三相桥式相控整流电路性能研究

《三相桥式相控整流电路性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验三十三相桥式相控整流电路性能研究一、实验原理1.相控整流由于晶闸管电压和电流等级相对于全控器件而言非常大，能实现较大容量的整流变换，所以目前晶闸管相控整流依然是应用比较广泛的一种传统整流方式。相控整流是在晶闸管承受正向电压时，通过控制其触发脉冲相对于承受的交流电源电压的相位（即控制角），来控制其导通时间，在整流电路的输出端得到脉动的整流电压。改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角的大小，使输出整流平均电压发生改变，获得所需要的整流电压值，就称为“相控”。相控整流有多种形式：单相桥式、三相半波、三相桥式，以及其它拓扑形式

2、。无论何种形式的相控整流，它们的输出都是随控制角的增大而脉动加大的脉动直流电压，只是脉动程度不同而已。输出的脉动电压是周期性的非正弦电压，其中高次谐波成分非常丰富，尤其是较低次的谐波幅值比较高，使电源电压产生严重畸变；同时基于相控方式的整流还存在相移功率因数问题。波形畸变和相移两方面的因素，使相控直流电路的功率因数较低。这是应用中必须考虑和注意改善的问题。三相桥式相控整流主电路拓扑见图30-1。图30-1三相桥式全控整流主电路2.相控整流电路中晶闸管的触发要求图30-1所示三相桥式相控整流电路中，六个晶闸管T1～T6需要六

3、个相差60的触发脉冲电流i～i驱动，这六个触发脉冲电流必须与晶闸管T1～T6承受的交流电压G1G6严格同步。图30-2(a)示出移相控制角0时所必须的六个触发电流相位。当0时，六个触发脉冲电流应从0时的自然换向点1,2,3,4,5,6位置后移一个角，响应波形见图30-2(b)～(d)。为了确保晶闸管能被可靠地触发导通，触发电流i必须有足够大的幅值G和脉冲宽度。此外,在三相全控整流电路中，任何时刻都必须有两个晶闸管（上、下各一个晶闸管）同时被触发导通。00(a)α＝0(b)α＝3000(c)α＝60(d)α＝90图

4、30-2三相全桥相控整流阻性负载时的控制角及对应波形多数负载为RL负载或反电势、电阻、电感负载，负载中的电感通常会使电流iD连续。当电感值大到以致负载电路时间常数远大于电流脉动周期6TS时，可忽略iD的脉动，看作恒值电流iD。2负载电流连续且α≤60°时整流电压vD波形、整流电压平均值VD与电阻负载时的情况相同，但是电流不同。[1]触发控制控制角与整流直流输出电压平均值V的关系为：D32VVcosVcos(30-1)DlD0式中，V为线电压有效值。l当0时，VV；=0～90时，V为正，电路在相控整流工况下

5、运行；当DD0D增大到超过90时，V为负值，绝对值增大，这时若直流侧接有直流电源，则可在有D源逆变工况下运行，将直流电能变为交流电能反送回交流电网。有关内容和计算参见文献[1]。3.相控整流电路中触发脉冲的实现根据晶闸管相控整流和触发脉冲的要求，触发晶闸管的脉冲需要严格和晶闸管两端电压同步，即需要在晶闸管承受正向电压时送给其触发脉冲；脉冲需按照输出电压的数值要求延迟角；脉冲需要足够的幅值和宽度。相控整流触发电路的同步脉冲可采用小功率同步变压器检测晶闸管此时电压相位，通过一定的检测控制电路变成触发脉冲送给晶闸管。这样需要的同

6、步变压器数量较多，也较占体积重量。现代控制中，大都采用单片机检测晶闸管交流电压过零点，根据输出电压数值的要求（给定值或称期望值）计算出相应的移相延迟控制角对应的时间，以此去形成脉冲控制晶闸管。这样的数字检测和控制电路已经非常成熟。本实验采用与功率晶闸管集成于一体的数字检测与脉冲控制。学生可以直接采用该模块和电路完成实验，也可以根据自己的兴趣和思路，设计相应的脉冲同步和形成电路（如同步变压器方法，单片机检测与控制等数字方法）完成实验。4.实验电路中的三相晶闸管整流功率模块原理简介综合实验装置中使用的晶闸管为三相晶闸管整流智能控

7、制功率模块，采用了全数字移相触发集成电路，因此不需要庞大复杂的相位检测变压器组。控制电路与晶闸管主电路集成于一体后，使模块具备了强大的功率调控功能。模块输出对称性高，无直流分量。大规格模块具有过热、过流、缺相保护功能。触发控制电路、主电路与导热底板相互隔离，导热底板不带电，介电强度≥2500V（RMS），保证人身安全。适用于阻性和感性负载。(1)模块型号、规格3MJYS-QKZL-30（30A/450V）(2)三相晶闸管整流智能控制功率模块的内部电路及接线端功能示意图图30-3实验挂箱A2的三相整流模块电路及接线端示意图三相晶

8、闸管整流智能控制功率模块的内部电路及接线端功能示意图如图30-3所示。图中，圆圈标示的接线端分别接输入三相交流电源电压和输出直流，而虚线内的控制电路引线则通过插座引出，分别接入控制电源(DC12V和GND)和控制信号(CON和ECON)。该智能模块已经装入实验装置挂箱A2内，