电力电子三相桥式全控整流电路的设计

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1、电力电子技术设计三相桥式全控整流电路的设计1主电路的设计与原理说明1.1主电路图的确定图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－VT

2、6。此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续。其原理如图1所示。1.2主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的三个晶闸管，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。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

3、点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析的波形时，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，整流输出电压为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压15电力电子技术设计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。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的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压波形为线电压在

4、正半周的包络线。由于负载端所接的电感值无限大，会对变化的电流有抵抗作用，从而使得负载电流几乎为一条直线。其电路工作波形如图2所示。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，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1可见，6个晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。图2带阻感负载α=0o时的波形表1三相桥式全控整流电路电阻负载α=0o时晶闸管工作情况时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ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

5、dua-ubua-ucub-ucub-uauc-uauc-ub=uab=uac=ubc=uba=uca=ucb15电力电子技术设计图3α=30o时的波形当触发角α改变时，电路的工作情况将发生变化。当α=时，从角开始把一个周期等分为6段，每段为与α＝时的情况相比，一周期中波形仍由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,组成的每一段线电压因此推迟，平均值降低。图3中给出了变压器二次侧a相电流  的波形，该波形的特点是，在VT1处于通态的120o期间，为正，由于大电感的作用，波形的形状近似为一条直线，在VT4处于通态的12

6、0o期间，波形的形状也近似为一条直线，但为负值。图4α＝90o时的波形当α=时，电路工作情况仍可对照表1分析。波形中每段线电压的波形继续向后移，平均值继续降低，时出现了为零的点。由以上分析可见，当时，波形连续。对于带大电感的反电动势，波形由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当时，如时电阻负载情况下的工作波形如图4所示，平均值继续降低，由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使得的值出现负值，当电感足够大时，中正负面积基本相等，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角的移相范围为。15电力电子技术设计2触发电路的设计2.1触发电路的脉冲类型对于三

7、相桥式全控整流电路，在其合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路在正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。为此，可采用两种方法：一种是使脉冲宽度大于（一般取～），称为宽脉冲触发；另一种方法是，在触发某个晶闸管的同时，给前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差，脉宽一般为～，称为双脉冲触发。双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。宽脉冲触发电路虽可少输出一半脉冲，但为了不使脉冲变压饱和，需将铁心体积做得较大，绕组匝数较多，导致漏感增大，脉冲前沿不够陡。因此，常用的是双脉冲触发。2.2常用的集成触发电路常