电力电子技术第3章 三相可控整流电路

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第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
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图 3.9 三相桥式全控整流电路
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图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
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图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
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图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
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图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
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图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
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一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
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图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
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图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
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图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
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一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
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由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
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当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
晶闸管电流有效值
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续流管平均电流
续流管电流有效值
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３．反电势负载 串联平波电抗器的电动机负载就是一种反电势 负载。当电感 L足够大时，id 波形近似一条直线， ud 波形及计算与大电感负载时一样。
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图 3.3 三相半波整流电路电阻 负载当 α >30°时的波形
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当 α≤30°时，输出直流电压平均值 Ud 为
当 30°<α≤150°时，ud、id 波形断续，如图 3.3所示，θ =150°-α。可求得
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流过每个晶闸管的平均电流 IdV为 根据电流有效值的定义，不难推导出流过晶闸 管电流有效值的计算公式
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图 3.3 是 α >30°时波形，设 VT3 已工作，输 出电压为 uc。当 uc 过零变负时，VT3即关断。此 时 VT1 虽承受正向电压，但因其触发脉冲 ug1尚未 到来，故不能导通。此后，直到 ug1到来的一段时 间内，各相都导通，输出电压电流都为零。当 ug1 到来时，VT1 导通，输出电压为 ua。依次循环。
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图 3.13 三相全控桥大电感负载 α =90°时的大电压波形
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第三节
三相半控桥式整流电路
三相半控桥式整流电路比三相全控桥更简单、 经济，而带电阻性负载时性能并不比全控桥差。所 以多用在中等容量或不要求可逆拖动的电力装置中 。电路如图 3.14（a）所示。它是把全控桥中共阳 极组的 3个晶闸管换成整流二极管，因此它具有可 控和不可控两者的特性。
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二、大电感负载 大电感负载电路如图 3.4（ a）所示。
图 3. 4 三相半波大电感负载电路及波形
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Ud 可由 ud 波形从π /6 +α至 5π /6 +α 内积分 求得
负载电流平均值
流过晶闸管的电流平均值与有效值为
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三相半波可控整流电路大电感负载，接续流管 时电压电流波形如图 3.5 所示。
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由图 3.15所示电压瞬时方向可得如下关系， 从第一组星形电路看负载电压
ud 波形如图 3.16（a）中粗黑线所示。α =0时 ，输出电压平均值 Ud 为
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图 3.17画出了 α =30°、α =60°、α =90° 时的 ud 波形。电阻负载，当 α≤60°时，ud 波形 连续，输出电压平均值 当 α >60°时，ud 波形断续（ud 不出现负值 ）可求得
流过续流二极管的电流平均值和有效值
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第四节
大容量可控整流主电路的接线型式及特点
在工业生产中，如拖动轧机的晶闸管电动机系 统，功率达数千千瓦。电解、电镀等又常需要电压 低至几十伏，电流高达数千安至数万安的可调直流 电源，这些都需要大容量可控整流装置。在大容量 可控整流装置中，如果要求高电压小电流则会遇到 晶闸管串联的均压问题；如果要求低电压大电流又 会遇到晶闸管并联的均流问题。
到 ωt4 时，VT3 被触发导通，输出电压为 uba 直到 uba降到零时关断。平均电压为
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二、大电感负载 三相半控桥与单相半控桥一样，因桥路内二极 管有自然续流问题，所以在电感负载时 ud波形和 Ud 计算公式与电阻性负载时一样。
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流过晶闸管、整流二极管和续流管的电流计算 公式与三相半波相似，流过晶闸管和整流二极管的 电流平均值和有效值
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图 3.6 三相半波串电感的反电势负载波形
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图 3.7 三相半波共阳极可控整流电路及波形
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四、共阳极整流电路 图 3.7（ a）所示电路为将 3 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。大电感负载时，Ud 的计算公式为
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图 3.8 共用变压器共阴极和共阳极 可控整流电路及波形
第3章 三相可控整流电路
内容提要 负载容量较大时（4kW 以上）一般都要用三相整流电 路，因为它具有电压脉动较小，控制滞后时间短，脉动频率 较高，三相平衡等优点。三相可控整流电路类型很多，本章 将介绍三相半波，三相全控桥，三相半控桥，双反星形等整 流电路。但三相半波可控整流电路是最基本的形式，其余电 路都可看做是三相半波电路以不同方式串联或并联组成的， 所以将重点介绍。
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第一节 三相半波可控整流电路 一、电阻性负载 三相半波又称三相零式，电路如图3.1（a）所 示。图中 T 是整流变压器，也可直接由三相四线 电源供电。3 只晶闸管的阴极连在一起，称为共阴 极接法，这对触发电路有公共线者连接比较方便， 所以得到广泛应用。
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图 3.1 三相半波可控整流电路电阻 负载 α =0°时波形图