三相桥式整流电路PPT课件

三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路是一种典型的多相变流器结构。

其概念是利用三个桥式变换器，并将三相电源转换成多脉冲的直流电压或电流。

三相桥式全控整流电路可以满足多种多种
应用场合的需求。

三相桥式全控整流电路具有输出电流均衡、无影响源特性和可靠性等优点。

结构简单，尺寸小，失压开关控制，可靠性高，功率非常低，因此可以有效减少处理器的使用，降低
成本。

控制电路精确，可以实现功率的精确控制，提高了净输出功率的效率。

电阻元件高
度可调，可以对输出电流进行良好的控制，从而获得更好的控制性能。

三相桥式全控整流电路结构简单，可以有效控制输出电流，并且可以满足输出频率和
脉宽调节等多种需求。

但它也有一定的局限性，如功率范围较小，无法处理较大的功率负载。

三相桥式全控整流电路是一种常用的多相变流器。

它结构简单，控制精度高，稳定性好，可以有效解决处理多种应用场景的需求，在工业自动化等领域有广泛的应用。

1主电路的原理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；阳极连接在一起的3个晶闸管VT4、VT6、VT2称为共阳极组;此外,习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5,共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2;从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6;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极管,这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况;此时,对于共阴极组的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个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低或者说负得最多的一个导通;这样,任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态,施加于负载上的电压为某一线电压;此时电路工作波形如图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线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点;在分析ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析;从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时,整流输出电压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的包络线;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时晶闸管工作情况图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3 α=30o时的波形由以上分析可见,当α≤60o时,u d波形均连续,对于带大电感的反电动势,i d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的,以线电压的过零点为时间坐标的零点,可得整流输出电压连续时的平均值为;4-1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;图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°,这时候整流电路工作在整流状态,三相交流点存储装置向M供电使M工作在电动状态,电能转换为动能带动汽车行驶;当电机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;。

三相桥式全控整流电路⽬录摘要 (1)1 概述 (2)2 三项桥式全控整流电路 (3)2.1电阻性负载 (3)2.1.1 ⼯作原理 (3)2.2 感性负载 (5)2.2.1 原理 (5)3仿真 (7)3.1 MATLAB 介绍 (7)3.2 电路仿真模型建⽴和参数设置 (8)3.2.1 三相桥式全控整流电路的分析 (8)3.3三相桥式整流电路的仿真 (8)3.3.1 带阻感性负载的仿真 (8)3.4 仿真设置及仿真结果 (14)3.5 带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析 (15)3.6 纯电阻负载三相桥式全控整流电路的仿真 (18)⼩结 (19)参考⽂献 (20)带电阻负载的三相桥式全控整流电路设计摘要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路。

⼤多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。

它在直流电机的调速、发电机的激励调节电解、电镀等领域得到⼴泛应⽤。

整流电路主要有主电路、滤波器、变压器组成。

20世纪70年代以后，主电路多⽤硅整流⼆极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路和负载之间，⽤于滤除波动直流电压中的交流部分。

变压器设置与否视情况⽽定。

变压器的作⽤是实现交流输⼊电压与直流输出电压间的匹配以及交流电⽹与整流电路间的电隔离。

整流电路的种类有很多，半波整流电路、单项桥式半控整流电路、单项桥式全控整流电路、三项桥式半控整流电路、三项桥式全控整流电路。

关键词：整流、变压、触发、电感1 概述在电⼒系统中，电压和电流应是完好的正弦波．但是在实际的电⼒系统中，由于⾮线性负载的影响，实际的电⽹电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电⼒输配电系统及附近的其它电⽓设备带来许多问题，因⽽就有必要采取措施限制其对电⽹和其它设备的影响。

随着电⼒电⼦技术的迅速发展，各种电⼒电⼦装置在电⼒系统、⼯业、交通、家庭等众多领域中的应⽤⽇益⼴泛，⼤量的⾮线性负载被引⼊电⽹，导致了⽇趋严重的谐波污染．电⽹谐波污染的根本原因在于电⼒电⼦装置的开关⼯作⽅式，引起⽹侧电流、电压波形的严重畸变．⽬前，随着功率半导体器件研制与⽣产⽔平的不断提⾼，各种新型电⼒电⼦变流装置不断涌现，特别是⽤于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善，为⼯业领域节能和改善⽣产⼯艺提供了⼗分⼴阔的应⽤前景．相关资料表明，电⼒电⼦装置⽣产量在未来的⼗年中将以每年不低于10％的速度递增，同时，由这类装置所产⽣的⾼谐谐波约占总谐波源的70％以上。

第十讲 三相桥整流电路的有源逆变工作状态➢逆变和整流的区别：控制角a 不同 ▪0<a < p /2 时，电路工作在整流状态 ▪π /2< a < π 时，电路工作在逆变状态图2-46 三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形➢可沿用整流的办法来处理逆变时有关波形与参数计算等各项问题 •把α > π /2时的控制角用π- α= β 表示，β 称为逆变角•而逆变角β和控制角α的计量方向相反，其大小自β =0的起始点向左方计量 ➢三相桥式电路工作于有源逆变状态时波形如图2-46所示 ➢有源逆变状态时各电量的计算：U d = -2.34U 2cos β = -1.35U 2L cos β （2-105）输出直流电流的平均值亦可用整流的公式，即➢每个晶闸管导通2p /3，故流过晶闸管的电流有效值为（忽略直流电流i d 的脉动）∑-=R E U I Md d dd VT I I I 577.03==从交流电源送到直流侧负载的有功功率为➢当逆变工作时，由于E M 为负值，故P d 一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。

在三相桥式电路中，变压器二次侧线电流的有效值为9.1.3 逆变失败与最小逆变角的限制➢逆变失败（逆变颠覆）——逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流1. 逆变失败的原因（1）触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相（2）晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通 （3）交流电源缺相或突然消失.（4）换相的裕量角不足，引起换相失败图2-47 交流侧电抗对逆变换相过程的影响➢ 换相重叠角的影响：当β >γ 时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。

如果β <γ 时（从图2-47右下角的波形中可清楚地看到），该通的晶闸管（VT 2）会关断，而应关断的晶闸管（VT 1）不能关断，最终导致逆变失败。