三相全控桥式整流电路

三相桥式全控整流电路及工作原理
三相桥式全控整流电路是一种常用的电力电子变换电路,广泛应用于交流调速、直流传动、直流无刷电机等领域。

它具有输出电压可调、功率因数可控和双向传输功率等特点。

1. 电路结构
三相桥式全控整流电路由六个可控硅整流器()组成,三个正并联,另外三个反并联。

每个可控硅整流器的阳极与交流电源的一相相连,阴极与负载相连。

整流器的栅极连接到相应的脉冲发生电路,用于控制导通时间。

2. 工作原理
在每个周期内,三相交流电源的三相电压有两相电压大于另一相电压。

整流电路利用这一特性,使两相较高电压的可控硅整流器导通,从而将这两相电压的正半周经整流器输出到负载。

通过控制每个整流器的导通时间,可以调节输出电压的幅值和相位。

当某一相电压达到最大值时,该相的两个整流器将导通。

随着时间推移,其他两相电压将超过该相电压,相应的整流器也将导通。

如此循环,每个整流器在每个周期内均有一段导通时间。

通过调节每个整流器的导通时间,即控制脉冲发生电路对栅极施加脉冲的时间,可以控制输出电压的幅值。

同时,还可以改变脉冲施加的相位角,从而控制功率因数。

3. 特点
(1) 输出电压可连续调节
(2) 功率因数可控
(3) 双向传输功率
(4) 电路结构相对简单
三相桥式全控整流电路通过控制整流器的导通时间和相位,可以实现对输出电压和功率因数的精确控制,是一种非常重要和实用的电力电子变换电路。

8.2.6 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路相当于一组共阴极的三相半波和一组共阳极的三相半波可控整流电路串联起来构成的。

习惯上将晶闸管按照其导通顺序编号，共阴极的一组为VT1、VT3和VT5，共阳极的一组为VT2、VT4和VT6。

其电路如图8.22所示图8.22 三相桥式电阻性负载全控整流电路对于图8.22的电路，可以像分析三相半波可控整流电路一样，先分析若是不可控整流电路的情况，即把晶闸管都换成二极管，这种情况相当于可控整流电路的时的情况。

即要求共阴极的一组晶闸管要在自然换相点1、3、5点换相，而共阳极的一组晶闸管则会在自然换相点2、4、6点换相。

因此，对于可控整流电路，就要求触发电路在三相电源相电压正半周的1、3、5点的位臵给晶闸管VT1、VT3和VT5送出触发脉冲，而在三相电源相电压负半周的2、4、6点的位臵给晶闸管VT2、VT4和VT6送出触发脉冲，且在任意时刻共阴极组和共阳极组的晶闸管中都各有一只晶闸管导通，这样在负载中才能有电流通过，负载上得到的电压是某一线电压。

其波形如图8.23所示。

为便于分析，可以将一个周期分成6个区间，每个区间图8.23 三相桥式电阻性负载a=0°时波形区间，u相电位最高，在时刻，即对于共阴极组的u 相晶闸管VT1的的时刻，给其加触发脉冲，VT1满足其导通的两个条件，同时假设此时共阳极组阴极电位最低的晶闸管VT6已导通，这样就形成了由电源u相经VT1、负载及VT6回电源v相的一条电流回路。

若假设电流流出绕组的方向为正，则此时u相绕组的电流为正，v相绕组上的电流为负。

在负载电阻上就得到了整流后的直流输出电压，且，为三相交流电源的线电压之一。

过后到时刻，进入区间，这时u相相电压仍是最高，但对于共阳极组的晶闸管来说，由于w相相电压为最负，即VT2的阴极电位将变得最低。

所以在自然换相点２点，即时，给晶闸管VT2加触发脉冲，使其导通，同时由于VT2的导通，使VT6承受了反向的线电压而关断了。

三相桥式全控整流电路实验结论一、电路结构与工作原理三相桥式全控整流电路由三相交流电源、三相全控桥、负载电阻以及触发脉冲源等部分组成。

其工作原理基于三相全控桥的工作原理，通过控制触发脉冲的相位来控制整流输出的电压大小和方向。

二、触发脉冲与控制方式本实验采用脉冲变压器触发方式，通过调节触发脉冲的相位来控制整流输出的电压大小和方向。

控制方式采用移相控制方式，通过调节控制电压的大小和极性来控制触发脉冲的相位。

三、输出电压与负载特性实验结果表明，随着控制电压的增大，整流输出电压增大，当控制电压达到一定值时，整流输出电压达到最大值。

当负载电阻增大时，整流输出电压减小，当负载电阻达到无穷大时，整流输出电压达到最小值。

四、功率因数与谐波分析实验结果表明，采用三相桥式全控整流电路可以有效地提高功率因数，减小谐波对电网的影响。

但是，当整流输出电压增大时，谐波电流也会相应增大，因此需要对谐波进行抑制。

五、电路参数设计与优化为了提高三相桥式全控整流电路的性能，需要对电路参数进行设计与优化。

实验结果表明，触发脉冲的频率和移相角是影响整流输出电压大小和稳定性的关键因素。

因此，在参数设计时需要重点考虑这些因素。

同时，为了减小谐波对电网的影响，需要选择合适的滤波器参数。

六、实验结果对比与分析通过对不同控制方式下的实验结果进行对比与分析，可以发现采用移相控制方式可以有效提高整流输出电压的稳定性和调节速度。

同时，采用脉冲变压器触发方式可以有效减小整流输出电压的脉动和噪声。

七、电路性能评估与改进建议根据实验结果，可以对三相桥式全控整流电路的性能进行评估。

本实验中，采用了以下指标进行评估：整流输出电压的大小和稳定性、功率因数、谐波含量以及调节速度等。

通过对这些指标进行分析，可以发现该电路具有以下优点：可以实现对交流电源的整流作用；可以提高功率因数；可以实现对整流输出电压的快速调节等。

但是也存在一些不足之处，例如触发脉冲的脉动和噪声较大等问题。

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;。

实验七 三相桥式全控整流电路实验一、实验目的了解三相桥式全控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载，电阻电感性负载，反电动势负载时的工作情况。

二、实验所需挂件及附件1. 电源控制屏2. 三相晶闸管触发电路3. 双踪示波器，万用表4. 晶闸管主电路5. 可调电阻，电感等三、实验原理1、电阻性负载图7-1 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）及o 0=α波形阴极连接在一起的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。

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。

晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

o 0=α表示各晶闸管从其自然换相点开始触发，得到的输出电压波形为其线电压的包络线。

图7-2 三相桥式全控整流电路（电阻性负载）o 30=α时波形从图可以看出，当o 60≤α时，u d 波形连续，对于电阻负载，i d 波形与u d 波形形状一样，也连续，每管工作120︒ ，每间隔60︒有一管换流。

60︒为波形连续和不连续的分界点。

α>60︒，由于对应线电压的过零变负，非同一相的共阴极组和共阳极晶闸管串联承受负压而关断，此时输出电压电流为零。

负载电流断续，各晶闸管导通角小于120︒。

晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：时段I II III IV V VI 共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压u du α -u b=u abu α -u c=u αcu b –u c=u bcu b –u a=u bau c –u a=u cau c –u b=u cb三相桥式全控整流电路的特点：（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。

三相桥式全控整流电路原理
三相桥式全控整流电路是一种常见的电力电路，用于将交流电转换为直流电。

它由三相电源、桥式整流器和触发电路组成。

在这个电路中，三相电源提供三相交流电信号。

每个相位的电源通过对应的触发电路来控制桥式整流器中的开关管。

桥式整流器由四个二极管或四个可控硅组成，用于将交流电转换为直流电。

桥式整流器中的四个二极管或可控硅可以分为两组，每组包含两个，并组成两个反并联的三电平桥。

每个桥臂的两个二极管或可控硅是反并联的，一个被称为正半周期控制，一个被称为负半周期控制。

在每个半周期中，根据触发电路提供的触发信号，分别对两个桥臂的二极管或可控硅进行开通或关断操作。

这样，在每个半周期内，只有一个桥臂是开通的，而另一个桥臂是关断的。

这种控制方式使得整流器输出的电流为激励波（落在功率电网电压曲线之下）。

通过控制开通和关断时间，可以实现对输出电流的调节。

通过改变开通角和关断角，可以改变输出电流的平均值和有效值。

从而实现对输出功率的控制。

总之，三相桥式全控整流电路通过桥式整流器和触发电路的配合控制，将三相交流电转换为直流电，并能够通过调节开通和
关断时间来实现对输出电流的调节。

这种电路广泛应用于工业领域，如直流电机驱动、电力电子器件等。