三相整流电路的效果:
在电路中,当功率进一步添加或因为其他原因要求多相整流时,三相整流电路就被提了出来。图所示便是三相半波整流电路原理图。在这个电路中,三相中的每一相都独自构成了半波整流电路,其整流出的三个电压半波在时间上顺次相差120度叠加,整流输出波形不过0点,并且在一个周期中有三个宽度为120度的整流半波。因而它的滤波电容器的容量能够比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。
三相整流电路的作业原理:
先看时间段1:此刻间段A相电位最高,B相电位最低,因而跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电流从A相流出,经D1,负载电阻,D4,回到B相,见图14-1-3中赤色箭头指示的途径。此段时间内其他四个二极管均接受反向电压而截止,因D4导通,B相电压最低,且加到D2、D6的阳极,故D2、D6截止;,因D1导通,A相电压最高,且加到D3、D5的阴极,故D3、D5截止。其他各段状况如下:
时间段2:此刻间段A相电位最高,C相电位最低,因而跨接在A相C相间的二极管D1、D6导电。
时间段3:此刻间段B相电位最高,C相电位最低,因而跨接在A相C相间的二极管D3、D6导电。
时间段4:此刻间段B相电位最高,A相电位最低,因而跨接在B相A相间的二极管D3、D2导电。
时间段5:此刻间段C相电位最高,A相电位最低,因而跨接在C相A相间的二极管D5、D2导电。
三相桥式电阻负载整流电路的输出电压波形见图
时间段6:此刻间段C相电位最高,B相电位最低,因而跨接在C相B相间的二极管D5、D5导电。
时间段7:此刻间段又变成A相电位最高,B相电位最低,因而跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电路状况不断重复
三相半波可控整流电路作业原理:
1.电阻性负载
三相半波可控整流电路接电阻性负载的接线图如图3所示。整流变压器原边绕组一般接成三角形,使三次谐波电流能够流转,以确保变压器电势不产生畸变,然后减小谐波。副边绕组为带中线的星形接法,三个晶闸管阳极别离接至星形的三相,阴极接在一同接至星形的中点。这种晶闸管阴极接在一同的接法称共阴极接法。共阴极接法便于组织有公共线的触发电路,使用较广。
三相可控整流电路的运转特性、遍地波形、根本数量联系不只与负载性质有关,并且与操控角α有很大联系,应按不同α进行剖析。
(1) α=0º
在三相可控整流电路中,操控角α的核算起点不再挑选在相电压由负变正的过零点,而挑选在各相电压的交点处,即天然换流点,如图1b)中的1、2、3、1、…等处。这样,α=0意味着在ωt1时给a相晶闸管VT1门极上施加触发脉冲ug1;在ωt2时给b相晶闸管VT2门极上施加触发脉冲ug2;在ωt3时给c相晶闸管VT3门极上施加触发脉冲ug3,等等,如图1c)所示。
共阴极接法三相半波整流电路中,晶闸管的导通原则是哪相电压最高与该相相连的元件将导通。假如假定电路作业已进入安稳状况,在ωt1时间之前c相VT3正在导通,那么在ωt1~ωt2期间内,a相电压ua最高,VT1具有导通条件。ωt1时间触发脉冲ug1加在VT1门极上,VT1导通,负载Rd上得到a相电压,即ud=ua,如图1d)所示。在ωt2~ωt3期间内,ub电压最高,ωt2时间触发脉冲ug2加在VT2门极上,VT2导通,Rd上得到b相电压,ud=ub。与此一起,b点电位通过导通的VT2加在VT1的阳极上。因为此刻ub>ua,使VT1接受反向阳极电压而关断。VT2导通、VT1关断,这样就完结了一次换流。相同,在ωt3时间又将产生VT2向VT3的换流进程。能够看出,关于共阴极接法的三相可控整流电路,换流总是由低电位相换至高电位相。为了确保正常的换流,有必要使触发脉冲的相序与电源相序共同。因为三相电源体系平衡,则三只晶闸管将按相同的规矩接连不断地循环作业,每管导通1/3周期。
共阴极接法三相半波整流电路输出直流电压波形为三相沟通相电压的正半周包络线,是一脉动直流,在一个周期内脉动三次(三个波头),最低脉动频率为工频的三倍。关于电阻负载,负载电流id波形与负载电压ud波形相同。变压器副边绕组电流i2即晶闸管中电流iT。因而,a相绕组中电流波形也即VT1中电流波形iT1为直流脉动电流,如图1d)所示。所以,三相半波整流电路有变压器铁心直流磁化问题。晶闸管接受的电压分为三部分,每部分占1/3周期。以VT1管上的电压uT1为例 (图1f) ):VT1导通时,为管压降,uT1=UT ≈ 0;VT2导通时,uT1=uab;VT3导通时,uT1=uac。在电流接连条件下,不管操控角α怎么改变,晶闸管上电压波形总是由这三部分组成,只是在不同α下,每部分波形的详细形状不同。在α=0°的场合下,晶闸管上接受的全为反向阳极电压,最大值为线电压幅值。
(2) α≤30°
图2表明了α=30°时的波形图。假定剖析前电路已进入安稳作业状况,由晶闸管VT3导通。当通过a相天然换流点处,虽ua>uc,但晶闸管VT1门极触发脉冲ug1没有施加,VT1管不能导通,VT3管持续作业,负载电压ud=uc。在ωt1时间,正好α=30°,VT1触发脉冲到来,管子被触发导通,VT3接受反向阳极电压uca而关断,完结晶闸管VT3至VT1的换流或c相至a相的换相,负载电压ud=ua。因为三相对称,VT1将一向导通到120°后的时间ωt2,产生VT1至VT2的换流或a相至b相的换相。今后的进程便是三相晶闸管的轮番导通,输出直流电压ud为三相电压在120°规模内的一段包络线。负载电流id的波形与ud类似,如图2c)所示。能够看出,α=30°时,负载电流开端呈现过零点,电流处于临界接连状况。
晶闸管电流仍为直流脉动电流,每管导通时间为1/3周期(120°)。晶闸管电压仍由三部分组成,每部分占1/3周期,但因为α=30°,除接受的反向阳极电压波形与α=0°时有所改变外,晶闸管上开端接受正向阻断电压,如图2e)所示。
(3) α>30°
当操控角α>30°后,直流电流变得不接连。图3给出了α=60°时的遍地电压、电流波形。当一相电压过零变负时,该相晶闸管天然关断。此刻虽下一相电压最高,但该相晶闸管门极触发脉冲没有到来而不能导通,构成各相晶闸管均不导通的局势,然后输出直流电压、电流均为零,电流断续。一向要到α=60°,下一相管子才干导通,此刻,管子的导通角小于120°
跟着α角的添加,导通角也随之减小,直流均匀电压Ud也减小。当α=150°时,θ=0°,Ud=0。其移相规模为150°。因为电流不接连,使晶闸管上接受的电压与接连时有较大的不同。其波形如图3e)所示。
直流均匀电压Ud核算中应按α≤30°及α>30°两种状况别离处理。
α≤30°时,负载电流接连,Ud的核算如下
当α=0时,Ud=Ud0=1.17U2,最大。
α>30°时,直流电流不接连,此刻有
晶闸管接受的最大反向电压URM为线电压峰值:
晶闸管接受最大正向电压UTM为晶闸管不导通时的阴、阳极间电压差,即相电压峰值:
2.电理性负载
电感负载时的三相半波可控整流电路如图4a)所示。假定负载电感足够大,直流电流id接连、平直,幅值为Id。当α≤30°时,直流电压波形与电阻负载时相同。当α>30°后(例如α=60°,如图4b)),因为负载电感Ld中感应电势eL的效果,使得沟通电压过零时晶闸管不会关断。以a相为例,VT1在α=60°的ωt1时间导通,直流电压ud=ua。当ua=0的ω2时间,因为ua的减小将引起流过Ld中的电流id呈现减小趋势,自感电势eL的极性将阻挠id的减小,使VT1依然接受正向阳极电压导通。即便当u2为负时,自感电势与负值相电压之和(ua+eL)仍可为正,使VT1持续接受正向阳极电压保持导通,直到ωt3时间VT2触发导通,产生VT1至VT2的换流停止。这样,当α>30°后,ud波形中呈现了负电压区域,一起各相晶闸管导通120°,然后确保了负载电流接连,所以大电感负载下,虽ud波形脉动很大,乃至呈现负值,但id波形平直,脉动很小。
因为电流接连、平稳,晶闸管电流为120°宽,高度为Id的矩形波,图4b)中给出了晶闸管VT1中的电流iT1波形。其间ωt2至ωt3规模内的一段区域是依托Ld的自感电势eL保持的。晶闸管上电压波形依然由三段组成,每段占1/3周期,如图4b)中VT1管上电压uT1所示。当VT1导通时不接受电压,uT1=0;当VT1关断时,因为任何瞬间都有一其他相晶闸管导通而引来他相电压,使VT1接受相应的线电压。
直流均匀电压Ud为
当α=0°时,Ud=Ud0=1.17U2,为最大;当α=90°时,Ud=0,反映在ud波形上是正、负电压区域的面积持平,均匀值为零。可见大电感负载下,三相半波电路的移相规模为90°。
因为晶闸管电流为120°宽、高为Id的矩形波,则其均匀值为
晶闸管电流有效值为
变压器次级电流即晶闸管电流,故变压器
三相桥式全控整流电路作业原理:
在三相桥式全控整流电路中,对共阴极组和共阳极组是一起进行操控的,操控角都是α。因为三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联,因而整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的状况下,三相桥式晶闸管要求的最大反向电压,可比三相半波线路中的晶闸管低一半。
为了剖析便利,使三相全控桥的六个晶闸管触发的次序是1-2-3-4-5-6,晶闸管是这样编号的:晶闸管KP1和KP4接a相,晶闸管KP3和KP6接b相,晶管KP5和KP2接c相。
晶闸管KP1、KP3、KP5组成共阴极组,而晶闸管KP2、KP4、KP6组成共阳极组。
为了搞清楚α改变时各晶闸管的导通规矩,剖析输出波形的改变规矩,下面研讨几个特别操控角,先剖析α=0的状况,也便是在天然换相点触发换相时的状况。图1是电路接线图。
为了剖析便利起见,把一个周期等分6段(见图2)。
在第(1)段期间,a相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载,再经KP6流入b相。变压器a、b两相作业,共阴极组的a相电流为正,共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab
通过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位依然最高,晶闸管KPl持续导通,可是c相电位却变成最低,当通过天然换相点时触发c相晶闸管KP2,电流即从b相换到c相,KP6接受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相作业。这时a相电流为正,c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac
再通过60°,进入第(3)段时期。这时b相电位最高,共阴极组在通过天然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a相换到b相,c相晶闸管KP2因电位依然最低而持续导通。此刻变压器bc两相作业,在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc
余相依此类推。
由上述三相桥式全控整流电路的作业进程能够看出:
1、三相桥式全控整流电路在任何时间都有必要有两个晶闸管导通,并且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只要它们能一起导通,才干构成导电回路。
2、三相桥式全控整流电路便是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路相同,关于共阴极组触发脉冲的要求是确保晶闸管KPl、KP3和KP5顺次导通,因而它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。关于共阳极组触发脉冲的要求是确保晶闸管KP2、KP4和KP6顺次导通,因而它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。
3、因为共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因而接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。
4、三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的次序是:1→2→3→4→5→6→1,顺次下去。相邻两脉冲的相位差是60°。
5、因为电流断续后,能够使晶闸管再次导通,有必要对两组中应导通的一对晶闸管一起有触发脉冲。为了到达这个意图,能够采纳两种办法;一种是使每个脉冲的宽度大于60°(有必要小于120°),一般取80°~100°,称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时,一起给前一号晶闸管补发一个脉冲,使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲,相当于两个窄脉冲等效地替代大于60°的宽脉冲。这种办法称双脉冲触发。
6、整流输出的电压,也便是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形,实际上都归于线电压,波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分,是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一视点方位上,故线电压的交点相同是天然换相点,一起亦可看出,三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次,脉动频率为6 &TImes; 50=300赫,比三相半波时大一倍。
7、晶闸管所接受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通,其他四臂的元件均接受改变着的反向电压。例如在第(1)段时期,KP1和KP6导通,此刻KP3和KP4,接受反向线电压uba=ub-ua。KP2接受反向线电压ubc=ub-uc。KP5接受反向线电压uca=uc-ua。晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。当α从零增大的进程中,相同可剖分出晶闸管接受的最大正向电压也是线电压的峰值。