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。
三相桥式全控整流电路
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的原理(一)
三相桥式全控整流电路的原理(一)三相桥式全控整流电路简介三相桥式全控整流电路是一种常用于工业领域的电路，用于将交流电转换为直流电。
本文将介绍该电路的原理和工作方式。
电路组成三相桥式全控整流电路由以下几个部分组成： - 三相交流电源 - 三相桥式整流器 - 控制电路原理1.三相交流电源–三相交流电源是整个电路的输入来源，通常为三相交流电网或发电机输出的电流。
–交流电源的频率和电压大小会直接影响到整流器的输出。
2.三相桥式整流器–三相桥式整流器由六个控制可控硅（thyristor）组成，分为三相正半桥和负半桥。
–当正半桥中的可控硅导通时，负半桥中相应的可控硅会导通，从而实现了交流电到直流电的转换。
3.控制电路–控制电路是整个电路的大脑，负责对可控硅的触发和控制。
–控制电路通常由微控制器或其他逻辑控制芯片实现，根据输入信号对可控硅进行触发和控制。
–控制电路要根据交流电源的频率和电压变化来调整可控硅的触发时机，以确保整流器输出的直流电压稳定。
工作方式1.首先，三相交流电源提供输入电流，通过正半桥和负半桥中的可控硅进行整流，无论输入电压是正半周的正弦波还是负半周的正弦波，都会被转换成单向的直流电。
2.控制电路根据输入电压的变化情况，对可控硅进行触发和控制，确保输出的直流电压稳定。
3.最后，整流器的输出连接到负载上，供给电路所需的直流电源。
应用领域三相桥式全控整流电路广泛应用于工业领域，特别适合需要稳定和高负载的设备。
例如： - 运输领域的电车、火车 - 电力系统中的变流器 - 工厂中的直流电机控制系统结论三相桥式全控整流电路是一种重要的电路，通过将交流电转换为直流电，为各种设备提供稳定和高效的直流电源。
深入了解和掌握该电路的原理对于电气工程师和电路设计人员来说是必要的。
继续深入解释：三相桥式整流器的工作原理三相桥式整流器中的可控硅起到一个开关的作用，控制电流什么时候通过。
整流器通过改变可控硅的导通和封锁来实现电流的流动和截断。
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。
三相桥式全控整流电路带电阻负载=时的波形
1
ua u2 = 0° ud 1
ub
uc
1. 带电阻负载时的工作情况 1) α =0时的情况 对于共阴极阻的 3 个晶闸 管，阳极所接交流电压值 最大的一个导通； 对于共阳极组的 3 个晶闸 管，阴极所接交流电压值 最低（或者说负得最多） 的导通； 任意时刻共阳极组和共阴 极组中各有 1 个 SCR 处于 导通状态。其余的 SCR 均 处于关断状态。 触发角 α 的起点，仍然是 从自然换相点开始计算， 注意正负方向均有自然换 相点。
13
u2 u d1 O u d2 u 2L ud
= 0° u a t1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc
ub
uc
t
Ⅳ u ba Ⅴ u ca uⅥ cb u ab u ac
O
t
i VT
1 1
O u VT
u ab
u ac
u bc
u ba
u ca
u cb
u ab
u ac
t
O
t
u ab
☞对触发脉冲的要求 √6个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序， 相位依次差60 。 √共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极 组VT4、VT6、VT2也依次差120 。 √同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6， VT5与VT2，脉冲相差180 。
图3-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载=60时的波形 16
三相桥式全控整流电路
12
三、定量分析
➢ 4. 整流变压器视在功率计算
➢ 1). 流过整流变压器二次侧的电流在前面已经算得:
i
I
d
2π/3
0
π
2π/3
2π
ωt
TR二次侧电流有效值： TR二次侧电压有效值：
I2
2 3 Id
0.816Id
U2
Ud 2.34
TR二次侧视在功率：
S2
3U 2I2
3
Ud 2.34
0.816
I
O
id O iVT1 O
t
t
t t
返回
22
图-7
三相桥式全控整流电路
带阻感负载a=30时的波形
ud1 = 30°ua
ub
uc
O ud2 ud
t1
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ⅣⅤⅥ ubc uba uca ucb uab uac
O
id O ia O
t
t
t t
返回
23
三相桥式整流电路
图-8
带阻感负载，a=90时的波形
14
四、归纳比较
2. 全控器件也可组成可控整流电路
超前相角控制的波形不同于滞后 相角控制区别：前者的控制角α由自 然换相点向左计算；后者的控制角α 由自然换相点向右计算。六只晶体管 工作顺序与负载电压关系与晶闸管相 同。
整流变压器二次侧绕组相电流iU 基波电流ia１超前于电源相电压uU一 个Ф角（Ф＝α），实现了超前相角
= 90°
ud1
ub
uc
ua
O
ud2 ud
t1
uab
ⅠⅡ uac ubc
ⅢⅣ uba uca
三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路⽬录摘要 (1)1 概述 (2)2 三项桥式全控整流电路 (3)2.1电阻性负载 (3)2.1.1 ⼯作原理 (3)2.2 感性负载 (5)2.2.1 原理 (5)3仿真 (7)3.1 MATLAB 介绍 (7)3.2 电路仿真模型建⽴和参数设置 (8)3.2.1 三相桥式全控整流电路的分析 (8)3.3三相桥式整流电路的仿真 (8)3.3.1 带阻感性负载的仿真 (8)3.4 仿真设置及仿真结果 (14)3.5 带阻感性负载三相桥式全控整流电路的仿真分析 (15)3.6 纯电阻负载三相桥式全控整流电路的仿真 (18)⼩结 (19)参考⽂献 (20)带电阻负载的三相桥式全控整流电路设计摘要整流电路就是把交流电能转换成直流电能的电路。
⼤多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。
它在直流电机的调速、发电机的激励调节电解、电镀等领域得到⼴泛应⽤。
整流电路主要有主电路、滤波器、变压器组成。
20世纪70年代以后，主电路多⽤硅整流⼆极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路和负载之间，⽤于滤除波动直流电压中的交流部分。
变压器设置与否视情况⽽定。
变压器的作⽤是实现交流输⼊电压与直流输出电压间的匹配以及交流电⽹与整流电路间的电隔离。
整流电路的种类有很多，半波整流电路、单项桥式半控整流电路、单项桥式全控整流电路、三项桥式半控整流电路、三项桥式全控整流电路。
关键词：整流、变压、触发、电感1 概述在电⼒系统中，电压和电流应是完好的正弦波．但是在实际的电⼒系统中，由于⾮线性负载的影响，实际的电⽹电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电⼒输配电系统及附近的其它电⽓设备带来许多问题，因⽽就有必要采取措施限制其对电⽹和其它设备的影响。
随着电⼒电⼦技术的迅速发展，各种电⼒电⼦装置在电⼒系统、⼯业、交通、家庭等众多领域中的应⽤⽇益⼴泛，⼤量的⾮线性负载被引⼊电⽹，导致了⽇趋严重的谐波污染．电⽹谐波污染的根本原因在于电⼒电⼦装置的开关⼯作⽅式，引起⽹侧电流、电压波形的严重畸变．⽬前，随着功率半导体器件研制与⽣产⽔平的不断提⾼，各种新型电⼒电⼦变流装置不断涌现，特别是⽤于交流电机凋速传动的变频器性能的逐步完善，为⼯业领域节能和改善⽣产⼯艺提供了⼗分⼴阔的应⽤前景．相关资料表明，电⼒电⼦装置⽣产量在未来的⼗年中将以每年不低于10％的速度递增，同时，由这类装置所产⽣的⾼谐谐波约占总谐波源的70％以上。
三相全控桥式整流电路、单相桥式可控整流电路实验报告
三相全控桥式整流电路、单相桥式可控整流电路实验报告实验目的：1. 了解三相全控桥式整流电路的工作原理，掌握其操作方法和参数调节；2. 了解单相桥式可控整流电路的工作原理，掌握其操作方法和参数调节。
实验器材：1.交流电源2.三相全控桥式整流电路实验板3.单相桥式可控整流电路实验板4.电压表5.电流表6.示波器实验原理：三相全控桥式整流电路：三相全控桥式整流电路是一种用于将三相交流电压转换为直流电压的电路，其具有能控制电压和电流的特点，可应用于照明、通讯、电器控制等领域。
其电路图如下所示：该电路由三相控制电路和全控桥整流电路两部分构成。
控制电路由三组相位移为120°的控制电压（或电流）分别作用于三个晶闸管VT1~VT3，进一步控制电路接在桥式管VM的控制端上，使电路从无控状态变为全控状态。
当三相控制信号都为正信号时，三相桥式整流电路接收到的输入电压为正的交流电压，所输出的电压也为正的直流电压。
反之，当三相控制信号都为负信号时，三相桥式整流电路输出的电压也为负的直流电压。
由此可见，三相全控桥式整流电路可以根据控制信号的不同，输出正负的直流电压。
单相桥式可控整流电路：单相桥式可控整流电路是一种将单相交流电压转换为直流电压的电路，其具有能控制电压和电流的特点，可应用于照明、通讯、电器控制等领域。
其电路图如下所示：该电路由单相控制电路和可控桥式整流电路两部分构成。
控制电路由控制信号分别作用于两个晶闸管VT1和VT2上，使电路从无控状态变为可控状态。
当控制信号为正信号时，桥式整流电路接收到正交流电压，以正半周向电路输出正的直流电压，反之亦然。
由此可见，单相桥式可控整流电路可以根据控制信号的不同，输出正负的直流电压。
实验步骤：1. 接线检查：检查三相全控桥式整流电路实验板和单相桥式可控整流电路实验板的接线是否正确。
2. 电路调节：（1）打开交流电源开关，调节电源电压为220V、频率为50Hz。
（2）打开三相全控桥式整流电路实验板和单相桥式可控整流电路实验板的电源开关。
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课程设计任务书
学生姓名：专业班级：自动化0602班
指导教师：工作单位：自动化学院
题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载）
初始条件：
1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续；
2．U2=220V，晶闸管触发角α=30°；
3．其他器件如晶闸管自己选取。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求）
1.主电路的设计及原理说明；
2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析；
3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析；
4.各参数的计算（输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率计算，输出波形分析）；
5.应用举例；
6.心得小结。
时间安排：
7月6日查阅资料
7月7日方案设计
7月8日- 9日馔写电力电子课程设计报告
7月10日提交报告，答辩
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要
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。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。
整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
关键词：整流，变压，触发，过电压，保护电路。
目录
1主电路设计及原理 (1)
1.1 主电路设计 (1)
1.2 主电路原理说明 (1)
2 触发电路的设计 (5)
2.1 电路图的选择 (5)
2.2 触发电路原理说明 (6)
3 保护电路的设计 (8)
3.1 过电压保护 (8)
3.2 过电流保护 (10)
4 各参数的计算 (12)
4.1 输出值的计算 (12)
4.2 输出波形的分析 (14)
5 应用举例 (15)
6 心得体会 (16)
参考文献 (17)
三相桥式全控整流电路的设计
1主电路设计及原理
1.1 主电路设计
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。
1.2 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
时 段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 共阴极组中 导通的晶闸管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共阳极组中 导通的晶闸管 VT6
VT2
VT2
VT4
VT4
VT6
整流输出电压u d
u a -u b =u ab u a -u c =u ac u b - u c =u bc u b - u a =u ba u c - u a =u ca u c -u b =u cb
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4 α＝90o时的波形
2 触发电路的设计
2.1 电路图的选择
晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管具有下面的特性：
1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
图5 双脉冲触发电路。