电力电子技术—三相可控整流
电力电子技术考前复习资料三相可控整流 (1)
需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲
可采用两种方法：一种是宽脉冲触发
另一种是双脉冲触发（常用）
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的触发
需保证同时导通 的2个晶闸管均 有脉冲 • 可采用两种方法： 一种是宽脉冲触 发 • 另一种是双脉冲 触发（常用）
u
u u u
增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化
三相 半波 可控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时波形分析
u2 a=30¡ uã
a
ub
uc
O uG
t
a=30时的波形
O ud O iVT
1
t t 1 t t
t
VT4 VT6 VT2 d2
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
O
t
iV T
1
O uV T
1
uab
uac
ub c ub a
uca
ucb
uab
uac
t
O
t
uab
uac
三相桥式全控整流电路电阻负载 a=0时晶闸管工作情况
时 段 I
VT1
II
VT1
III
VT3
IV
VT3
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
2.4 三相半波可控整流电路
电力电子技术第3章 三相可控整流电路
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
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
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。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
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。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
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°
27
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。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
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
电力电子技术课程设计--三相可控整流技术的工程应用
课程设计报告题目三相可控整流技术的工程应用学院名称电气信息学院专业班级 xxxxxxxxxxxxxxx学号 xxxxxxxxxx学生姓名 xxxxx指导教师 xxxxxxx2012年1月12日摘要电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路，不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。
因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义，这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环，而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。
关键词：电力电子三相桥式可控电路整流AbstractPower electronics technology has a very wide range of applications in the power system. It is estimated that in developed countries more than 60% of the electrical energy at least through the end-use of electricity, more than once device processing power electronic converters. Power system in the process leading to the modern power electronics technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave power electronics technology, the modernization of the electric power system is unthinkable.Rectifier circuit technology has very wide application in industrial production. Such as voltage variable speed DC power supply, electrolysis and electroplating DC power. The rectifying circuit is the AC power is converted to DC power circuit. Most of the rectifier circuit by the transformer, rectifier circuit, and filters. It has been widely used in the field of DC motor speed control, generator excitation regulator, electrolysis, electroplating.Rectifier circuit, especially the three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important and the most widely used application circuit in the power electronics technology is not only used in general industrial, is also widely used in the transportation, electric power systems, communication systems, energy systems and other fields. Comparative analysis and study of the three-phase bridge controlled rectifier circuit parameters and the different nature of the work load has great practical significance, this is not only an important part of the learning power electronic circuit theory and engineering practice The practical application of predictive and guiding role.Key words：Power electronic Three-phase bridge controlled circuit Rectifier目录摘要 (2)一.设计任务书 (5)二.设计说明 (6)2.1设计目的 (6)2.2作用 (6)2.3技术指标 (6)三.设计方案的选择 (7)3.1三相桥式可控整流电路原理 (7)3.2三相桥式可控整流电路原理图 (7)3.3三相桥式可控整流电路工作波形 (8)3.4总设计框图 (10)四.触发电路的设计 (11)五.保护电路的设计 (12)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)六.参数的计算 (14)七.器件选择清单 (15)八.三相桥式可控整流电路的工程应用 (16)九.心得体会 (16)参考文献 (17)一．设计任务书院系：xxxxxxxxx年级：xxxxxx专业班级：xxxxxxxxxx二．设计说明2.1设计目的合理运用所学知识，进行电力电子电路和系统设计的能力，理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
电力电子技术三相桥式全控整流及有源逆变电路实验报告
一、实验背景整流是指将交流电变换为直流电的变换，而将交流电变换为直流电的电路称为整流电路。
整流电路是四种变换电路中最基本的变换电路，应用非常广泛。
对于整流电路，当其带不同负载情况下，电路的工作情况不同。
此外，可控整流电路不仅可以工作在整流状态，即将交流电能变换为直流电能，还可以工作在逆变状态，即将直流电能变换为交流电能，称为有源逆变。
在工业中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路（Three Phase Full Bridge Converter），它是由两个三相半波可控整流电路发展而来。
该次试验即是针对三相桥式全控整流电路而展开的一些较为简单的学习与研究。
二、实验原理三相桥式全控整流及有源逆变该次实验连接电路图如下图所示整流有源逆变控制信号初始化约定：，，整流，，逆变，，临界注意事项：在接主电路过程中，晶闸管接入双刀双闸开关时一定要注意正负极必须正确匹配。
电容器用于吸收感性电流引起的干扰，使得示波器显示的波形更加标准、清晰。
双刀双掷开关在切换时主回路必须断电，否则很可能因切换时拉出电弧而损坏设备。
（一）整流电路1、整流的概念把交流电变换为直流电的变换称为整流（Rectifier），又叫AC-DC变换（AC-DC Converter）。
整流电路是一种把交流电源电压转换成所需的直流电压的电路。
AC-DC变换的功率流向是双向的，功率流向由交流电源流向负载的变换称之为“整流”，功率流向由负载流向交流电源的变换称之为“有源逆变”。
采用晶闸管作为整流电路的主控器件，通过对晶闸管触发相位的控制从而达到控制输出直流电压的目的，这样的电路称之为相控整流电路。
2、整流电路的分类（1）按电路结构分类①半波整流电路：半波整流电路中每根电源进线流过单方向电流，又称为零式整流电路或单拍整流电路。
②全波整流电路：全波整流电路中每根电源进线流过双方向电流，又称为桥式整流电路或双拍整流电路。
（2）按电源相数分类①单相整流电路：又分为单脉波整流电路和双脉波整流电路。
三相可控整流技术
摘要可控整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。
整流器的输入端一般接在交流电网上。
为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。
由晶闸管等组成的可控整流主电路，其输出端的负载，可以是电阻性负载（如电炉，电热器，电焊机，和白炽灯等）、大电感性负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）以及反电动势负载（如直流电动机的电枢反电动势，充电状态下的蓄电池等）。
以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。
为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
该系统以可控硅三相桥式全控整流电路构成系统的主电路，根据三相桥式全控整流电路对触发电路的要求，采用同步信号为锯齿波的触发电路，设计时采用恒流源充电，输出为双窄脉冲(也可为单窄脉冲)，脉冲宽度在8°左右。
本触发电路分成三个基本环节：同步电压形成、移相控制、脉冲形成和输出。
此外，还有双窄脉冲形成环节。
同时考虑了保护电路和缓冲电路，通过参数计算对晶闸管进行了选型，也对直流电动机进行了简单的介绍。
关键词可控整流晶闸管触发电路缓冲电路目录前言 (9)第1章主电路设计 (10)1.1 主电路的选取方案 (10)1.2 工作原理 (10)1.3 对触发脉冲的要求 (11)第2章主电路元件选择 (13)第3章整流变压器额定参数计算 (15)3.1 二次相电压U2 (15)3.2 一次与二次额定电流及容量计算 (16)第4章平波电抗器电感的计算 (18)第5章触发电路的设计 (19)5.1 形成与脉冲放大环节 (20)5.2 锯齿波形成与脉冲移相环节 (21)5.3 同步信号与主回路的相位关系 (23)5.4 脉冲形成和放大 (23)第6章驱动电路与保护电路的设计 (25)6.1 电力电子器件驱动电路概述 (25)6.2 典型全控型器件的驱动电路 (25)6.3 电力电子器件的保护 (26)第7章缓冲电路的设计 (28)第8章直流电机的构造及工作原理 (31)8.1 直流电动机的构造 (31)8.2 直流电机的工作原理 (32)第9章总结 (33)参考文献 (35)前言当今，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，而自动调速控制系统的应用在现代化生产中起着尤为重要的作用，直流调速系统是自动控制系统的主要形式。
电力电子技术三相可控整流电路
2. 2 三相可控整流电路
电力电子技术
虽然单相可控整流电路具有线路简单，维护、调试方便等优点，但
输出整流电压脉动大，又会影响三相交流电网的平衡。因此，当负载容 量较大（一般指4KW以上），要求的直流电压脉动较小时，通常采用 三相可控整流电路。
先重点介绍三相半波可控整流电路不同负载时的组成、工作原理 、波形分析、电路各电量的计算等，然后再介绍三相桥式全控整流电 路。
电力电子技术
整流电路
电力电子技术
三相半波可控整流电路小结：
不论是共阴极还是共阳极接法的电路，都只用了三只晶闸管，所以接线都 较简单，相对单相输出脉动小，基波150Hz。 变压器绕组利用率较低，每相的二次侧绕组一周期最多工作120°。 变压器绕组中的电流（波形与相连的晶闸管的电流波形一样）是单方向 的，因此也会存在铁心的直流磁化现象。
电力电子技术
导通时间比整 流 电 路 α=0°时推迟了 不同α角时的输出波形 30°
电力电子技术
ud波形出现了 零点,是一临
界情况
正负各120°的 对称的波形。
VT1 导通
电阻性负载，只 要α≤60° ， ud和id 的波形就
是连续的。
VT4导 通
30 °
VT1 导通
整流电路
当α＞60°时ud
的波形就出现断 续 了,每个线电 压输出小于60°
u2过零时，VT1不关断，直到VT3的脉冲到来，才换流，由VT3导 通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断——ud波形中出现 负的部分
➢ 阻感负载时的移相范围为90
三. 反电动势负载
整流电路
四. 共阳极三相半波可控整流电路
对于螺栓式的晶闸管来说，可以将晶 闸管的阳极固定在同一块大散热器上 ，散热效果好，安装方便。此电路的 触发电路不能再像共阴极电路的触发 电路那样，引出公共的一条接阴极的 线，而且输出脉冲变压器二次侧绕组 也不能有公共线，这就给调试和使用 带来了不便。
第3章三相可控整流电路
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有：
U d
1
2
3
a 6
2U 2
sin
wtd (wt )
32
2
U2
1
cos(
6
a )
0.6751
cos(
6
a )
(3-2)
3.1 三相半波可控整流电路
Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。
1.2 1.17
0.8
Ud/U2
0.4
1
3
2
0 30 60 90 120 150 a/(°)
图3-4 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 3－电阻电感负载
3.1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为
Id
Ud R
（3-3）
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，
即
URM 2 3U2 6U2 2.45U2 （3-4）
晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即
U FM 2U 2
（3-5）
3.1 三相半波可控整流电路
2）阻感负载
特点：阻感负载，L值很大， u
u
a
u
u
b
c
id波形基本平直。
d
a≤30时：整流电压波形与 O a
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路 工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流 波形均相同。
仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：
电力电子技术可控流电路三相半波-精品文档
一.电阻性负载 (一)波形 1.控制角α=0(相当于三个整流管情况)
共阴极电路：相电压最高则导通, 其余两相上的整流管承受反压而 截止 ud波形为三相相电压的包络线， 每相序每管依次导通120度 二极管换相时刻（三相相电压正 半周波形的交点）为自然换相点， 是各相晶闸管能触发导通的最早 时刻，将其作为计算各晶闸管触 发角a的起点，即a =0
19
三相半波可控整流电路
控制特性
Ud/U2与a成余弦关系
1.2 1.17
Ud/U2
0.8 0.4 2 0 30 60 90 ) /(° 120 150 1
Ud Ud0 cos( ) Ud0 1.17 U2
三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 20
三相半波可控整流电路
二、电感性负载
晶闸管电流额值计算
变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
o 120 1 2 I I I I 0 . 577 I 2 VT d d o d 360 3
晶闸管的额定电流为
I VT I 0 . 368 I VT (AV) d 1 . 57
21
三相半波可控整流电路
晶闸管电压额值计算
整流电压平均值的计算
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小
1 3 2 U 2 U sin td ( t ) U 1 cos( ) 0 . 675 1 cos( ) d 2 2 2 2 6 6 6 3
晶闸管电流平均值
轮流导通，所以平均值为负载的三分之一
I tav
Id 3
8
三相半波可控整流电路
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
O ud
t
负载电流处于
连续和断续之间的
O iVT1
t1
t
临界状态
O uVT1 uac
t
O
t
uab
uac
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时定量分析
a≤30时，负载电流连续，有
u2 a=30u¡ãa ub uc
1
Ud 2
5 a 6 a
2U2 sin td(t)
O
t
6
3
36
2
U2
cosa
➢ 由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，
其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等 于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极 间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即
U DM 2U 2
电阻负载时a角的移相范围为150
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
➢ 特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直 ➢ a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同 ➢ a >30时
uOd
t
电阻负载，a =60时的波形
O
t
iVT
1
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时定量分析
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，
U d
1
2
a
2U2 sin td (t)
6
3
u2 a=60u¡ãa ub uc
32
2
U2
1
cos(
6
a )
0.675 1
cos(
6
a)Βιβλιοθήκη OtuG➢ 编号：1、3、5，
2管同时4通、形6、成2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
VT1 VT3 VT5 d1
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
2.4 三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路 ——三相可控整流电路的特点
可减少直流电压的脉动，不致 引起三相电源的负载不平衡。
段线电压
➢第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压
➢增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化
三相 半波 可控 整流 电路 电阻 负载
a=0
时的 波形
三相半波可控整流电路
——电阻负载a =30时波形分析
u2 a=30u¡ãa ub
uc
O
t
uG
➢a=30时的波形
IVT
1
2
6
a
2U
2 sin R
t
2
d
(t
)
uOd
t
U2 R
1
2
5
6
a
3 4
COS
2a
1 4
SIN2a
O iVT1
t
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载定量分析
➢ 负载电流平均值为
Id
Ud R
晶闸管轮流导通，故流过它的电流平均值为
IdVT
Id 3
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压 峰值，即 U RM 2 3U 2 6U 2 2.45U 2
1.17U2
cosa
uG O
当a=0时，Ud最大 : Ud Ud0 1.17U2
ud
t
O iVT1
t1
t
I2 IVT
1
2
5 a 6 a 6
2U
2s R
in
t
2
d
(t
)
O uVT1 uac
t
U2 R
1
2
2
3
3 2
COS
2a
O
t
uab
uac
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
避免变压器直流磁化，提高变压器的利用率
三相桥式全控整流电路 ——三相桥式全控整流电路的结构
➢ 应用最为广泛
➢ 共 阴 极 组 —— 阴 极 连接在一起的3个晶 闸 管 （ VT1 ， VT3 ， VT5）
➢ 共 阳 极 组 —— 阳 极 连接在一起的3个晶 闸 管 （ VT4 ， VT6 ， VT2）
➢ 二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触
发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角a 的起点，即a =0
.
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =0时工作原理分析
➢以变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形为例： ➢晶闸管的电压波形，由3段组成：
➢第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0 ➢第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一
➢ 假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波 不可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应 的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断， 输出整流电压即为该相的相电压
一周期中，在wt1~wt2期间，VD1导通，ud=ua 在wt2~wt3期间， VD2导通，ud=ub 在wt3~ wt4期间，VD3导通，ud=uc
➢u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，
才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1
施加反压使其关断——ud波形中出现负的部
分 ➢ 阻感负载时的移相范围为90
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
a=60时的波形
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
➢ 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I2 IVT
1
0.5
0
-0.5
-1
X: 91 Y: -1.485
-1.5
-2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2.5 三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路 ——三相桥式全控整流电路的形成
三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳 极接法共用变压器，并向一个负载供电，同 时去掉零线后的一种电路拓扑结构。
在大容量设备里边得到应用。
三相半波可控整流电路是最基 本的。
三相半波可控整流电路 ——电阻负载
➢电路的特点：
➢变压器二次侧接成星形得到零 线，而一次侧接成三角形避免3 次谐波流入电网 ➢三个晶闸管分别接入a、b、c 三相电源，其阴极连接在一 起——共阴极接法
三相半波可控整流电路 ——电阻负载工作原理分析
1 3
Id
0.577
Id
➢ 晶闸管的电流的平均值为
I dVT
Id 3
➢ 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电 压峰值
UFM URM 2.45U2
三相半波可控整流电路 ——三相半波可控整流的特点
➢相对于单相整流电路，波 形平直；三相负载平衡。
➢其变压器二次电流中含有 直流分量；每相只有1/3周 期导电，变压器利用率低。
u2 a=60u¡ãa ub
uc
O
t
➢a >30时的 波形
负载电流断续，晶闸
uG
管导通角小于120
uOd
t
电阻负载，a =60时的波形
O
t
iVT
1
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
u2 a=60u¡ãa ub
uc
O
t
➢a >30时的 波形
负载电流断续，晶闸
uG
管导通角小于120