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三相桥式全控整流工作原理

时间:2022-03-03 1360 次浏览

电阻性负载:
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。电阻性负载的三相桥式全控整流电路。
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,每周期的触发顺序:
①α=0
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。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,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,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°

α=60°时,晶闸管在自然换流点之后60°得到触发脉冲。
在φ=60°时,VS1和VS5得到触发脉冲,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,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,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=ubc。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)。
③α=90°

α=90°时,晶闸管在自然换流点之后90°得到触发脉冲。
在φ=90°时,VS1和VS5得到触发脉冲,此时线电压uab大于零,所以VS1和VS5导通,输出电压ud=uab。但经过了30°,uab变为零,VS1和VS5截止,输出电压变为0。
在φ=150°时,VS1和VS6得到触发脉冲,,此时线电压uac大于零,所以VS1和VS6导通,输出电压ud=uac。但经过了30°,uac变为零,VS1和VS6截止,输出电压变为0。
在φ=210°时,VS2和VS6得到触发脉冲,此时线电压ubc大于零,所以VS2和VS6导通,输出电压ud=ubc。但经过了30°,ubc变为零,VS2和VS6截止,输出电压变为0。
其余类推。[2] 
电感性负载

电感性负载的三相桥式全控整流电路
当0≤α≤60°时,输出电压ud波形同电阻性负载时一样。
当α>60°时,在线电压过零变负时,负载电感产生感应电势维持电流的存在,所以原来导通的晶闸管不会截止,继续保持导通状态。此时,输出电压ud波形中有负电压。

当α=90°时,如负载电感足够大,则输出电压ud波形图中正向面积和负向面积接近相等,输出直流电压ud近似为零。可见电感性负载的三相桥式全控整流电路在电感足够大时,最大有效移相范围只有90°,晶闸管的导通角θ则保持120°不变。
由于电感的作用,负载电流id波形近似为水平直线,晶闸管电流近似为矩形波。

在实际应用中,三相桥式全控整流电路控制角α的变化范围不宜宽(通常α<60°),因为控制角大会使输入功率因数小、输入电流谐波分量大,对电网产生比较严重的干扰。[2]