如果某个晶闸管两端电压没有直线段，则说明该晶闸管在一个周期内没有导通过，可以判断故障点就在该晶闸管或该晶闸管所在的桥臂。任务二 三相半波可控整流电路调试2输出电压的波头有两个是完整的，剩下一个波头不完整输出电压的波头有两个是完整的，剩下一个波头不完整故障现象：用示波器观察输出电压的波形，发现输出电压的波头有两个是完整的，剩下一个波头不完整，如图所示。任务二 三相半波可控整流电路调试现象分析：从波形可以看出，三个晶闸管都可以正常工作，只是其中一只晶闸管导通了120，一只晶闸
47、管导通角大于120，一只晶闸管导通角小于120。通过断开晶闸管触发脉冲或观察晶闸管两端电压波形可以判断是哪只晶闸管的脉冲延迟。这种故障一般来说是触发电路中三相锯齿波斜率不一致造成的，需调节触发电路中的锯齿波斜率调节电位器即可。任务三 三相桥式全控整流电路调试一、任务描述与目标一、任务描述与目标三相桥式全控整流电路多用于直流电动机或要求实现有源逆变的负载，为使负载电流连续平滑，改善直流电动机的机械特性，利于直流电动机换向及减小火花，一般要串入平波电抗器，相当于负载是含有反电动势的大电感负载。三相桥式全控整流电路是由一组共阴极接法和另一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串联而成。共阴极组VS1、V
48、S3，和VS5在正半周导电，流经变压器的电流为正向电流；共阳极组VS4、VS6和VS2在负半周导电，流经变压器的电流为反向电流。变压器每相绕组在正、负半周都有电流流过，因此，变压器绕组中没有直流磁通势，同时也提高了变压器绕组的利用率。本次任务的目标如下。任务三 三相桥式全控整流电路调试u掌握三相桥式全控整流电路的工作原理，能进行波形分析。u能根据整流电路形式及元件参数进行输出电压、电流等参数的计算。u会根据电路要求选择合适的元器件，初步具备成本核算意识。u在项目实施过程中，培养团队合作精神、强化安全意识和职业行为规范。任务三 三相桥式全控整流电路调试二、相关知识二、相关知识（一）三相桥式全控整
49、流电路电阻性负载工作原理及参数计算（一）三相桥式全控整流电路电阻性负载工作原理及参数计算1工作原理工作原理如图所示为三相桥式全控整流电路电阻性负载电路。下图所示为三相桥式全控整流电路电阻性负载当=0时的电压波形任务三 三相桥式全控整流电路调试任务三 三相桥式全控整流电路调试触发电路先后向各自所控制的晶闸管的门极（对应自然换相点）送出触发脉冲，即在三相电源电压正半波的1、3、5点（正半波自然换相点）向共阴极组晶闸管VS1，VS3和VS5输出触发脉冲；在三相电源电压负半波的2、4、6点（负半波自然换相点）向共阳极组晶闸管VS4，VS6和VS2输出触发脉冲。图中各线电压的交点处16就是三相桥式全控整
50、流电路6只晶闸管VS1VS6的自然换相点，也就是晶闸管触发延迟角的起始点。任务三 三相桥式全控整流电路调试（1）当=0时，如波形图所示。在t1t2期间，U相电位最高，V相电位最低，此时共阴极组的VSl和共阳极组VS6同时被触发导通，电流由U相经VS1流向负载，又经VS6流入V相。假设共阴组流过U相绕组电流为正，那么共阳极组流过U相绕组电流就应为负，则输出电压为ud=uU-uV=uUV任务三 三相桥式全控整流电路调试经60后进入t2t3区间，U相电位仍然最高，所以VS1继续导通，但W相晶闸管VS2的阴极电位变为最低。在自然换相点2处，即t2时刻，VS2被触发导通，VS2的导通使VS6承受uVU反
