三相桥式整流电路设计
三相桥式整流电路设计
一、设计的基本要求1.1、主要技术数据1)电源电压：交流220V/50Hz2)输出电压范围50V~100V3)最大输出电流：10A4)具有过流保护功能，动作电流：12A5)具有稳压功能6)效率不低于70%1.2、主要用途三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。
不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。
二、总体方案三、电路原理说明3.1、主电路原理说明3.1.1、工作原理三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。
为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。
假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。
相当于晶闸管触发角α=0°时的情况。
三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60°。
对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。
六个自然换相点把一个周期分成以下六段：1)ωt1＜ωt≤ωt2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。
2)ωt2＜ωt≤ωt3时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT2导通，ud=uac。
3)ωt3＜ωt≤ωt4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。
4)ωt4＜ωt≤ωt5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。
5)ωt5＜ωt≤ωt6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。
6)ωt6＜ωt≤ωt1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。
通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点：1)任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便形成通路2)晶闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120°，由于共阴极组与共阳极组的自然换相点互差60°，所以每隔60°有一个元件换相。
三相桥式全控整流电路
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三、定量分析
➢ 4. 整流变压器视在功率计算
➢ 1). 流过整流变压器二次侧的电流在前面已经算得:
i
I
d
2π/3
0
π
2π/3
2π
ωt
TR二次侧电流有效值： TR二次侧电压有效值：
I2
2 3 Id
0.816Id
U2
Ud 2.34
TR二次侧视在功率：
S2
3U 2I2
3
Ud 2.34
0.816
I
O
id O iVT1 O
t
t
t t
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图-7
三相桥式全控整流电路
带阻感负载a=30时的波形
ud1 = 30°ua
ub
uc
O ud2 ud
t1
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ⅣⅤⅥ ubc uba uca ucb uab uac
O
id O ia O
t
t
t t
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三相桥式整流电路
图-8
带阻感负载，a=90时的波形
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四、归纳比较
2. 全控器件也可组成可控整流电路
超前相角控制的波形不同于滞后 相角控制区别：前者的控制角α由自 然换相点向左计算；后者的控制角α 由自然换相点向右计算。六只晶体管 工作顺序与负载电压关系与晶闸管相 同。
整流变压器二次侧绕组相电流iU 基波电流ia１超前于电源相电压uU一 个Ф角（Ф＝α），实现了超前相角
= 90°
ud1
ub
uc
ua
O
ud2 ud
t1
uab
ⅠⅡ uac ubc
ⅢⅣ uba uca
三相桥式可控整流电路设计
三相桥式可控整流电路设计首先介绍一下三相变压器，它是将三相交流电压变换为电压合适的电流输出给桥式整流电路的关键部件。
变压器有三个独立的绕组，每个绕组都与一相输入电源相连。
其中一个绕组是主绕组，另外两个是副绕组。
主绕组将输入的三相交流电压变换为所需的输出电压，副绕组负责提供辅助励磁电流。
变压器的设计需要考虑变比和功率转换的效率。
接下来是桥式整流电路的设计。
桥式整流电路由四个可控硅管（SCR）或可控二极管（IGBT）组成。
这些器件可通过控制电压和电流的方式来控制整流电路的输出。
当控制电压施加在器件的门极上时，硅管或二极管会导通，输出电流的方向就会改变。
整流电流的有效值和平均值可以通过改变控制电压的相位和波形来调节。
电压和电流波形需要满足一定的稳定性和抗干扰能力。
最后是滤波电路的设计。
滤波电路用于滤除整流电路输出的脉动电压和脉动电流。
它通常由电容和电感组成。
电容可以存储电荷并提供平滑的输出电压，而电感则可以阻止高频噪声的传播。
滤波电路的设计需要根据实际的负载需求选择适当的电容和电感数值。
在进行三相桥式可控整流电路设计时，需要考虑以下几个方面：1.负载要求：根据实际负载的性质确定所需的输出电压和电流，从而确定变压器的变比和桥式整流电路的参数。
2.控制方式：选择合适的控制方式来满足负载对输出电流和电压的需求。
常见的控制方式有脉宽调制（PWM）控制和电压调制（VM）控制，可以根据实际需要选择合适的方式。
3.效率和稳定性：设计时需要考虑整体电路的效率和稳定性，选择合适的器件和电路拓扑结构来降低损耗和提高输出稳定性。
4.保护措施：在设计过程中需要考虑一些保护措施，如过电流保护、过温保护和短路保护等，以确保电路的安全运行。
最后，设计好的三相桥式可控整流电路需要进行实际的电路实验验证和调试，以确保其正常工作和稳定性。
设计人员还需根据实际需要对电路进行优化和改进，以满足不同的应用需求。
三相桥式可控整流电路的设计
三相桥式可控整流电路的设计
三相桥式可控整流电路技术是驱动半导体电源（VSD）的基础，由全桥整流器和可控整流元件（发光二极管、晶体管或MOSFET）组成，并在控制器中加以分析和控制。
三相桥式可控整流电路（VR）通常由六个部件组成，包括可控整流元件，正向模式整流Mosfet，静止状态模式整流Mosfet，欠压限幅器，外部控制电源，外部回路控制管脚和开关控制管脚。
通常，三相桥式可控整流电路的正向模式（正向极性模式）是非常重要的，因为它们能够用于换档控制，从而使VSD控制更加灵活。
此外，这种可控整流电路也可以被设计用来实现电网力量调整、线γ调整、电网均衡调整、电压瞬间补偿和运行比负荷调整等功能。
三相桥式可控整流电路的实现要求用户深入了解VSD技术原理，此外，桥式可控整流器设计也需要考虑到一系列的性能，包括切换时间、效率、功率行业等问题。
在设计过程中，用户可以选择合适的硬件，包括Mosfet、IGBT或发光二极管。
此外，用户可以采用不同的架构来对带负载的VR进行控制，比如中断式控制、半桥式控制、联网控制及脉冲宽度调制控制等，并在实践中加以考察和解决。
最后，为了提高电流控制精度和补偿能力，在VR设计时要考虑滤波网络、滞后控制和脉冲宽度调制等策略，并通过调整可控整流元件的开关极性以改善负载特性。
有了不同的VR架构和控制策略，用户可以设计出灵活高效的三相桥式可控整流电路，从而满足各类应用的需求，同时提高可控整流元件的可靠性和使用寿命。
三相桥式整流电路设计
一、设计的基本要求1.1、主要技术数据1)电源电压：交流220V/50Hz2)输出电压范围50V~100V3)最大输出电流：10A4)具有过流保护功能，动作电流：12A5)具有稳压功能6)效率不低于70%1.2、主要用途三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。
不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。
二、总体方案三、电路原理说明3.1、主电路原理说明3.1.1、工作原理三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。
为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。
假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。
相当于晶闸管触发角α=0°时的情况。
三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60°。
对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。
六个自然换相点把一个周期分成以下六段：1)ωt1＜ωt≤ωt2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。
2)ωt2＜ωt≤ωt3时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT2导通，ud=uac。
3)ωt3＜ωt≤ωt4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。
4)ωt4＜ωt≤ωt5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。
5)ωt5＜ωt≤ωt6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。
6)ωt6＜ωt≤ωt1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。
通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点：1)任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便形成通路2)晶闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120°，由于共阴极组与共阳极组的自然换相点互差60°，所以每隔60°有一个元件换相。
三相桥式可控整流电路的设计
三相桥式可控整流电路的设计一、电路原理在正半周期中，三相桥的A相导通，B相和C相不导通。
这样，电源的A相电压将通过可控硅管导通，流入负载。
此时A相到负载的通路完全打开，电流通过A相和负载之间的电感、电源的电感来流入负载，这个过程称为前向传导。
在负载的电感、负载和电源的电感之间，会形成一个短路通路，所以也称为短路传导。
在反半周期中，三相桥的A相和B相不导通，只有C相导通。
此时电源的C相电压将通过可控硅管导通，流入负载。
同样，C相到负载的通路完全打开，电流通过C相和负载之间的电感、电源的电感来流入负载，这也是前向传导。
在负载的电感、负载和电源的电感之间，也会形成一个短路通路，所以也称为短路传导。
通过控制三相全控桥中每个可控硅管的导通角度，可以实现整流电路的控制。
当可控硅管导通角度变化时，前向传导的时间会发生变化，从而控制输出电压的大小。
二、主要参数1.输入电压：三相交流电的电压，通常为220V、380V等。
2.输出电压：可控整流电路的输出电压，通常为直流电压。
3.额定电流：整流电路能够输出的最大电流。
4.可控角度：可控硅管的导通角度，通常通过控制电压触发器来实现。
5.效率：整流电路的能量转换效率。
三、设计方法设计三相桥式可控整流电路时，需要考虑以下几个方面：1.选用合适的可控硅管：可控硅管的电流和电压要能够满足实际应用的需求，同时还需考虑导通角度的控制精度和效率。
2.制定电压触发器控制策略：通过控制电压触发器的触发时刻，可以实现可控硅管的导通角度控制。
3.安装散热装置：可控硅管在工作时会产生大量的热量，需要通过合适的散热装置来进行散热，以保证整流电路的稳定性和可靠性。
4.电路保护措施：整流电路需要考虑电流、电压、温度等方面的保护措施，以防止电路故障或过载。
四、应用案例在电力调节方面，三相桥式可控整流电路可以通过调整可控硅管的导通角度，来控制交流电网向直流系统的输入功率和输出功率。
在电能调节方面，可控整流电路可以实现电能的负荷调节、电能的负荷分析和电能的远程调控。
三相桥式全控整流电路
输出电压与输入电压的关系
01
输出电压与输入电压的有效值成 正比，与触发脉冲的相位角有关 。
02
当触发脉冲在合适的相位角触发 晶闸管时，输出电压接近于输入
电压的最大值。
随着触发脉冲相位角的减小，输 出电压逐渐减小。
03
当触发脉冲相位角为0度时，输出 电压为0。
04
03
电路参数
整流元件的参数选择
额定电压
整流元件的额定电压应大 于电路的最大输出直流电 压。
额定电流
整流元件的额定电流应大 于电路的最大输出直流电 流。
反向耐压
整流元件的反向耐压应大 于电路的最大反向电压。
变压器的参数选择
额定功率
变压器的额定功率应大于电路的最大输出功率。
匝数比
变压器的匝数比应与电路的输入输出电压要求 相匹配。
磁芯材料
变压器的磁芯材料应具有较高的磁导率和较低的损耗，以提高变压器的效率。
常见故障与排除方法
故障1
整流输出电压异常
排除方法
检查输入电源是否正常，检查整流管是否损坏 ，检查电路连接是否良好。
故障2
可控硅不导通
排除方法
检查触发脉冲是否正常，检查可控硅控制极的连接 是否正确。
电路发热严重
故障3
排除方法
检查电路的散热情况，确保散热器安装良好，检查负载 是否过重。
维护与保养建议
滤波电容器的参数选择
电容量
滤波电容器的电容量应根据电路的输出电流和电压纹波的要求进 行选择。
耐压值
滤波电容器的耐压值应大于电路的最大输出直流电压。
温度特性
滤波电容器的温度特性应与电路的工作温度要求相匹配。
04
电路分析
三相桥式全控整流电路设计
1 主电路的设计与原理说明1.1 主电路图图1-1中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）为共阳极组。
晶闸管按从1至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 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。
此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V ，电阻R=10Ω，电感L 无穷大使负载电 流连续。
其原理如图1所示。
图1-1 三相桥式全控整理电路原理图1.2 主电路原理为说明此原理，假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。
此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。
而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。
这样，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，施加于负载上的电压为某一线电压。
α=0o 时，各晶闸管均在自然换相点处换相。
由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。
在分析d u 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。
从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 1d u 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压2d u 为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压d u =1d u -2d u 是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压 d u 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压d u 波形为线电压在正半周的包络线。
电力电子三相桥式全控整流电路的设计
电力电子三相桥式全控整流电路的设计一、设计原理三相桥式全控整流电路由六个可控硅器件组成，分别连接在电源的三个相线和负载之间。
通过对六个可控硅器件的控制，可以实现对电源电压的全波整流，并将交流电转换为直流电供给负载。
由于可控硅器件具有可控导通和关断的特性，因此可以实现对整流电路的控制。
二、工作方式三相桥式全控整流电路的工作方式主要分为两个阶段：正半周期和负半周期。
在正半周期中，当Uab > Ubc > Uca时，可控硅器件S1和S2导通，S3和S4关断，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
在负半周期中，当Uab < Ubc < Uca时，可控硅器件S1和S2关断，S3和S4导通，S5和S6的导通与关断由控制信号决定。
通过不断调整控制信号，可以实现对整流电路的输出电压的控制。
三、电路参数计算1.电源电压：根据实际应用需求，确定电源电压的额定值，通常为220V或380V。
2.负载电流：根据负载的功率需求和额定电压，计算负载电流的额定值。
3.可控硅器件参数：选取合适的可控硅器件，根据其额定电流和额定电压，确定器件的参数。
4.电感参数：根据负载电流的频率和电感的自感系数，计算电感的参数。
5.电容参数：根据负载电流的频率和电容的容量，计算电容的参数。
四、性能指标1.效率：计算整流电路的输入功率和输出功率的比值，即效率。
2.谐波失真：通过谐波分析，计算整流电路输出电压的谐波含量，衡量电路输出电压的质量。
3.稳定性：通过控制信号的调整，使得整流电路输出电压的波动尽可能小，保证电路的稳定性。
4.抗干扰能力：通过合理的电路设计和控制策略，提高电路的抗干扰能力，减少外部干扰对电路的影响。
五、总结三相桥式全控整流电路是一种常见的电能变换电路，广泛应用于工业和电力系统中。
本文详细介绍了该电路的设计原理、工作方式、电路参数计算以及相关的性能指标。
在实际应用中，需要根据具体的需求和要求进行电路设计，并通过实验和测试来验证电路的性能。
三相桥式全控整流电路设计
三相桥式全控整流电路设计简介三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换的电路，可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
该电路由四个可控硅器件组成，通过适当的触发角控制，可以实现对整流电压的精确控制。
本文将详细介绍三相桥式全控整流电路的设计原理、工作原理、关键参数计算以及注意事项等内容。
设计原理三相桥式全控整流电路的设计基于桥式整流电路和可控硅器件。
在正半周，D1和D3导通，D2和D4截止；在负半周，D2和D4导通，D1和D3截止。
通过适当的触发角控制可控硅器件的导通时间，可以实现对输出直流电压的调节。
工作原理三相桥式全控整流电路的工作过程如下：1.当输入交流电源正半周时，S1和S3导通，S2和S4截止。
此时，在负载上产生正向直流输出。
2.当输入交流电源负半周时，S2和S4导通，S1和S3截止。
此时，在负载上产生反向直流输出。
通过调节可控硅器件的触发角，可以控制整流电路的导通时间，从而控制输出直流电压的大小。
关键参数计算在设计三相桥式全控整流电路时，需要计算以下关键参数：1.输入电压：根据实际应用需求和输入交流电源的特性确定。
2.输出电压：根据实际应用需求确定。
3.负载电阻：根据实际应用需求确定。
4.可控硅器件的触发角：根据输出直流电压的调节范围和所使用的可控硅器件的特性确定。
注意事项在设计和使用三相桥式全控整流电路时，需要注意以下事项：1.选择适当的可控硅器件：根据实际应用需求选择合适的可控硅器件，考虑其额定电流、额定电压、触发特性等参数。
2.进行散热设计：由于可控硅器件在工作过程中会产生较大的热量，因此需要进行散热设计，确保可控硅器件能够正常工作。
3.控制触发角度：通过控制可控硅器件的触发角度，可以实现对输出直流电压的精确控制。
需要合理选择触发角度，并进行相应的控制。
4.注意电路保护：在电路设计中，应考虑电路的过流保护、过压保护等功能，以确保电路的安全稳定运行。
结论三相桥式全控整流电路是一种常用的交流电到直流电转换电路，可以实现对交流电进行全波整流和调节输出直流电压的功能。
三相桥式全控整流电路设计
1 主电路的设计与原理说明1。
1 主电路图图1—1中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、 VT5）为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)为共阳极组.晶闸管按从1至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 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5， 共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。
从后面的分析可知，按此编号,晶闸管的导通顺序为 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。
此主电路要求带反电动势负载，此反电动势E=60V,电阻R=10Ω,电感L 无穷大使负载电 流连续。
其原理如图1所示。
图1-1 三相桥式全控整理电路原理图1。
2 主电路原理为说明此原理,假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况就也就相当于晶闸管触发角α=0o 时的情况。
此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通.而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通.这样，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，施加于负载上的电压为某一线电压。
α=0o 时,各晶闸管均在自然换相点处换相。
由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。
在分析d u 的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。
从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n 为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压 1d u 为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压2d u 为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压d u =1d u -2d u 是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
从线电压波形看，由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大的相电压，而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小的相电压，输出整流电压 d u 为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压d u 波形为线电压在正半周的包络线.由于负载端所接的电感值无限大,会对变化的电流有抵抗作用，从而使得负载电流几乎为一条直线。
三相桥式全控整流电路
4
特点与优点
特点与优点
整流效率高：由于采用
了全控整流技术，三相
桥式全控整流电路的整
2
流效率可以达到90%以
上
控制性能好：通过调节
触发角α的大小，可以
1
实现对输出电压和电流 的连续和平滑调节，从
而具有良好的控制性能
适用于大功率应用：三
相桥式全控整流电路适
用于大功率应用场合， 可以实现大电流和高电
4
流电源的中性线N上
3
工作原理
工作原理
整流过程
当晶闸管的控制极有触发脉冲时，晶闸管导通，电流可 以通过它而从交流电源的一相流向负载，然后再通过另 外两只晶闸管返回交流电源的另一相。通过改变触发脉 冲的相位，可以控制电流的流向和大小，从而实现对输 出电压和电流的连续和平滑调节
工作原理
控制原理
三相桥式全控整流电路的输出电压和电流的大小取决于晶闸管的触发角α。触发角α是指 从正弦波的正半周开始到触发脉冲出现的位置之间的角度。当触发角α越小时，输出的电 压和电流越大；当触发角α越大时，输出的电压和电流越小 通过调节触发角α的大小，可以实现对输出电压和电流的连续和平滑调节。常用的调节方 式有两种：一种是采用相位控制方式，通过调节触发脉冲的相位来改变触发角α的大小； 另一种是采用移相控制方式，通过改变触发脉冲的移相角的大小来改变触发角α的大小
续和平滑调节
2
电路结构
电路结构
三相桥式全控整流电路的基本结 构由三相交流电源、六只晶闸管
以及负载构成
其中，三相交流电源为三角形接 法，提供三个相位相差120度的交
流电压
六只晶闸管分别连接在三相交流 电源和负载之间，其中三只晶闸 管的一端连接在A、B、C三相交流 电源上，另一端连接在负载的P、 N端子上；另外三只晶闸管的另一 端连接在负载的N、P端子上和交
三相桥式全控整流电路的研究及触发电路设计
三相桥式全控整流电路的研究及触发电路设计三相桥式全控整流电路是一种常见的电力电子转换器，广泛应用于交流电转直流电的场合，如电机驱动、电力调节和换流器等。
其主要特点是可以实现对输出电压的调节，从而实现对负载的精确控制。
本文将对三相桥式全控整流电路的研究及触发电路设计进行详细介绍。
首先，我们来了解三相桥式全控整流电路的基本原理。
该电路通过与交流电源相连的三个可控硅组成的桥式整流器来完成交流电的转换。
根据负载的要求，通过控制可控硅的导通角度，可以实现对负载电压和电流的调节。
对于三相桥式全控整流电路，触发电路的设计十分重要。
触发电路的作用是控制可控硅的导通角度，从而实现对输出电压的调整。
常用的触发方式有脉冲触发、调相触发和零点触发等。
脉冲触发方式是最常用的触发方式之一、其原理是通过脉冲信号的控制，使可控硅在特定的时间点上导通。
在三相桥式全控整流电路中，脉冲触发电路一般由脉冲生成电路和脉冲控制电路两部分组成。
脉冲生成电路负责产生一系列的脉冲信号，而脉冲控制电路则根据需要将脉冲信号传输给可控硅，实现其导通控制。
调相触发方式是另一种常见的触发方式。
其原理是通过改变可控硅的导通时间，实现对输出电压的调节。
调相触发电路一般由相位比较器、比例积分器和触发器等组成。
相位比较器负责将电网电压与可控硅导通信号进行比较，得到相位差信号；比例积分器将相位差信号转化为控制信号，并根据需要进行放大和积分处理；触发器则根据控制信号来控制可控硅的导通。
零点触发方式是在交流电源的零点时刻触发可控硅的导通。
其原理是在零点期间，通过触发电路产生的信号来控制可控硅的导通。
零点触发电路由延时电路和触发控制电路组成。
延时电路负责延迟一定时间后输出特定的脉冲信号，而触发控制电路则负责将脉冲信号传输给可控硅，实现其导通控制。
在三相桥式全控整流电路的设计中，需要考虑到电路的稳定性、可靠性和效率等因素。
为此，我们可以采用模拟电路设计方法，结合计算分析和实际测试，对电路进行合理选择和优化。
三相桥式全控整流电路(电阻性负载)
1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)
三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。
1-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)
1-1三相桥式全控整流电路
n
d
VT VT VT 462d 2
d
2-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)仿真图2.2三相桥式全控整流电路(电阻性负载)电源参数
电源220V.相位分别为0︒,120︒,-120︒,频率50HZ
设置控制脚a为0︒,30︒,60︒,90︒与其相印的波形
3-1三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为0︒
3-2三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为30︒
3-3三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为60︒
3-4三相桥式全控整流电路(电阻性负载)a为90︒
4总结
2个晶闸管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同一相器件。
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 。
实验三 ,四 三相桥式全控整流电路
实验三三相桥式全控整流电路三相桥式整流电路是在工业生产中应用最为广泛的电力电子电路之一，它可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态。
还可以多台设备组合，构成一个负载的直流或交流电力转动系统。
它的移相范围要求比较大，一般用垂直移相电路进行触发。
一、实验目的1.熟悉掌握三相桥式整流电路的工作原理和调试方法。
2.掌握三相桥式整流电路输入电压、输出电压、控制角之间的函数关系。
二、实验仪器TDR-2三相整流电路学习机、示波器、万用表。
三、实验原理实验主电路如图3所示。
由6个晶闸管组成三相桥式全控电路的主电路。
每个晶闸管的触发脉冲来自由专用集成电路KJ004、KJ041构成的控制电路。
有关集成电路的技术指标和引脚排列见附录。
通过对控制电压UK的调节，可以使输出直流电压和电流改变，输入电压、输出电压和控制角之间有严格的函数关系。
A1冲J1接通J1断开图3四、实验步骤1.将实验装置的输入端A1、B1、C1接三相380V电源，注意相序正确；负载端接一滑线电阻器。
通过控制按钮使主电路接触器J1为断开状态，此时D31为暗状态。
调试移相触发电路，步骤如下：（1）接通J1，用示波器观测输出电压的波形。
（2）调节U P使输出电压在控制角大于120度的范围。
（3）分别调试电位器R6、R16、R26，使输出电压的波形各脉波尽量对称。
2.整流电路接纯电阻负载时的实验（1）整流电路的输出端接一个滑线电阻器，阻值放在最大位置。
按K4，D31亮，接触器J1闭合，主电路接通，调节U K使输出电压Ud为最大，再调节滑线电阻器使输出电流为1A。
（2）用示波器观察不同控制角时负载电压和电流的波形。
（3）测量不同控制角下输入电压、输出电压的数值，填入下表：五、思考题1.用多个三相桥式整流电路可以组成哪些电力传动系统？2.为什么三相桥式电路一般要求触发脉冲的调节范围比较大？六、实验报告要求1.画出控制角为60度时整流输出电压和电流的波形，晶闸管两端电压的波形。
三相桥式全控整流电路原理及电路图,三相桥式全控整流电路原理及电路图
三相桥式全控整流电路原理及电路图，三相桥式全控整流电路原理及电路图三相整流电路的作用：在电路中，当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。
图所示就是三相半波整流电路原理图。
在这个电路中，三相中的每一相都单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差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。
因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流时的电容量都小。
三相整流电路的工作原理：先看时间段1：此时间段A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在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中红色箭头指示的路径。
此段时间内其他四个二极管均承受反向电压而截止，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。
其余各段情况如下：时间段2：此时间段A相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D1、D6导电。
时间段3：此时间段B相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D3、D6导电。
时间段4：此时间段B相电位最高，A相电位最低，因此跨接在B相A相间的二极管D3、D2导电。
时间段5：此时间段C相电位最高，A相电位最低，因此跨接在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：此时间段C相电位最高，B相电位最低，因此跨接在C相B相间的二极管D5、D5导电。
时间段7：此时间段又变成A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。
电路状态不断重复三相半波可控整流电路工作原理：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通，以保证变压器电势不发生畸变，从而减小谐波。
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一、设计的基本要求1.1、主要技术数据1)电源电压：交流220V/50Hz2)输出电压范围50V~100V3)最大输出电流：10A4)具有过流保护功能，动作电流：12A5)具有稳压功能6)效率不低于70%1.2、主要用途三相桥式整流电路在电力电子领域中的应用及其重要，也是应用最为广泛的电路。
不仅在一般的工业领域的应用非常广泛，如中频炉、发电机励磁、自动控制等，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统、以及其他领域。
二、总体方案三、电路原理说明3.1、主电路原理说明3.1.1、工作原理三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串起来组成的，如上图所示。
为了便于表达晶闸管的导通顺序，把共阴极组的晶闸管依次编号为VT1、VT3、VT5，而把共阳极组的晶闸管依次编号为VT4、VT6、VT2。
假设六个晶闸管换成六个整流二极管，则电路为不可控电路。
相当于晶闸管触发角α=0°时的情况。
三相电压正、负半周各有三个自然换相点，六个自然换相点依次相差60°。
对于共阴极组，阳极电位最高的器件导通；对于共阳极组，阴极电位最低的器件导通。
六个自然换相点把一个周期分成以下六段：1)ωt1＜ωt≤ωt2时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT6导通，ud=uab。
2)ωt2＜ωt≤ωt3时，共阴极组VT1导通，共阳极组VT2导通，ud=uac。
3)ωt3＜ωt≤ωt4时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT2导通，ud=ubc。
4)ωt4＜ωt≤ωt5时，共阴极组VT3导通，共阳极组VT4导通，ud=uba。
5)ωt5＜ωt≤ωt6时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT4导通，ud=uca。
6)ωt6＜ωt≤ωt1时，共阴极组VT5导通，共阳极组VT6导通，ud=ucb。
通过以上分析，可知三相全控桥式整流电路有以下几个基本特点：1)任何时刻必须有两个晶闸管同时导通，一个为共阴极组，一个为共阳极组，以便形成通路2)晶闸管在组内换相，同组内晶闸管的触发脉冲互差120°，由于共阴极组与共阳极组的自然换相点互差60°，所以每隔60°有一个元件换相。
同一桥臂上的两个元件的触发脉冲互差180°，元件导通顺序为VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1。
3)输出电压的波形为线电压的一部分，一周期脉动6次。
4)变压器正负半周都有电流流过，所以没有直流磁化问题，变压器利用效率高。
为了保证任何时刻共阴极组合共阳极组各有一个元件导通，必须对两组中应导通的两个元件同时加触发脉冲。
可以采用宽脉冲（脉冲大于60°）或双窄脉冲实现。
5) 整流变压器采用△/Y 接法，使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波， 更接近正弦波，谐波影响小。
3.1.2、基本数量关系(1)阻性负载①电阻负载a ≤60︒时，电流波形连续，一个波头为60°，所以积分区间为60°整流电压的平均值为：αωωπαπαπcos 34.2)(sin63123232d U t td U U ==⎰++②电阻负载且60︒≤α≤120°时，电流波形断续，一个波头小于60°，所以积分区间小于60°，整流电压平均值为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡++==⎰+)3cos(134.2)(sin 63232d απωωππαπU t td U U积分上限到π，移相范围为120°。
(2)感性负载当电感足够大时，整流电流波形连续且为水平线。
整流电流的平均值和有效值相等Id=I ，每个晶闸管每周期导通120°，整流电压的平均值为αωωπαπαπcos 34.2)(sin 63123232d U t td U U ==⎰++ α=0°时，Ud0=2.34U2；α=90°时，Ud=0V 。
移相范围为90°。
负载电流平均值为：(3)晶闸管的工作三相全控桥式整流电路中，晶闸管的换流只有在本组内进行，且每隔120°换流一次，即在电流连续的情况下每个晶闸管的导通角为120°。
因此1) 流过晶闸管的电流平均值和有效值为2)流进变压器次级的电流有效值为3)晶闸管承受的最高电压3.2、控制电路原理说明3.2.1 电路图的选择三相桥式全控整流电路，通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。
为保证相控电路正常工作，很重要的是应保证按触发角α的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。
晶闸管相控电路，习惯称为触发电路。
晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管具有下面的特性：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
根据晶闸管的这种特性，通过控制晶闸管的导通和关断时刻，就能控制整流电路的触发角的大小。
在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有触发脉冲。
在触发某个晶闸管的同时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。
即用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60o，脉宽一般为20o ~30o，称为双脉冲触发。
双脉冲电路较复杂，但要求的触发电路输出功率小。
3.2.2 触发芯片的选择关于触发电路芯片的选择，我们选用高性能晶闸管三相移相触发集成电路TC787。
TC787是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新集成移相触发集成电路而设计的单片集成电路。
它可单电源工作，亦可双电源工作，主要适用于三相晶闸管移相触发和三相功率晶体管脉宽调制电路，以构成多种交流调速和变流装置。
它们是目前国内市场上广泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相触发集成电路的换代产品，与TCA785及KJ(或KC)系列集成电路相比，具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰性能好、移相范围宽、外接元件少等优点，而且装调简便、使用可靠，只需一个这样的集成电路，就可完成3只TCA785与1只KJ041、1只KJ042或5只KJ(3只KJ004、1只KJ041、1只KJ042)(或KC)系列器件组合才能具有的三相移相功能。
因此，TC787可广泛应用于三相半控、三相全控、三相过零等电力电子、机电一体化产品的移相触发系统，从而取代TCA785、KJ004、KJ009、KJ041、KJ042等同类电路，为提高整机寿命、缩小体积、降低成本提供了一种新的、更加有效的途径。
TC787的引脚排列图各引脚的名称、功能及用法如下──(1) 同步电压输入端：引脚1(Vc)、引脚2(Vb)及引脚18(Va)为三相同步输入电压连接端。
应用中，分别接经输入滤波后的同步电压，同步电压的峰值应不超过TC787的工作电源电压VDD。
(2) 脉冲输出端：在半控单脉冲工作模式下，引脚8(C)、引脚10(B)、引脚12(A)分别为与三相同步电压正半周对应的同相触发脉冲输出端，而引脚7(-B)、引脚9(-A)、引脚11(-C)分别为与三相同步电压负半周对应的反相触发脉冲输出端。
当TC787或TC788被设置为全控双窄脉冲工作方式时，引脚8为与三相同步电压中C相正半周及B相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚12为与三相同步电压中A相正半周及C相负半周对应的两个脉冲输出端；引脚11为与三相同步电压中C相负半周及B相正半周对应的两个脉冲输出端；引脚9为与三相同步电压中A相同步电压负半周及C相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚7为与三相同步电压中B相电压负半周及A相电压正半周对应的两个脉冲输出端；引脚10为与三相同步电压中B相正半周及A相负半周对应的两个脉冲输出端。
(3) 控制端①引脚4(Vr)：移相控制电压输入端。
该端输入电压的高低，直接决定着TC787输出脉冲的移相范围，应用中接给定环节输出，其电压幅值最大为TC787的工作电源电压VDD。
②引脚5(Pi)：输出脉冲禁止端。
该端用来进行故障状态下封锁TC787的输出，高电平有效，应用中，接保护电路的输出。
③引脚6(Pc)：TC787工作方式设置端。
当该端接高电平时，TC787输出双脉冲列；而当该端接低电平时，输出单脉冲列。
④引脚13(Cx)：该端连接的电容Cx的容量决定着TC787或TC788输出脉冲的宽度，电容的容量越大，则脉冲宽度越宽。
⑤引脚14(Cb)、引脚15(Cc)、引脚16(Ca)：对应三相同步电压的锯齿波电容连接端。
该端连接的电容值大小决定了移相锯齿波的斜率和幅值，应用中分别通过一个相同容量的电容接地。
(4) 电源端TC787可单电源工作，亦可双电源工作。
单电源工作时引脚3(VSS)接地，而引脚17(VDD)允许施加的电压为8～18V。
双电源工作时，引脚3(VSS)接负电源，其允许施加的电压幅值为-4～-9V，引脚17(VDD)接正电源，允许施加的电压为+4～+9V。
二、内部结构及工作原理简介TC787的内部结构及工作原理框图如图所示。
由图可知，在它们内部集成有三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。
它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。
三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。
锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出。
该交相信号与脉冲发生器输出的脉冲(对TC787为调制脉冲，对TC788为方波)信号经脉冲形成电路处理后变为与三相输入同步信号相位对应且与移相电压大小适应的脉冲信号送到脉冲分配及驱动电路。
假设系统未发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止端的信号无效，此时脉冲分配电路根据用户在引脚6设定的状态完成双脉冲(引脚6为高电平)或单脉冲(引脚6为低电平)的分配功能，并经输出驱动电路功率放大后输出，一旦系统发生过电流、过电压或其它非正常情况，则引脚5禁止信号有效，脉冲分配和驱动电路内部的逻辑电路动作，封锁脉冲输出，确保集成电路的6个引脚12、11、10、9、8、7输出全为低电平。