三相桥式全控整流电路.docx
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三相桥式全控整流电路
1主电路的原理
1.1主电路
其原理图如图1所示。
图1三相桥式全控整理电路原理图
习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;
3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。
此外,习惯上
1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴
a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极
a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。
从后面的
VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
1.2主电路原理说明
整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。
假设将电路中的晶闸管换作二
α=0o时的情况。
此时,对于共阴极组
3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的3个
1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上
2所示。
图
2反电动势α=0o时波形
α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。
由图中变压器二绕组相电压与
ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形
n为参考点,共阴极组晶闸管
ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,
ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud=ud1-
ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周
直接从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大(正
得最多)的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小(负得最多)
的相电压,输出整流电压ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因
此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大,电感对电流变化有抗拒
作用。
流过电感器件的电流变化时,在其两端产生感应电动势Li,它的极性事
阻止电流变化的。
当电流增加时,它的极性阻止电流增加,当电流减小时,它
的极性反过来阻止电流减小。
电感的这种作用使得电流波形变得平直,电感无
穷大时趋于一条平直的直线。
为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段
为60o,如图2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。
由该表可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
表1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况
时段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
共阴极组中导通的晶闸管
VT1
VT1
VT3
VT3
VT5
VT5
共阳极组中导通的晶闸管
VT6
VT2
VT2
VT4
VT4
VT6
整流输出电压ud
ua-ub=uab
ua-uc=uac
ub-uc=ubc
ub-ua=uba
uc-ua=uca
uc-ub=ucb
3给出了α=30o时的波形。
从ωt1角开始把一个周期等分为6段,每
段为60o与α=0o时的情况相比,一周期中ud波形仍由6段线电压构成,每一
段导通晶闸管的编号等仍符合表1的规律。
区别在于,晶闸管起始导通时刻推
迟了30o,组成ud的每一段线电压因此推迟30o,ud平均值降低。
晶闸管电压
波形也相应发生变化如图所示。
图中同时给出了变压器二次侧a相电
流ia的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由
于大电感的作用,ia波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,
ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值。
图3α=30o时的波形
由以上分析可见,当α≤60o时,ud波形均连续,对于带大电感的反电动
势,id波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。
当α>60o时,如α
=90o时电阻负载情况下的工作波形如图4所示,ud平均值继续降低,由于电
感的存在延迟了VT的关断时刻,使得ud的值出现负值,当电感足够大时,ud
中正负面积基本相等,ud平均值近似为零。
这说明带阻感的反电动势的三相桥
式全控整流电路的α角的移相范围为90度。
图4α=90o时的波形
2各参数的计算
2.1输出值的计算
三相桥式全控整流电路中,整流输出电压的波形在一个周期内脉动6
次,且每次脉动的波形相同,因此在计算其平均值时,只需对一个脉
波(即1/6周期)进行计算即可。
此外,因为所以电压输出波形是连续
(4-1)
2.2输出波形的分析
时的输出波形如图11所示。
图11整流电路的输出波形
如图11所示,从ωt1时刻开始把一个周期等分为6份,在Wt1时刻
共阴极组VT1晶闸管接受到触发信号导通,此时阴极输出电压Ud1为
幅值最大的a相相电压;到Wt2时刻下一个触发脉冲到来,此时a相
输出电压降低,b相输出电压升高,于是阴极输出电压变为b相相电压;
到Wt3时刻第三个脉冲到来,晶闸管VT1关断而晶闸管VT2导通,输
出电压为此时最高的c相相电压;重复以上步骤,即共阴极组输出电
压Ud1为在正半周的包络线。
共阳极组中输出波形原理与共阴极组一样,只是每个触发脉冲比
阴极组中脉冲相差180度。
6个时段的导通次序如表1所示一样,只是
Wt1从零时刻往后推迟30度而已。
这样就得出最后输出整流电压为共
阴极组输出电压与共阳极组输出电压的差即
Ud=Ud1-Ud2(4-9)
而由于电路中大电感L的作用,输出的电流为近似平滑的一条直
线。
图中同时给出了变压器二次侧a相电流ia的波形,该波形的特点
是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由于大电感的作用,ia波
形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,ia波形的形
状也近似为一条直线,但为负值。
3逆变
逆变原理图如图12所示。
12逆变原理图
如图12所示,当电机M工作时,调节整流电路的触发角α使α<90°,
M供电使M
M能量过剩时时,调节α角使α>90°,使输出直流电压Ud平均值为负值,且
|Em|>|Ud|,这时候整流电路工作在逆变状态,电机M的过剩能量装换为电能,M向三相交流电存储装置输送电流,三相交流电存储装置接受并存储电能。
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