三相半波共阳极可控整流电路
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
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图 3.9 三相桥式全控整流电路
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图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
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图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
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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
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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。
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图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
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图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
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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°
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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。
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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
三相半波可控整流电路建模与仿真
三相半波可控整流电路建模与仿真班级：应电091组号：第1组组员：何俊敏王晓龙邵建敏陈大靠蔡泽军2011年10月20日目录一.实验目的.............................................................................................................. - 4 -二.实验内容.............................................................................................................. - 4 -1.三相半波可控整流电路（电阻性负载）.................................................... - 4 -1.1电路结构............................................................................................. - 4 -1.2仿真建模及参数设置......................................................................... - 5 -1.3仿真波形测试..................................................................................... - 7 -1.4小结..................................................................................................... - 9 -2.三相半波可控整流电路（阻-感性负载） .................................................. - 9 -2.1电路结构............................................................................................. - 9 -2.2仿真建模及参数设置....................................................................... - 10 -2.3仿真波形测试................................................................................... - 12 -2.4小结................................................................................................... - 14 -3. 三相半波共阳极可控整流电路 ............................................................... - 15 -3.1电路结构........................................................................................... - 15 -3.2仿真建模及参数设置....................................................................... - 16 -3.3仿真波形测试................................................................................... - 18 -3.4小结................................................................................................... - 19 -4.三相桥式全控整流电路(电阻性负载) ....................................................... - 20 -4.1电路结构........................................................................................... - 20 -4.2仿真建模及参数设置............................................................................... - 20 -4.3仿真波形测试................................................................................... - 21 -4.4小结................................................................................................... - 23 -5. 三相桥式全控整流电路(阻感性负载)..................................................... - 24 -5.1电路结构........................................................................................... - 24 -5.2仿真建模及参数设置....................................................................... - 24 -5.3仿真波形测试................................................................................... - 25 -5.4小结................................................................................................... - 28 -三.实验总结............................................................................................................ - 29 -一.实验目的1）不同负载时，三相可控整流电路的结构、工作原理、波形分析。
三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法
三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法三相半波整流电路是一种常见的电路，它可以将三相交流电转化为直流电。
在实际应用中，为了达到更好的效果和节约资源，通常会采用共阴极接法和共阳极接法两种不同的电路连接方式。
今天，我们就来详细探讨一下这两种电路的区别及优缺点。
首先，我们先来介绍一下三相半波整流电路的基本原理。
三相半波整流电路的核心元器件是三相半波整流桥，它由六个晶闸管（或整流二极管）组成，可以完成对三相交流电的整流功能。
三相半波整流电路的输出电压为一段连续的半波直流脉动。
对于三相半波整流电路的连接方式，共阴极接法和共阳极接法的区别在于连接方式不同。
共阴极接法把三相半波整流桥的负极（阴极）相连接，即都连接到负极，而共阳极接法则把三相半波整流桥的正极（阳极）相连接，即都连接到正极。
接下来，我们分别来看一下这两种连接方式的优缺点。
首先是共阴极接法。
这种接法的优点在于可以实现电流平衡。
因为每个晶闸管的输出电流都流向共同的负极，当每个晶闸管的负载不同时，即使出现不同的电流，也可以通过电流平衡来控制电路，使得每个晶闸管被均衡地利用，从而保证整个电路的稳定性和长寿命。
不过，共阴极接法的缺点在于输出电压波动较大，容易产生电磁干扰，不适合对精度要求较高的场合。
而对于共阳极接法，它的优点是输出电压波动小，电磁干扰较小，适用于对精度要求较高的应用场合。
同时，由于阳极端具有较高的输出电压，可以减少功率电子器件的电压等级，从而节约了电子元器件的成本。
不过，共阳极接法的缺点是容易出现电流失衡，因为每个晶闸管的输出电流是流向不同的电压端口的。
总之，三相半波整流电路的连接方式可以分为共阴极接法和共阳极接法，每种连接方式都有其自身的优缺点，需要根据实际情况选择和应用。
对于普通应用场合，我们可以选择共阴极接法；对于对精度要求较高和注重成本的应用场合，我们可以选择共阳极接法。
三相半波可控整流电路
t
换相点开始计算，所以为 150。
6) 数量关系
整流输出电压平均值的计算
α ≤30时，负载电流连续，有：
p p U d2 1p 5 6 p 6
2 U 2sitnd (t)3 26U 2co s 1 .1U 7 2cos
3
当α =0时，Ud最大，为 UdUd01.1U 72 。
α >30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：
（如α =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0时的波形如图所
示）
❖ua 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。
电感性负载时， α的移相范围为90
原因是由于当α≥90时，Ud的波形正负对称，平均值为0， 失去意义。所以α的移相范围为90。
R
2)负载电压
一周期中，在ωt1~ ω t2期间，VT1导通，ud=ua 在ω t2~ ω t3期间， VT2导通，ud=ub 在ω t3~ ω t4期间，VT3导通，ud=uc
3)晶闸管的电压波形，由3段组 成：
第1段，VT1导通期间，uT1=0; 第2段，在VT1关断后，VT2导 通期间，uT1=ua-ub=uab，为一 段线电压;
2、到α≤30°，输出电压连续，导通角θ=120°； 当30° ＜α≤150°时，输出电压呈现断续，每个晶 闸管导通角为θ= 150°- α＜120°
3、控制角移相范围为0°~150°
2. 三相半波可控整流电路电感性负载
1) 特点：电感性负载，L值很大，id波形基本平直 ➢ α ≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同 ➢ α >30时：ud波形中出现负的部分。 2) 电感性负载时， α的移相范围为90
三相半波共阳极可控整流电路
1.三相半波共阳极可控整流电路三相半波可控整流电路还可以把晶闸管的三个阳极接在一起，而三个阴极分别接到三相交流电源，形成共阳极的三相半波可控整流电路，其带电感性负载的电路如图1（a）所示。
由于三个阳极是接在一起的，即是等电位的，所以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。
但是，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。
图1.三相半波共阳极可控整流电路（a）电路图（b）a=30°时波形图共阳极的三相半波可控整流电路的工作原理与共阴极的一致，也是要晶闸管承受正向电压即其阳极电位高于阴极电位时，才可能导通。
所以，共阳极的三只晶闸管VT2、VT4和VT6哪一只导通，要看哪一只的阴极电位低，触发脉冲应在三相交流电源相应相电压的负半周加上，而且三个管子的自然换相点在电源两相邻相电压负半周的交点，即图1（b）中的2、4、6点，故2、4、6的位置分别是与w相、u相、v相相连的晶闸管VT2、VT4和VT6的角的起始点。
从图8.21（b）中可以看出，当时，输出全部在电源负半周。
例如，在时刻触发晶闸管VT2，因其阴极电位最低，满足其导通的条件，故可以被触发导通，此时在负载上得到的输出电压为。
至时，给VT4加触发脉冲，由于此时u相电压更负，故VT2会让位给VT4，而VT4的导通会立即使VT2承受反向的线电压而关断。
同理，在时刻又会换相给v相的晶闸管VT6。
由图1（a）可见，共阳极接法时的整流输出电压波形形状与共阴极时一样的，只是输出电压的极性相反。
从上面的讨论的三相半波电路中可以看出，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，但其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，而且绕组中的电流（波形与相连的晶闸管的电流波形一样）还是单方向的，因此也会存在铁心的直流磁化现象；还有晶闸管承受的反向峰值电压较高（与三相桥式电路相比）；另外，因电路中负载电流要经过电网零线，也会引起额外的损耗。
第3讲可控整流电路3(三相全桥)
T+a,T-c导通过程
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T+b,T-c导通过程
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思考：在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果 一个晶闸管不通，此时整流电压输出波形如何？如果 一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？
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二.电感性负载 设电感足够大， 负载电流连续。
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4
对共阴极组正半周触发，应依次触发T+a T+b T+c互差 120度；对共阳极组负半周触发，依次触发T-a T-b T-c 互差120度，接在同一相的两个SCR触发脉冲相位差180 度。
5 为保证电源合闸或电流断续情况正常工作，触发脉冲 应采用双脉冲或宽度大于60度宽脉冲。 6 在负载电流连续时，每个SCR导通120度；三相桥式全 控电路的整流电压在一个周期内脉动六次，对于工频 电源脉动频率为6×50Hs＝300Hz，比三相半波时大一 倍。
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二、工作原理
阻性负载 α＝０º 一个周期 等分为六段
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5
二、工作原理
阻性负载
α＝０º 在自然换相点换相 VT1、VT6导通
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6
二、工作原理
阻性负载 α＝０º 在自然换相点换相
VT1、VT2导通
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二、工作原理
阻性负载 α＝０º 在自然换相点换相
VT5、VT6导通
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晶闸管及输出整流电压的情况如表所示
时 段 I
电力电子技术-可控整流电路-三相半波
习题
例1（题2-9）：在三相半波可控整流电路中，如果触 发脉冲出现在自然换相点之前，会出现什么现象？电 路能否正常换相？试画出电阻性负载和电感性负载时 的ud的波形
ua Ta
ub
Tb
uc Tc
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例： 图为三相半波可控整流电路，负载为大电感 性，已知U2=200V，R=10Ω，α=60°， 负载 端接续流二极管D，画出id,ud,iT及iD波形，并计算 输出电压电流平均值Ud、Id、电感L电压平均值UL 及晶闸管和续流二极管D电流有效值IT和ID
三相半波可控整流电路
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
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
晶闸管电压额定值计算
晶闸管承受的最大反向电压
为变压器二次线电压峰值
U R M 2 3 U 26 U 2 2 .4 U 2 5
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
UFM 2U2
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三相半波可控整流电路
U d2 15 6 6
2U 2sitnd (t)3 26U 2co s1.1U 7 2co s
3
当a=0时，Ud最大，为 UdUd01.1U 72
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三相半波可控整流电路
三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点
三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点是电力电子学中一种常见的电路拓扑结构。
通过采用三相半波可控整流器，该电路可以实现三相交流电的整流和输出，具有体积小、效率高、控制精度高等特点。
本文将详细阐述该电路的特点、优势以及使用方法。
1、三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点的特点该电路采用三相半波可控整流器，可以实现三相交流电的整流和输出。
其特点如下：1）共阳极接法：三个半波可控整流电路共用一个阳极，简化了电路结构，减小了体积，提高了可靠性。
2）共阴极自然换相点：三个半波可控整流电路共用一个负极，同时采用自然换相点换相，使换相简单可靠，节约了开关元件成本。
3）高效率：采用可控整流器可以有效提高整流效率，节约电能，并减少了变压器的规模和功率损耗。
4）控制精度高：可控整流器具有精确控制的特点，可以根据需要实现三相电压的精确控制，满足不同工况需求。
2、三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点的优势该电路拓扑结构具有以下优势：1）结构简单：采用共阳极接法、共阴极自然换相点，简化了电路结构，减小了体积，并提高了可靠性。
2）高效率：采用可控整流器可以有效提高整流效率，节约电能，并减少了变压器的规模和功率损耗。
3）控制精度高：可控整流器具有精确控制的特点，可以根据需要实现三相电压的精确控制，满足不同工况需求。
4）使用广泛：该电路结构适用于各种电气设备中的电源电路，能够实现三相交流电的整流和输出，具有很大的市场应用前景。
3、三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点的使用方法该电路的使用方法如下：1）连接三相三线制电源：将三相三线制交流电源连接到电路中，并确保符合负载要求。
2）控制整流器：调节整流器控制电路，实现整流器对三相交流电的整流控制，保证输出电流稳定。
3）调整输出电压：根据负载要求，调整输出电压的大小和稳定性，保证电气设备正常工作。
总之，三相半波可控整流共阳极接和共阴极自然换相点是一种常用的电路拓扑结构，具有结构简单、高效率、控制精度高的特点，在电力电子学和电气设备中有着广泛的应用前景。
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1.三相半波共阳极可控整流电路
三相半波可控整流电路还可以把晶闸管的三个阳极接在一起，而三个阴极分别接到三相交流电源，形成共阳极的三相半波可控整流电路，其带电感性负载的电路如图1（a）所示。
由于三个阳极是接在一起的，即是等电位的，所以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。
但是，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。
图1.三相半波共阳极可控整流电路
（a）电路图（b）a=30°时波形图
共阳极的三相半波可控整流电路的工作原理与共阴极的一致，也是要晶闸管承受正向电压即其阳极电位高于阴极电位时，才可能导通。
所以，共阳极的三只晶闸管VT2、VT4和VT6哪一只导通，要看哪一只的阴极电位低，触发脉冲应在三相交流电源相应相电压的负半周加上，而且三个管子的自然换相点在电源两相邻相电压负半周的交点，即图1（b）中的2、4、6点，故2、4、6的位置分别是与w相、u相、v相
相连的晶闸管VT2、VT4和VT6的角的起始点。
从图8.21（b）中可以看出，当时，输出全部在电源负半周。
例如，在时刻触发晶闸管VT2，因其阴极电位最低，满足其导通的条件，故可以被触发导通，此时在负载上得到的输出电压为。
至时，给VT4加触发脉冲，由于此时u相电压更负，
故VT2会让位给VT4，而VT4的导通会立即使VT2承受反向的线电压而关断。
同理，在时刻又会换相给v相的晶闸管VT6。
由图1（a）可见，共阳极接法时的整流输出电压波形形状与共阴极时一样的，只是输出电压的极性相反。
从上面的讨论的三相半波电路中可以看出，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，但其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，而且绕组中的
电流（波形与相连的晶闸管的电流波形一样）还是单方向的，因此也会存在铁心的直流磁化现象；还有晶闸管承受的反向峰值电压较高（与三相桥式电路相比）；另外，因电路中负载电流要经过电网零线，也会引起额外的损耗。
正是由于上述局限，使得三相半波可控整流电路一般只用于中等偏小容量的场合。
1.1三相半波共阳极可控整流电路仿真电路图如图2所示：
图2三相半波共阳极可控整流电路
脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（α+120）/360*0.02，（α+240）/360*0.02，（α）/360*0.02。
如图3，图4，图5所示
图3.脉冲参数设置
图4.脉冲参数设置
图5.脉冲参数设置
电源参数，频率50hz，电压100v，其相限角度分别为0°、120°、-120°如图6、图7、图8所示。
图6 电源参数设置
图7 电源参数设置
图8电源参数设置
1.2三相半波共阳极可控整流电路仿真参数设置
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°。
与其产生的相应波形分
别如图9、图10、图11、图12。
图9 α=30°三相半波共阳极可控整流电路波形图
图10 α=60°三相半波共阳极可控整流电路波形图
图11 α=90°三相半波共阳极可控整流电路波形图
图12 α=120°三相半波共阳极可控整流电路波形图1.3三相半波共阳极可控整流电路小结
共阳极电路：只在相电压为负时触发导通
自然换相点：三相负半波的交点。