电力电子技术实验四之三相桥式全控整流电路-PPT课件
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
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。
电力电子技术教学_整流电路PPT课件
3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
NMCL版实验四之三相桥式全控整流电路
V -
A -
复位
VD1
VD3
VD5
TV
If 二极管整流桥
直流电压表
直流电流表
FBC+FA（电流反馈及过流保护）
G(给定)
+15V RP1 RP2 -15V RP2 S1
负给定
V
RP1 S1 S2
OFF 正给定 -+ 给定 ON
+15V
NMCL-33
同步电压观察
触发电路及晶闸管主回路
脉冲移相控制 Uct
DZS(零速封锁器)
3 1 2
封锁 & 1
脉冲观察及通断控制
脉冲放大电路控制 脉冲放大 Ublf
脉冲断
1
-15V
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
脉冲通
控
制
Ublr
S2
解除
+15V
1
MCL-33挂件右上部触发脉冲通断开关 全部按起（脉冲通状态）。
G(给定)
+15V RP1 RP2 -15V RP2 S1
负给定
V
RP1 S1 S2
OFF 正给定 -+ 给定 ON
+15V
NMCL-33
同步电压观察
触发电路及晶闸管主回路
脉冲移相控制 Uct
+15V Ub
偏移电压
S2
给定电压显示
0V
低压电源
-15V
移相控制电压
FBS(速度变换器)
1 2 RP 3 RP 4
DZS(零速封锁器)
3 1 2
封锁 & 1
脉冲观察及通断控制
三相桥式全控整流电路(阻感负载)
3.4三相桥式全控整流电路（阻感负载）
《电力电子技术》在线课程
授课教师：谭阳
电路的结构
电阻负载电路 VT1、VT3、VT5共阴极连接 VT2、VT4、VT6共阳极连接
☞晶闸管的导通顺 序为VT1-VT2-VT3VT4-VT5-VT6。
图3-1 三相桥式全控整流电路(阻感负载）
a 角移相范围为90
图3-3 三相桥式全控整流电路(阻感负载）α=90°的波形
电路分析 ☞①输出电压平均值Ud
整流输出电压在一周期内脉动六次， 且每次脉动的波形相同
因此，计算Ud 的平均值， 只需对一个脉波（即1/6 周期)进行计算即可
图3-4 三相桥式全控整流电路(阻感负载）α=90°的波形
设其表达式为
区别
三相桥式全控整流电 路电阻负载时α =0°， id波形和ud波形形状 一样
图3-2 三相桥式全控整流电路(电阻负载）α=0°的波形
区别
阻感负载时，由于电 感作用，使得负载电 流波形变得平直。
图3-1 三相桥式全控整流电路(电阻负载）α=0°的波形
区别
当电感足够大时，负 载电流的波形近似为 一条水平线。
晶闸管VT1的波形由 负载电流id波形决定， 和ud的波形不同
图3-2 三相桥式全控整流电路(阻感负载）α=0°的波形
α >60°，阻感负载与电阻 负载不同 阻感负载时，由于电 感Ｌ的作用，ud波形 会出现负的部分。
图3-3 三相桥式全控整流电路(阻感负载）α=90°的波形
若电感L值足够大， ud正负面积基本相等， ud平均值近似为零。
电阻负载电路
在0°≤α≤90°范围 内负载电流连续
uUV 32U2si nt
电力电子技术-三相桥式全控整流电路
交流－直流变换器(5)
（3）定量分析
当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载α
≤60°时）的平均值为：
∫ U d
=
1
π
2π +α 3 π +α
3
3
6U 2 sin ω td (ω t ) = 2 .34U 2 cos α（5-26）
带电阻负载且α >60°时，整流电压平均值为：
∫ U d
R= 3
ωC
a
a
O
ωt O
ωt
id
id
O a)
ωt O
ωt
b)
电容滤波的三相桥式整流电路当ωRC等于和小于 3 时的电流波形 a）ωRC = 3 b）ωRC < 3
交流－直流变换器(5)
考虑实际电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感 时的工作情况：
电流波形的前沿平缓了许多，有利于电路的正常工作。 随着负载的加重，电流波形与电阻负载时的交流侧电流波形逐渐 接近。
（5-51）
与单相电路情况一样，电容电流iC平均值为零，
因此：
Id =IR
（5-52）
二极管电流平均值为Id的1/3，即：
ID = Id / 3=IR/ 3
（5-53）
二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值： 6U2
交流－直流变换器(5)
本讲总结
本讲学习了： 5.3 三相可控整流电路 5.3.1 三相半波可控整流电路 5.3.2 三相桥式全控整流电路 5.3.3 电容滤波的三相不可控整流电路
ia
O
ωt
b) ia
O
ωt
c)
考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形
三相桥可控整流--电力电子技术
id
a
t
b
负 ud 载
c
VT4 VT6 VT2
t
ia
uab
uac
每管每周期导通120度
O
5，6管导通 5，4管导通 3，t4管导通
3-3-3
➢ a=60时工作情况
ud1 = 60° ua
ub
uc
t1
uab对应
O
t
6，1导 通
ud2 ud
VT Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
uab uac ubc uba uca ucb uab uac 1
通断情况、
O
t
输出整流电
压ud波形、
晶闸管承受
id
的电压波形
O
t
等都一样
iVT1
O
t
三相桥式全控整流电路带阻感负载 =0时的波形 3-3-10
ud1 = 30°ua
ub
uc
O t1
t
➢ =30
ud2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
O
t
id
➢相电流波形
不变，相位随 触发角移动
O ia
t
O
t
图2-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =30时的波3形-3-11
a >60时
➢ 阻感负载时的工作情况与电阻负 载时不同，电阻负载时ud波形不 会出现负的部分，而阻感负载时， 由 于 电 感 L 的 作 用 ， ud 波 形 会 出 现负的部分
➢ 带阻感负载时，三相桥式全控整 流电路的a 角移相范围为90
➢直 接 从 线 电 压 波 形 看 ， ud 为 线 电 压 中 正 最 大 的 一t 个 ， 因 此 ud 波 形 为 线 电 压 的包络线 uab uac
带电阻负载的三相全控桥式整流电路
链接课题：带电阻负载的三相全控桥式整流电路1、操作条件（1）、带有三相交流电源的电力电子实训台（2）、双踪示波器一台（3）、电阻－电感负载箱（4）、万用表2、操作内容：（1）、根据已知整流变压器TR和同步变压器TS的联接组别号画出其接线图、标明相序。
（2）、画全三相桥式全控整流电路带电阻性负载（白炽灯）的系统接线图。
（3）、在电力电子技术实训装置上进行接线、调试并演示其功能。
（4）、正确使用示波器测量并记录有关波形。
3、操作要求：（1）、在下图中，根据已知整流变压器TR和同步变压器TS的联接组别号(具体要求在附表中选择其中一个方案，下同)，画出其接线图、标明相序，并画全三相桥式全控整流电路带电阻性负载（白炽灯）的系统接线图，然后在电力电子技术实训装置上完成其接线。
（2）、测定交流电源的相序，正确选择“单脉冲”或“双脉冲”，在触发电路正常后，适当调整同步电压相位调整电位器和总偏移电位器，使输入控制电压UC = 0时，初始脉冲对应在α=120°处，输出Ud = 0。
（3）、调节UC电位器，用示波器观察α从120 °～0 °变化时ud的波形，要求输出电压6个波头均匀平整，不缺相。
（4）、用示波器观察并记录同步电压及锯齿波电压的波形，同时记录α为某角度时的输出电压ud和晶闸管VT两端的波形及触发脉冲的波形4、实验分析及工作原理工作原理和波形分析：(1) α =0°时的情况A、对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通；B、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；C、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。
D、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。
（2） α =30?时的工作情况➢晶闸管起始导通时刻推迟了30?，组成u d 的每一段线电压因此推迟30?； ➢ 从ωt 1开始把一周期等分为6段，u d 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规律；➢ 变压器二次侧电流i a 波形的特点：在VT 1处于通态的120?期间，i a 为正，i a波形的形状与同时段的u d 波形相同，在VT 4处于通态的120?期间，i a 波形的形状也与同时段的u d 波形相同，但为负值。
三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路应用最为广泛，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）编号：1、3、5，4、6、2a 带电阻负载时的工作情况a =0°时的情况假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析对于共阴极阻的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个晶闸管处于导通状态从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1 - ud2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看，ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络线。
三相桥式全控整流电路的特点：（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。
（2）对触发脉冲的要求：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°。
表2-1 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 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Ud Ua-Ub=Uab Ua-Uc=Uac Ub-Uc=Ubc Ub-Ua=Uba Uc-Ua=Uca Uc-Ub=Ucb（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。
（4）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方法是双脉冲触发（常用）。
电力电子技术-三相桥式整流
三相桥式全控整流电路的特点 （1）2个晶闸管同时通形成供电回 路，其中共阴极组和共阳极组各1个， 且不能为同1相器件 （ 2 ） u d 一周期脉动 6 次，每次脉动波 形一样，故该电路为6脉波整流电路。
（ 3 ）晶闸管承受的电压波形与三相 半波时相同，晶闸管承受最大正、反 向电压的关系也相同。
晶闸管一周期中有1200处于通态， 240 0 处于断态，由于负载为电阻， 故晶闸管处于通态时的电流波形与 相应时段的Ud波形相同。
b
u
c
O
u
d2
w t1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc Ⅳ
ba
w t
Ⅴ u ca Ⅵ u cb
u 2L ud
u
u
ab
u
ac
O
w t
ia O
w t
u
VT
1
u
ab
u
ac
u
bc
u
ba
u
ca
u
cbΒιβλιοθήκη uabuac
O
w t
u
ab
u
ac
三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 300 时的波形
u
d1
a = 30 u a
三相桥式全控整流电路带阻感负载 a = 900 时的波形
u d1
a = 90
ub
uc
ua
O u d2 ud
w t1
Ⅰ u ac Ⅱ u bc Ⅲ u ba Ⅳ u ca Ⅴ u cb Ⅵ u ab
w t
u ab
u ac
O
w t
u VT
1
u ac
u ac
O u