PAGE10PAGE11引言AC／DC變換電路是能夠直接將交流電能轉換為直流電能的電路，泛稱整流電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。整流電路的種類有很多，有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。三相橋式全控整流電路與三相半波電路相比，輸出整流電壓提高一倍，輸出電壓的脈動較小、變壓器利用率高且無直流磁化問題。由于在整流裝置中，三相橋電路晶閘管的最大失控時間只為三相半波電路的一半，故控制快速性較好，因而在大容量負載供電、電力拖動控制系統等方面獲得廣泛的應用。1三相橋式全控整流電路的概述1.1三相橋式全控整流電路的原理圖圖1-1三相橋式全控整流電路的原理圖習慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1、VT3、VT5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從1至6的順序導通，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導通順序為VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。1.2工作原理和波形分析整流電路的負載為純電阻負載。假設將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當于晶閘管觸發角α=0o時的情況。圖1-2三相橋式全控整流電路電阻負載α=0o時波形對于共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個導通；對于共陽極組的3個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的導通；任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個SCR處于導通狀態。其余的SCR均處于關斷狀態。觸發角α的起點，仍然是從自然換相點開始計算，注意正負方向均有自然換相點。從線電壓波形看，ud為線電壓中最大的一個，因此ud波形為線電壓的包絡線。1.3不同觸發角的三相全控橋整流電路1）電阻性負載α=0對于共陰極晶閘管，首先是VT1導通，VT2、VT5承受反壓而關斷；然后是VT3導通；再是VT5導通。同理，對于共陽極晶閘管也適用。6個晶閘管導通的順序是VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1.波形圖如1-2所示。2）電阻性負載α=30°時的工作情況晶閘管起始導通時刻推遲了30°，組成ud的每一段線電壓因此推遲30°；從ωt1開始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構成，每一段導通晶閘管的編號等仍符合表1的規律；變壓器二次側電流ia波形的特點：在VT1處于通態的120°期間，ia為正，ia波形的形狀與同時段的ud波形相同，在VT4處于通態的120°期間，ia波形的形狀也與同時段的ud波形相同，但為負值。3)電阻性負載α=60°時工作情況ud波形中每段線電壓的波形繼續后移，ud平均值繼續降低。α=60°時ud出現為零的點。（因為在該點處，線電壓為零）。α=60時，其工作波形如圖1-3所示。圖1-3三相橋式全控整流電路帶電阻負載α=60°時的波形3)α=90時，其工作波形如圖1-4所示。圖1-4三相橋式全控整流電路帶電阻負載阿α=90°時的波形2帶反電動勢負載的工作情況2.1主電路原理說明圖2-1三相橋式全控帶反電動勢電路原理圖2.2工作原理及波形分析1）α=0o時的情況整流電路的負載為帶反電動勢的阻感負載。假設將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當于晶閘管觸發角α=0o時的情況。此時，對于共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導通。而對于共陽極組的3個晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的一個導通。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處于導通狀態，施加于負載上的電壓為某一線電壓。此時電路工作波形如圖2所示。圖2-2反電動勢α=0o時波形2）α=30o時的情況。它與α=0的區別在于，晶閘管起始導通時刻推遲了30o,組成

ud

的每一段線電壓因此推遲30o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應發生變化如圖所示。圖2-3反電動勢α=30o時的波形由以上分析可見，當α≤60o時，ud波形均連續，對于帶大電感的反電動勢，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續。3）當α＞60o時如α＝90o時電阻負載情況下的工作波形如圖4所示。圖2-4反電動勢α＝90o時的波形2.3各參數的計算三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓的波形在一個周期內脈動6次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波（即1/6周期）進行計算即可。此外，因為所以電壓輸出波形是連續的，以線電壓的過零點為時間坐標的零點，可得整流輸出電壓連續時的平均值為。(4-1)輸出電流平均值為。(4-2)3三相橋式全控整流電路的具體設計反電動勢負載，E=60V，電阻R=10Ω，電感L無窮大使負載電流連續；U2=220V，晶閘管觸發角α=30°1）輸出平均電壓把和U2=220V代入式（4-1）計算有。2）輸出平均電流，把E=60V,R=10Ω,代入式（4-2）計算有。3）輸出波形分析時的輸出波形如圖11所示。圖11整流電路的輸出波形如圖11所示，從ωt1時刻開始把一個周期等分為6份，在Wt1時刻共陰極組VT1晶閘管接受到觸發信號導通，此時陰極輸出電壓Ud1為幅值最大的a相相電壓；到Wt2時刻下一個觸發脈沖到來，此時a相輸出電壓降低，b相輸出電壓升高，于是陰極輸出電壓變為b相相電壓；到Wt3時刻第三個脈沖到來，晶閘管VT1關斷而晶閘管VT2導通，輸出電壓為此時最高的c相相電壓；重復以上步驟，即共陰極組輸出電壓Ud1為在正半周的包絡線。共陽極組中輸出波形原理與共陰極組一樣，只是每個觸發脈沖比陰極組中脈沖相差180度。6個時段的導通次序如表1所示一樣，只是Wt1從零時刻往后推遲30度而已。這樣就得出最后輸出整流電壓為共陰極組輸出電壓與共陽極組輸出電壓的差即Ud=Ud1-Ud2而由于電路中大電感L的作用，輸出的電流為近似平滑的一條直線。圖中同時給出了變壓器二次側a相電流

ia

的波形，該波形的特點是，在VT1處于通態的120o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態的120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負值。總結本文首先對三相橋式整流的最基本電路基本理論進行了介紹分析，即對純電阻負載的電路選取不同觸發角的波形進行了重點分析。將典型的觸發角α=0,20,60,90的不同情況進行分析。結合波形說明三相橋