第三章-三相可控整流电路课件.ppt

三相可控整流电路三相可控整流电路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流 电路的影响电路的影响1三相可控整流电路三相可控整流电路一、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2三相可控整流电路三相可控整流电路udtuuuwuvVT1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3三相可控整流电路三相可控整流电路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4三相可控整流电路三相可控整流电路1 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 vuuu 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5三相可控整流电路三相可控整流电路负载端输出电压：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连续电阻性负载电阻性负载=0=0时的波形时的波形6三相可控整流电路三相可控整流电路图图(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7三相可控整流电路三相可控整流电路 图图(f)(f)是是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8三相可控整流电路三相可控整流电路设设VT3VT3正在导通，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仍仍关断，由于此时关断，由于此时u uw w0 0，VT3VT3继续导通；继续导通；tt1111处，处，VT1VT1触发导通，触发导通，VT3VT3反压关反压关断，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连续和断续连续和断续的分界点的分界点9三相可控整流电路三相可控整流电路设设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，故没到，故不能导通不能导通此后，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都为零当当u ug1g1到来，到来，VT1VT1导通，导通， u ud d= =u uu u, , 依依次循环 电阻性负载电阻性负载=60=60时的波形时的波形3 3）当）当=60=60时：时：Ud d, id d 不连续不连续10三相可控整流电路三相可控整流电路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15015011三相可控整流电路三相可控整流电路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: : 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- -12三相可控整流电路三相可控整流电路1 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 0303. 3. 数量关系数量关系13三相可控整流电路三相可控整流电路2 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- -3015014三相可控整流电路三相可控整流电路3 3）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IT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030负载电流的平均值负载电流的平均值I Id d3015015三相可控整流电路三相可控整流电路 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；最大正向电压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：015016三相可控整流电路三相可控整流电路二、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17三相可控整流电路三相可控整流电路3030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，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：18三相可控整流电路三相可控整流电路tuuuuuu30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2 2）当）当=60=60时：时：19三相可控整流电路三相可控整流电路3 3）当）当=90=90时：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：9090tuuuuuu20三相可控整流电路三相可控整流电路1 1）输出电压平均值）输出电压平均值U Ud d为为当当090时：时：3. 3. 数量关系数量关系当当3030时时: :当当3030 9090时时: :uuuuuuu21三相可控整流电路三相可控整流电路2 2）负载电流的平均值）负载电流的平均值I Id d为为3 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4 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22三相可控整流电路三相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，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23三相可控整流电路三相可控整流电路共阳极接法的自然换流点是相电压负半周。