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三相桥式全控整流电路+图形分析+系统仿真
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2022-12-02
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三相桥式全控整流电路+图形分析+系统仿真
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三相桥式全控整流电路
在工业中应用最为广泛的一种整流电路,如概述图 1 所示。其实质是一组共
阴极与一组共阳极的三相半波可控整流电路的串联。习惯将其中阴极连接在一起
的三个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的三个晶闸管 VT4、
VT6、VT2)称为共阳极组。三相整流变压器采用 Dy 联结,由于共阳极组在电源正
半周导通,流经变压器二次绕组的是正向电流,共阴极组在电源负半周导通,流
经变压器二次绕组的是反向电流,因此一个周期中,变压器绕组中没有了直流磁
动势,有利于减小变压器磁通、电动势中的谐波。此外,习惯上希望晶闸管按从
1~6 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、e 三
相电源相接的三个晶闸管分别为 VT1、VT3、VT5,共阳极组中与 a、b、e 三相电
源相接的三个晶闸管分别为 VT4、VT6、VT2。三相桥式全控整流电路必须用双窄
脉冲或宽脉冲触发,其移相范围为 0°~120°,最大导通角为 120°。它主要用
于电压控制要求高或要求逆变的场合。
1. 三相全控整流电路(电阻性负载)
1.1. 工作原理
三相桥式全控整流电路由六只晶闸管组成,VS1、VS2、VS3、为共阴极
组,VS4、VS5、VS6 为共阳极组。
图 1 三相全控整流电路带负载
在交流电源的一个周期内,晶闸管在正向阳极电压作用下不导通的电角度称
为控制角或移相角,用 α 表示;导通的电角度称为导通角,用 θ 表示。在三相可
控整流电路中,控制角的起点,不是在交流电压过零点处,而是在自然换流点(又
称自然换相点),即三相相电压的交点。采用双窄脉冲触发时,触发电路每隔 60°
依次同时给两个晶闸管施加触发脉冲。
图 2 每周期的触发顺序
1.2. 工作状态
①α=0
图 3 三相桥式全控整流电路 0°的波形图
α=0 时,晶闸管在自然换流点得到触发脉冲。
设从第一个自然换流点算起的电角度为φ。在φ=0°时,VS1 和 VS5 得到触
发脉冲。由图 3 可看出,此时线电压的最大值为 uab,即 VS1 的阳极电位最高、
VS5 的阴极电位最低,所以 VS1 和 VS5 导通。忽略 VS1 和 VS5 的导通压降,输出
电压 ud=uab。在此后 60°期间,VS1 和 VS5 保持导通,此输出保持 60°。
在φ=60°时,VS1 和 VS6 得到触发脉冲,右图 3 可看出,此时线电压的最
大值变为 uac,所以 VS1 保持导通,VS6 导通,输出电压 ud=ubc。此输出保持
60°。
在φ=120°时,VS2 和 VS6 得到触发脉冲,右图 3 可看出,此时线电压的最
大值变为 ubc,所以 VS2 导通,VS6 保持导通,输出电压 ud=ubc。此输出保持
60°。
同理,此后输出电压依次等于 uba、uca、ucb。
此时的工作情况和输出电压波形与三相桥式不控整流电路完全一样,整流电
路处于全导通状态。
当α>0 时,品闸管导通要推迟α角,但品闸管的触发、导通顺序不变。
②α=60°
图 4 三项桥式全控整流电路 60°波形图
α=60°时,晶闸管在自然换流点之后 60°得到触发脉冲。波形图如图 4。
在φ=60°时,VS1 和 VS5 得到触发脉冲,由图 4 可看出,此时线电压的最大值为
uac,由于 VS6 没有得到触发脉冲不能导通,而 uab 大于零,所以 VS1 和 VS5 导通,输
出电压 ud=uab。此输出保持 60°。
在φ=120°时,VS1 和 VS6 得到触发脉冲,由图 4 可看出,此时线电压的最大值
变为 ubc,由于 VS2 没有得到触发脉冲不能导通,而 uac 大于零,所以 VS1 保持导
通,VS6 导通,输出电压 ud=uac。此输出保持 60°。
在φ=180°时,VS2 和 VS6 得到触发脉冲,由图 4 可看出,此时线电压的最大值
变为 uba,由于 VS4 没有得到触发脉冲不能导通,而 ubc 大于零,所以 VS2 导通,VS6
保持导通,输出电压 ud=uac。此输出保持 60°。
同理,此后输出电压依次等于 uba、uca、ucb。
α在 0~60°范围内,输出电压 ud 的波形是连续的,晶间管的导通角θ=120°
保持不变(不随控制角α变化而变化)。
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朝朝建模
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