电力电子技术考前复习资料三相可控整流 (1)
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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
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
另一种是双脉冲触发（常用）
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的触发
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 • 另一种是双脉冲 触发（常用）
u
u u u
增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化
三相 半波 可控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时波形分析
u2 a=30¡ uã
a
ub
uc
O uG
t
a=30时的波形
O ud O iVT
1
t t 1 t t
t
VT4 VT6 VT2 d2
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
O
t
iV T
1
O uV T
1
uab
uac
ub c ub a
uca
ucb
uab
uac
t
O
t
uab
uac
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
VT1
II
VT1
III
VT3
IV
VT3
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
2.4 三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路 ——三相可控整流电路的特点
可减少直流电压的脉动，不致 引起三相电源的负载不平衡。 在大容量设备里边得到应用。 三相半波可控整流电路是最基 本的。
O
t
uV T
1uabuac源自ub cub auca
ucb
uab
uac
O
t
ia O
uab
uac
t
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =60
ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud 平均值继续降低。a=60时ud出现为零的点
VT1 VT3 VT5 d1 id a b 负 c 载
ud1
a= 60¡ ã u
负载电流平均值为
Ud Id R
晶闸管轮流导通，故流过它的电流平均值为 I dVT
Id 3
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压 峰值，即 U RM 2 3U 2 6U 2 2.45 U2 由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud， 其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等 于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极 间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即 U DM 2U 2
t t
uab uac
1 ac
U 2 R
2 3 3 2 COS 2a
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
u2 a=60¡ uã ub a uc
a
>30时的 波形
O uG O ud O
1
t
负载电流断续，晶闸 管导通角小于120
ac
负载电流处于 连续和断续之间的 临界状态
O uVT u
1
O uab uac
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时定量分析
a≤30时，负载电流连续，有
1 Ud 2 3
u2 a=30¡ uã ub a uc
5 a 6 a
2U 2 sin td (t )
6
O uG O ud O iVT
O uG
t
IVT
2U 2 sin t 1 d (t ) a 2 6 R
2
O ud O
1
t t
U2 R
1 2
5 3 1 6 a 4 COS 2a 4 SIN2a
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载定量分 析
三相桥式全控整流电路 ——三相桥式全控整流电路的特点
（1）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 （2） 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
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =30
区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了 30 ，组成 ud的每一段线电压因此推迟30 从wt1开始把一周期等分为6段，ud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原来的 规律 变压器二次侧电流ia波形的特点：在VT1处于通态的 120 期间， ia 为正， ia 波形的形状与同时段的 ud 波 形相同，在VT4处于通态的120期间，ia波形的形状 也与同时段的ud波形相同，但为负值。
三相半波可控整流电路 ——三相半波可控整流的特点
相对于单相整流电路，波 形平直；三相负载平衡。
其变压器二次电流中含有 直流分量；每相只有1/3周 期导电，变压器利用率低。
1
0.5
0
-0.5
-1
X: 91 Y: -1.485
-1.5
-2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2.5 三相桥式全控整流电路
O ud2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uac ubc uba uca ucb uab uac ud1 ua ub uc ua ub
ia
t
uab ubc uba
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=90 时的 波形
VT4 VT6 VT2 d2
ud
O
t
id
O iVT
1
t
O ia O
t
t
VT1 VT3 VT5 d1 ia a b id 负 c 载
ud 1 a = 30 ° ua
ub
uc
ud O
ud 2 ud
t 1
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ ub c Ⅳ ub a Ⅴ uca Ⅵ ucb
t
uab
uac
VT4 VT6 VT2 d2
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=30 时的 波形
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a id 负 b c载 ud
VT4 VT6 VT2 d2
VT1 VT3 VT5 d1 ia a b id 负 c 载 ud
ua u2 a= 0° ud 1
ub
uc
O ud 2 u2 L ud
t 1
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ Ⅳ ub c ub a Ⅴ uca Ⅵ ucb uab uac
电阻负载，a =60时的波形
t t
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
u2 a=60¡ uã ub a uc
a
>30时的 波形
O uG O ud O
1
t
负载电流断续，晶闸 管导通角小于120
电阻负载，a =60时的波形
t t
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时定量分析
a
ub
uc
ud
t1
O
t
Ⅰ uac Ⅱ ubc Ⅲ uba Ⅳ uca Ⅴ ucb Ⅵ uab
VT4 VT6 VT2 d2
ud2 ud uab
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=60 时的 波形
uac
O
t
uVT
1
uac
uac
O
t
uab
VT1 VT3 VT5 d1 id a b 负 c 载 ud
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
a=60时的波形
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I 2 I VT
1 I d 0.577I d 3
晶闸管的电流的平均值为
I dVT
Id 3
晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电 压峰值
U FM U RM 2.45U 2
以变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形为例： 晶闸管的电压波形，由3段组成：
第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为 T1=0
第2段，在VT1关断后，VT2导通期间， T1= a- b= ab，为一
u
u
u u u
段线电压
第3段，在VT3导通期间， T1= a- c= ac为另一段线电压
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的形成
三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳 极接法共用变压器，并向一个负载供电，同 时去掉零线后的一种电路拓扑结构。
避免变压器直流磁化，提高变压器的利用率
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的结构
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、2 2管同时通形成供电回路，
电阻负载时a角的移相范围为150
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直
a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同
a >30时
u2 过零时， VT1 不关断，直到 VT2 的脉冲到来， 才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1 施加反压使其关断——ud波形中出现负的部 分 阻感负载时的移相范围为90
一周期中，在wt1~wt2期间，VD1导通，ud=ua 在wt2~wt3期间， VD2导通，ud=ub
在wt3~ wt4期间，VD3导通，ud=uc
二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触 发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角 a 的起点，即a =0 .
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =0时工作原理分析
1
t
3 6 U 2 cosa 1.17U 2 cosa 2
当a=0时，Ud最大 : Ud Ud0 1.17U 2
5 a 6 a
t t 1 t
I 2 IVT
1 2
1 2
6
2U 2 sin t d (t ) R
2
O uVT u O
V
VT5
VI
VT5
共阴极组中导 通的晶闸管 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
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =0
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
三相半波可控整流电路 ——电阻负载
电路的特点：
变压器二次侧接成星形得到零 线，而一次侧接成三角形避免3 次谐波流入电网 三个晶闸管分别接入a、b、c 三相电源，其阴极连接在一 起——共阴极接法
三相半波可控整流电路 ——电阻负载工作原理分 析
假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波 不可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应 的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断， 输出整流电压即为该相的相电压
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =0
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
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a id 负 b c载 ud
其中共阴极 组和共阳极组 各1，且不能为同1相器件
VT4 VT6 VT2 d2
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的触发
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
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，
1 Ud 2 3
a
2U 2 sin td (t )
6
u2 a=60¡ uã a ub
uc
3 2 0.6751 cos( a ) U 2 1 cos( a ) 6 2 6
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路电阻负载—小结
当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载， id波形与ud波形形状一样，也连续 当 a>60时， ud波形每 60中有一段为零， ud波 形不能出现负值
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
另一种是双脉冲触发（常用）
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的触发
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 • 另一种是双脉冲 触发（常用）
u
u u u
增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化
三相 半波 可控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时波形分析
u2 a=30¡ uã
a
ub
uc
O uG
t
a=30时的波形
O ud O iVT
1
t t 1 t t
t
VT4 VT6 VT2 d2
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=0 时的 波形
O
t
iV T
1
O uV T
1
uab
uac
ub c ub a
uca
ucb
uab
uac
t
O
t
uab
uac
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
VT1
II
VT1
III
VT3
IV
VT3
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
2.4 三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路 ——三相可控整流电路的特点
可减少直流电压的脉动，不致 引起三相电源的负载不平衡。 在大容量设备里边得到应用。 三相半波可控整流电路是最基 本的。
O
t
uV T
1uabuac源自ub cub auca
ucb
uab
uac
O
t
ia O
uab
uac
t
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =60
ud波形中每段线电压的波形继续后移，ud 平均值继续降低。a=60时ud出现为零的点
VT1 VT3 VT5 d1 id a b 负 c 载
ud1
a= 60¡ ã u
负载电流平均值为
Ud Id R
晶闸管轮流导通，故流过它的电流平均值为 I dVT
Id 3
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压 峰值，即 U RM 2 3U 2 6U 2 2.45 U2 由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud， 其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等 于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极 间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即 U DM 2U 2
t t
uab uac
1 ac
U 2 R
2 3 3 2 COS 2a
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
u2 a=60¡ uã ub a uc
a
>30时的 波形
O uG O ud O
1
t
负载电流断续，晶闸 管导通角小于120
ac
负载电流处于 连续和断续之间的 临界状态
O uVT u
1
O uab uac
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =30时定量分析
a≤30时，负载电流连续，有
1 Ud 2 3
u2 a=30¡ uã ub a uc
5 a 6 a
2U 2 sin td (t )
6
O uG O ud O iVT
O uG
t
IVT
2U 2 sin t 1 d (t ) a 2 6 R
2
O ud O
1
t t
U2 R
1 2
5 3 1 6 a 4 COS 2a 4 SIN2a
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载定量分 析
三相桥式全控整流电路 ——三相桥式全控整流电路的特点
（1）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 （2） 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
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =30
区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了 30 ，组成 ud的每一段线电压因此推迟30 从wt1开始把一周期等分为6段，ud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原来的 规律 变压器二次侧电流ia波形的特点：在VT1处于通态的 120 期间， ia 为正， ia 波形的形状与同时段的 ud 波 形相同，在VT4处于通态的120期间，ia波形的形状 也与同时段的ud波形相同，但为负值。
三相半波可控整流电路 ——三相半波可控整流的特点
相对于单相整流电路，波 形平直；三相负载平衡。
其变压器二次电流中含有 直流分量；每相只有1/3周 期导电，变压器利用率低。
1
0.5
0
-0.5
-1
X: 91 Y: -1.485
-1.5
-2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2.5 三相桥式全控整流电路
O ud2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uac ubc uba uca ucb uab uac ud1 ua ub uc ua ub
ia
t
uab ubc uba
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=90 时的 波形
VT4 VT6 VT2 d2
ud
O
t
id
O iVT
1
t
O ia O
t
t
VT1 VT3 VT5 d1 ia a b id 负 c 载
ud 1 a = 30 ° ua
ub
uc
ud O
ud 2 ud
t 1
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ ub c Ⅳ ub a Ⅴ uca Ⅵ ucb
t
uab
uac
VT4 VT6 VT2 d2
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=30 时的 波形
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a id 负 b c载 ud
VT4 VT6 VT2 d2
VT1 VT3 VT5 d1 ia a b id 负 c 载 ud
ua u2 a= 0° ud 1
ub
uc
O ud 2 u2 L ud
t 1
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ Ⅳ ub c ub a Ⅴ uca Ⅵ ucb uab uac
电阻负载，a =60时的波形
t t
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时波形分析
u2 a=60¡ uã ub a uc
a
>30时的 波形
O uG O ud O
1
t
负载电流断续，晶闸 管导通角小于120
电阻负载，a =60时的波形
t t
iVT
O
t
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a >30时定量分析
a
ub
uc
ud
t1
O
t
Ⅰ uac Ⅱ ubc Ⅲ uba Ⅳ uca Ⅴ ucb Ⅵ uab
VT4 VT6 VT2 d2
ud2 ud uab
三相 桥式 全控 整流 电路 电阻 负载 a=60 时的 波形
uac
O
t
uVT
1
uac
uac
O
t
uab
VT1 VT3 VT5 d1 id a b 负 c 载 ud
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
a=60时的波形
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I 2 I VT
1 I d 0.577I d 3
晶闸管的电流的平均值为
I dVT
Id 3
晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电 压峰值
U FM U RM 2.45U 2
以变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形为例： 晶闸管的电压波形，由3段组成：
第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为 T1=0
第2段，在VT1关断后，VT2导通期间， T1= a- b= ab，为一
u
u
u u u
段线电压
第3段，在VT3导通期间， T1= a- c= ac为另一段线电压
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的形成
三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳 极接法共用变压器，并向一个负载供电，同 时去掉零线后的一种电路拓扑结构。
避免变压器直流磁化，提高变压器的利用率
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的结构
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、2 2管同时通形成供电回路，
电阻负载时a角的移相范围为150
三相半波可控整流电路 ——阻感负载
特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直
a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同
a >30时
u2 过零时， VT1 不关断，直到 VT2 的脉冲到来， 才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1 施加反压使其关断——ud波形中出现负的部 分 阻感负载时的移相范围为90
一周期中，在wt1~wt2期间，VD1导通，ud=ua 在wt2~wt3期间， VD2导通，ud=ub
在wt3~ wt4期间，VD3导通，ud=uc
二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触 发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角 a 的起点，即a =0 .
三相半波可控整流电路 ——电阻负载a =0时工作原理分析
1
t
3 6 U 2 cosa 1.17U 2 cosa 2
当a=0时，Ud最大 : Ud Ud0 1.17U 2
5 a 6 a
t t 1 t
I 2 IVT
1 2
1 2
6
2U 2 sin t d (t ) R
2
O uVT u O
V
VT5
VI
VT5
共阴极组中导 通的晶闸管 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
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =0
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
三相半波可控整流电路 ——电阻负载
电路的特点：
变压器二次侧接成星形得到零 线，而一次侧接成三角形避免3 次谐波流入电网 三个晶闸管分别接入a、b、c 三相电源，其阴极连接在一 起——共阴极接法
三相半波可控整流电路 ——电阻负载工作原理分 析
假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波 不可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应 的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断， 输出整流电压即为该相的相电压
三相桥式全控整流电路 ——电阻负载： a =0
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
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a id 负 b c载 ud
其中共阴极 组和共阳极组 各1，且不能为同1相器件
VT4 VT6 VT2 d2
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路的触发
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
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，
1 Ud 2 3
a
2U 2 sin td (t )
6
u2 a=60¡ uã a ub
uc
3 2 0.6751 cos( a ) U 2 1 cos( a ) 6 2 6
三相桥式全控整流电路
——三相桥式全控整流电路电阻负载—小结
当a≤60时，ud波形均连续，对于电阻负载， id波形与ud波形形状一样，也连续 当 a>60时， ud波形每 60中有一段为零， ud波 形不能出现负值