三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路作用
三相半波可控整流电路作用三相半波可控整流电路是一种常见的电路类型，用于将交流电转换成直流电。
它的主要作用就是在无法使用单相整流时实现直流电的转换，同时也可以对输出的电流进行控制，使其具有稳定的特性。
在本文中，我们将为您详细介绍三相半波可控整流电路的作用和原理。
一、三相半波可控整流电路的原理三相半波可控整流电路的原理是将三相电源输入电路中，通过选择不同的晶闸管通导角度，使一个相的输出电流进行控制。
在三个周期中，只有一个周期的输出电流被导通，其余两个周期的输出电流被截断。
因此，三相半波可控整流电路的输出电流是不连续的，但输出电压是近似直流的。
二、三相半波可控整流电路的作用1. 实现交流电到直流电的转换三相半波可控整流电路通过对输出电流进行控制，把输入的交流电转变成近似直流电。
这对于需要直流电源的电器非常重要，如大型机械设备、控制系统等。
2. 降低电能消耗三相半波可控整流电路可以减少电压波动和电流的峰值，从而减少电能消耗。
这种电路在工业生产中经常被使用，可以有效降低生产成本。
3. 提高电能效率三相半波可控整流电路的使用可以提高电能的利用效率。
通过控制输出电流，可以使其保持稳定，从而提高系统的效率和性能。
4. 实现自动调节三相半波可控整流电路还可以设计自动调节功能，使输出电流自动调节，以保证系统的稳定性。
这种功能在需要连续性输出电流的工业生产中特别有用。
三、三相半波可控整流电路的应用三相半波可控整流电路广泛应用于各种工业和农业领域，如雕刻、切割、搬运和农业机械，汽车制造等。
在这些应用中，三相半波可控整流电路可以实现高效能的直流电源，为设备提供稳定、可靠的电源。
此外，它也被广泛应用于电气驱动、自动控制、机器视觉等领域。
总之，三相半波可控整流电路的作用在工业生产中是不可替代的，它可以实现电能转换、降低耗能、提高效能、实现自动调节。
有了这种电路，我们可以更加轻松、高效地完成各种生产任务。
三相半波可控整流电路性负载阻
1.三相半波可控整流电路（电阻性负载）1.1三相半波可控整流电路（电阻性负载）电路结构为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为△/Y接法。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法。
如图1.du R1VT3VTd i2VTr T图1.三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）1.2三相半波可控整流电路工作原理（电阻性负载）1)在ωt1-ωt2区间，有Uu＞Uv，Uu＞Uw，U相电压最高，VT1承受正向电压，在ωt1时刻触发VT1导通，导通角θ=120°，输出电压Ud=Uu。
其他两个晶闸管承受反向电压而不能导通。
VT1通过的电流It1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等，可在负载电阻R两端测试。
2)在ωt2-ωt3区间，有Uv＞Uu，V相电压最高，VT2承受正向电压，在ωt2时刻触发VT2导通，Ud=Uv。
VT1两端电压Ut1=Uu-Uv=Uuv＜0，晶闸管VT1承受反向电压关断。
3）在ωt3-ωt4区间，有Uw＞Uv，W相电压最高，VT3承受正向电压，在ωt3时刻触发VT3导通，Ud=Uw。
VT2两端电压Ut2=Uv-Uw=Uvw＜0，晶闸管VT2承受反向电压关断。
在VT3导通期间VT1两端电压Ut1=Uu-Uw=Uuw＜0。
这样在一个周期内，VT1只导通120°，在其余240°时间承受反向电压而处于关断状态。
1.3三相半波可控整流电路仿真模型（电阻性负载）根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图2所示：图2.三相半波可控整流电路仿真模型（电阻性负载）脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。
三相半波可控整流电路
b
u
c
O u
G
w t
O u d iV O
T
w t w t1 w t
1
u
O
V T
1
u
w t
ac
O u
ab
w t
u
ac
α ≤30时的波形：负载电流连续，晶闸管导通角等于120 。 （α ＝30时负载电流连续和断续之间的临界状态）
（3）α =60时，波形如下图所示
u2
= 60° u
接入VD
图3-16 三相半波可控整流电路，阻 感负载(接续流管)时的波形
图3-15 三相半波可控整流电路，阻 感负载(不接续流管)时的波形
3.3 三相半波可控整流电路
3. 大电感负载接续流二极管
在0°≤α ≤30°区间，电源电 压均为正值， ud 波形连续，续 流管不起作用； 当 30 °＜ α ≤150°区间，电 源电压出现过零变负时，续流 管及时导通为负载电流提供续 流回路，晶闸管承受反向电源 相电压而关断。这样 ud 波形断 续但不出现负值。续流管 VD 起 作用时，晶闸管与续流管的导 通角分别为： 150 T
3.3 三相半波可控整流电路
一、 电阻性负载
1.电路的特点：
•变压器二次侧接成星形，
而一次侧接成三角形。
•三个晶闸管分别接入α 、
N
ud
id
b、c 三相电源，其阴极
连接在一起 —— 共阴极
接法 。
三角形
星形
3.3 三相半波可控整流电路
u
uα ud
N
自然换相点 （ α =0）
ub
uc
id
0 wt1 wt2 wt3 wt4
三相半波可控整流电路
06
结论与展望
三相半波可控整流电路的优势与局限性
要点一
高效节能
要点二
输出波形质量高
三相半波可控整流电路具有较高的效率，能够减少能源浪 费。
该电路输出的电压波形较为平滑，减少了谐波干扰。
变压器还需要具有一定的电气隔离作用，以保 证整流电路的安全运行。
03
工作过程
触发脉冲的产生与控制
触发脉冲的产生
三相半波可控整流电路的触发脉冲通 常由专门的触发电路产生，该电路根 据所需的整流波形和控制要求，产生 相应的触发脉冲信号。
触发脉冲的控制
触发脉冲的宽度和相位可以通过调节 控制信号来改变，从而实现整流输出 电压和电流的控制。
THANKS
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技术发展趋势与未来展望
数字化控制
随着数字技术的发展，未来三相半波可控整 流电路将更多地采用数字化控制方式，提高 控制精度和稳定性。
智能触发技术
智能触发技术能够提高整流电路的运行效率 和稳定性，减少对电网的干扰，是未来的重 要发展方向。
技术发展趋势与未来展望
• 多相整流技术：多相整流技术能够提高整流电路 的容量和稳定性，减少对电网的谐波干扰，是未 来的研究热点之一。
3
触发电路的性能直接影响整流电路的输出性能和 稳定性，因此需要保证触发脉冲的相位准确、稳 定。
变压器
变压器是三相半波可控整流电路中的重要组成 部分，主要用于实现电气隔离和电压变换。
在整流电路中，变压器通常采用三相变压器， 将输入的三相交流电变换为合适幅值的单相交 流电，以满足晶闸管和整流电路的需要。
三相半波可控整流电路
t
换相点开始计算，所以为 150。
6) 数量关系
整流输出电压平均值的计算
α ≤30时，负载电流连续，有：
p p U d2 1p 5 6 p 6
2 U 2sitnd (t)3 26U 2co s 1 .1U 7 2cos
3
当α =0时，Ud最大，为 UdUd01.1U 72 。
α >30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：
（如α =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0时的波形如图所
示）
❖ua 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。
电感性负载时， α的移相范围为90
原因是由于当α≥90时，Ud的波形正负对称，平均值为0， 失去意义。所以α的移相范围为90。
R
2)负载电压
一周期中，在ωt1~ ω t2期间，VT1导通，ud=ua 在ω t2~ ω t3期间， VT2导通，ud=ub 在ω t3~ ω t4期间，VT3导通，ud=uc
3)晶闸管的电压波形，由3段组 成：
第1段，VT1导通期间，uT1=0; 第2段，在VT1关断后，VT2导 通期间，uT1=ua-ub=uab，为一 段线电压;
2、到α≤30°，输出电压连续，导通角θ=120°； 当30° ＜α≤150°时，输出电压呈现断续，每个晶 闸管导通角为θ= 150°- α＜120°
3、控制角移相范围为0°~150°
2. 三相半波可控整流电路电感性负载
1) 特点：电感性负载，L值很大，id波形基本平直 ➢ α ≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同 ➢ α >30时：ud波形中出现负的部分。 2) 电感性负载时， α的移相范围为90
三相半波可控整流电路的缺点
三相半波可控整流电路的缺点大家好！今天我们来聊聊三相半波可控整流电路的那些“小脾气”。
这玩意儿可是电力电子领域的老前辈了，它干啥呢？简单来说，就是把交流电（AC）变成直流电（DC）。
不过，虽然它有不少优点，但也有几个缺点让人头疼得很。
想要深入了解这些缺点，我们得一步步剖析，看看它到底是个啥“妖怪”。
1. 效率低得让人心疼首先，这个三相半波可控整流电路的效率问题真是让人不敢恭维。
你想啊，它用的是半波整流，这意味着只有一个交流周期的半波被整流出来。
结果是什么呢？就是效率低得很，剩下的波形就像个破布似的。
不仅如此，它的输入电流也不太好看，因为整流过程中的负载电流波动比较大，导致了电流的波形畸形。
换句话说，这个电路就像个拖着小尾巴的流浪猫，效率不高，还老让人烦恼。
2. 负载波动，真是烦人再说到负载波动，这可是个大问题。
由于三相半波整流只利用了每相交流电的半周期，结果就会导致电流不稳定，就像过山车一样上下波动。
尤其是负载电流的纹波更是让人抓狂，给设备带来的冲击力是相当大的。
大家都知道，电流波动太大会影响设备的工作效率，甚至可能导致设备过早损坏，这可真是不划算。
总之，负载波动这个“坏小子”，常常把大家搞得焦头烂额。
3. 谐波问题，别忽视了第三个问题就是谐波了。
谐波是什么呢？就是那种看不见摸不着的电力“鬼魂”。
由于三相半波整流电路会产生大量的低频谐波，这些谐波就像是电力系统的“蝙蝠”，不仅影响了电力系统的稳定，还可能引发其他设备的故障。
谐波对电网的干扰简直就像是个隐形的杀手，让人心里不安，生怕哪一天就会出现问题。
所以，有了这个电路，最好还是得多花点心思去处理这些讨厌的谐波。
4. 结构复杂，麻烦不断说到结构，这个电路的设计也不简单。
三相半波可控整流电路的结构，虽然从技术上讲不算特别复杂，但在实际应用中，布线、控制和调节等方面的麻烦可真不少。
整流过程中的每一个小细节都得仔细琢磨，不然稍有不慎就可能出现问题。
这就像是做饭时需要精确控制火候一样，稍不留神，就可能弄巧成拙。
三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路1. 电阻负载(1) 工作原理三相半波可控整流电路如图1 a) 所示。
为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流人电网。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。
假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路，以下首先分析其工作情况。
此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相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，波形如图1 d) 所示。
在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt～ωt期21uu；在ωt～ωt期间，b 相电压最高，VD导通，= 相电压最高，间，αa3d12uuuu。
此后，导通，= 期间，c 相电压最高，VDVD导通，= ～ωt；在ωt cdb4323d在下一周期相当于ωt的位置即ωt时刻，VD又导通，重复前一周期的工作情114u o波形为三个120。
VD况。
如此，一周期中VD、VD、轮流导通，每管各导通d213相电压在正半周期的包络线。
在相电压的交点ωt、ωt、ωt处，均出现了二极管换相，即电312流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。
对三相半波可控整流电路而言，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o，要改变触发角只能是在此基础上α=0的起点，即α计算各晶闸管触发角则电若在自然换相点处触发相应的晶闸管导通，增大，即沿时间坐标轴向右移。
．路的工作情况与以上分析的二极管整流工作情况一样。
由单相可控整流电路可u 的过零点。
知，各种单相可控整流电路的自然换相点是变压器二次电压2o时，变压器二次侧 a 相绕组和晶闸管VT1的电流波形如当α = 0o，可见变压器二次所示，另两相电流波形形状相同，相位依次滞后120图1 e) 绕组电流有直流分量。
图1 f) 是VT两端的电压波形，由3段组成：第1段, VT导通期11uu= 导通期间，,，VT第2段，在VT关断后间，为一管压降，可近似为=0；VT1VT121uuuuuu u= 段，在VT导通期间，－－ = = ,为一段线电压；第3acaabbac VT13为另一段线电压。
三相可控整流电路
α ≤60时（α =0 如图12所示；α =30 如图13所示）
• ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。
主要 • 区别在于： 包括 id的波形可近似为一条水平线。
α >60时（ α =90如图14所示）
• 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。
电阻负载时，ud波形不会出现负面积
ud1
= 90°
ub
uc
ua
O ud2 ud
wt1
uab Ⅰ uac Ⅱ ubc Ⅲ uba Ⅳ uca Ⅴ ucb Ⅵ uab
wt
uac
O
wt
uVT
1
uac
uac
O uab
wt
图14 三相桥式整流电路 带阻感负载，α =90时的 波形
二、三相桥式全控整流电路3定量分析 当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载α ≤60时）的平均值为：
1 IT Id 3
I dT
1 Id 3
U TM 6U 2
一、三相半波可控整流电路
3. 大电感负载接续流二极管
为了扩大移相范围并使负载电流 id 平稳，可在电感负载两端并接续流 二极管，由于续流管的作用， ud 波 形已不出现负值，与电阻性负载 ud 波形相同。
接入VD
图7 三相半波可控整流电路，阻感负载(接 续流管)时的波形
- 可采用两种方法：单宽脉冲触发、双窄脉冲触发
（5）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、数字式脉冲移相触发器
1 数字式移相触发电路的工作原理框图
2 触发脉冲与主电路电压的同步
利用专用芯片进行直接数字控制已较普遍采用， 其控制灵活便于实现生产过程的自动化。
三相半波可控整流电路
选取晶闸管型号为 KP100-7F晶闸管。
一、单相半波可控整流电路
二、电感性负载 ➢ 电感性负载通常是电机的励
磁线圈、继电器线圈及其他 含有电抗器的负载。
➢ 电感性负载的特点：感生电 动势总是阻碍电感中流过的 电流使得流过电感的电流不 发生突变。
VT T
a) u1
uVT u2
id
L ud
R
u2
b)
i
VT
O
1,4
i
VT
O
2,3
O
电流的平均值和有效值：
i2
u
VT
O
1,4
Id
wt
Id
wt
Id
wt
Id
wt
O
wt
I dT
1 2 Id
1 IT 2 Id 0.707Id
b)
变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相 位由α 角决定，有效值I2=Id。
二、单相桥式可控整流电路
3.电感性负载（接续流二极管）见图2-7
α)
➢ 工作原理及波形分析
VT1 和 VT4 组 成 一 对 桥 臂 ， 在 u2 正半周承受电压u2，得到触发脉 冲即导通，当u2过零时关断。
VT2 和 VT3 组 成 另 一 对 桥 臂 ， 在 u2 正 半 周 承 受 电 压 - u2， 得 到 触 发脉冲即导通，当u2过零时关断。
ud
ud(id)
2
1
Байду номын сангаас
cos 2
输出电流平均值Id :
Id
Ud R
0.45 U 2 R
1 cos
2
一、单相半波可控整流电路
电力电子技术——三相半波可控整流电路
➢SCR电压波形uVT1（三段分析法）:与三相半波相同。 ➢副边电流ia波形：正半周为iVT1，负半周为iVT4；阻感负
➢t3~t4 期 间 ： VD3 导 通 , 迫 使 VD2 关 断 ， ud=uc。
Goback
➢VD1,2,3轮换导通各120° ，ud为三相电压在正半 周的包络线，三脉波整流。
➢t1，t2，t3时刻均发生二极管换流，电流由一只 向另一只转移。
• 自然换相点：各相晶闸管能触发导通的最早时刻。
以此作为控制角的起点。单相整流的自然换相
➢导通30o时， ua= ub ， uab过零变负。电阻负载时， VT1,6关断，ud=0；而在大L-R负载时VT1,6继续导通， ud等于uab负半周的起始片段，直到VT1,2触发导通为 止。
➢在C相负半周=90o处,VT1,2同时触通，ud为uac片段。
➢ud每周含有6个线压片段。电阻负载时，ud断续间隔
• >30°(=60°) 时 ： ua 过 零 时 , 由 于 L 很 大 , 延 续 VT1导通，直到b相VT2触通,发生换流，ud=ub, 同时使VT1关断。
• 随增大，ud中的负面积增大,直到=90° ，正负
面积相等，Ud=0。
• 的移相范围：0～90° 。
转波形
• 每只SCR导通角=120°,电流近似为120°方波。
u
u
u
u
u
a
b
c
a
2
t
u G
1
3
三相半波可控整流电路
大电感负载数量关系: 整流输出电压平均值ud为
a 1 6 Ud 2U 2 sinwtd (wt ) 1.17U 2 cosa a 2 / 3 6
5
(2.3.7)
当α=0°时Ud最大，当α=90°时，Ud=0。因此，大电感 负载时，三相半波整流电路的移相范围为0~90°。
30 a 150 (2.3.6)
3、大电感负载
电路特点：
(1)在α ≤30°时，ud的波形与电阻性负载时 相同。 (2)α >30°时ud波形出现部分负压。 (3)尽管α >30°，由于大电感负载的作用，仍 然使各相晶闸管导通120°，保证了电流的连续。
图3.5 大电感负载的三相半波整流电路及波形
流过每个晶闸管的平均电流与有效电流分别为
I dT
T 120 1 Id Id Id 2 360 3
(2.3.8)
T 1 IT Id I d 0.577I d 2 3
(2.3.9)
1）ud的波形与纯电阻性负载时一样，Ud的计算公式也一样。
a 1 6 Ud 2U 2 sinwtd (wt ) 1.17U 2 cosa (0 a 30) 2 / 3 a 6
当α =30°时，ud、id波形临界连续。 当α =150°时，整流输出电压为零。
结论：
①在α <30°时负载电流连续，每个晶闸管的导电角均为120°，
当α >30°时，输出电压和电流波形将不再连续； ②在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之间的电流转移 是在瞬间完成的； ③负载上的电压波形是相电压的一部分； ④晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而不是相电压。 ⑤整流输出电压的脉动频率为 3 50 150 HZ(脉波数m=3)。
三相半波可控整流电路的根号3
三相半波可控整流电路的根号3三相半波可控整流电路是一种常见的电力控制电路，可用于直流电力系统中提供高效的电力转换和控制。
本文将从电路原理、工作特性、应用领域等方面对三相半波可控整流电路进行详细介绍。
一、电路原理三相半波可控整流电路由三相交流电源、整流桥、控制电路和负载等组成。
三相交流电源通过整流桥将交流电转换为直流电，控制电路通过控制整流桥中的可控硅元件实现对输出电压的控制，负载则是整流电路的输出部分。
整流桥由六个二极管和六个可控硅元件组成，可控硅元件通过控制脉冲触发角实现对电压的调节。
控制电路根据负载的需求计算出触发角，再通过触发电路控制可控硅元件的导通时间，从而实现对输出电压的控制。
二、工作特性三相半波可控整流电路具有以下几种工作特性：1.高效性：可控硅元件的导通时间可以根据需要进行调节，使得整流电路的输出电压可以实现精确控制，从而提高整个系统的效率。
2.可靠性：整流桥中的二极管和可控硅元件采用并联结构，使得整流桥具有高可靠性和稳定性。
3.适用性：三相半波可控整流电路适用于各种负载需求，可以满足不同工作条件下的电压要求，具有较广泛的应用范围。
三、应用领域三相半波可控整流电路广泛应用于各种电力系统中，包括工业控制、交通信号、医疗设备等领域。
具体应用场景如下：1.工业控制：在各种工业生产设备中，三相半波可控整流电路可用于对电机、传动装置等进行电力控制，提高设备的运行效率和稳定性。
2.交通信号：交通信号灯、隧道照明等设施中，三相半波可控整流电路可以实现对交通信号灯的亮度和频闪频率的精确调控。
3.医疗设备：医疗设备中对电力精确控制要求较高，三相半波可控整流电路可用于X射线机、CT机等设备中，保证设备的稳定运行和安全使用。
四、发展趋势随着电力电子技术的发展和应用领域的不断扩大，三相半波可控整流电路也在不断优化和改进。
未来的发展趋势包括：1.高性能：通过新材料和新工艺的不断应用，提高整流桥中可控硅元件和二极管的性能，提高整流电路的稳定性和效率。
三相半波可控整流电路
ud
u1
u2 u2 VT2
ud
Oa
R i1
wt
O
wt
a)
b)
单相全波可控整流电路又称单相双半波可控整流电路。T的副边带有中
心抽头。当U2/2为上正下负时，VT1工作，当U2/2为下正上负，VT2工作。 注意此时副边的电压有效值为2U2； 单相双半波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看波形均是基
全波整流电路在带电感性负载时，晶闸管元件可能承受的最大正向电压为，这与带 电阻性负载时不同。
为了提高输出电压，消除输出电压中负电压部分，同时使输出 电流更加平直，在实际应用中，可加接续流二极管VD。
这时输出电压及平均电流的计算公式与电阻负载相同。 这种电路要求有带中心抽头的整流变压器，每个二次绕组一周期内只工作一半 时间，利用率低，所用晶闸管正反向耐压要求较高，故只适用于较小容量的可控整流。
冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经 VT1、R、VT4流回电源b端。
☞当u2过零时，流经晶闸管的电流也 降到零，VT1和VT4关断。
☞在u2负半周，仍在触发角a处触发 VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b 端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端。
☞到u2过零时，电流又降为零，VT2和 VT3关断。
u2 a=60°ua ub
uc
O
wt
uG
uOd
wt
iVTO1
wt
O
wt
图3-15 三相半波可控整流电路，电阻负载，a=60时的波形
☞a>30 √当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未
触发而不导通，此时输出电压电流为零。
√负载电流断续，各晶闸管导通角小于120。
三相半波可控整流电路
的电路及a =60时的波形
三相半波可控整流电路
数量关系
变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I2 IT
晶闸管的额定电流为
I T(AV)
(1.5~
2) IT 1.57
1 3
Id
0.577I d
பைடு நூலகம்
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
三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流中 含有直流分量，为此其应用较少。
2.理解阻感负载的三相半波可控整流电路的工作原理。 3.能分析反并联续流二极管的阻感负载三相半波可控整流 电路工作原理。
Thank you! Bye
三相半波可控整流电路
1. 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
T
a
b
VT1 u2
ua
ub
uc
c
VT2
ωt1
ωt2
ωt3
ωt4
ωt
ud
VT3 ud
晶闸管VT1的电压波形
三相半波可控整流电路
α=300时三相半波可控整流电路
T
a
u2 α= 300 ua
ub
uc
VT1 b
ωt1
ωt2
ωt3
ωt4
ωt
c
VT2 ud
ud
VT3
ωt1
ωt2
ωt3
ωt4
ωt
id R
iVT1
a)
三相半波共阳极可控整流电路
1.三相半波共阳极可控整流电路(b)图1.三相半波共阳极可控整流电路1.1三相半波共阳极可控整流电路仿真电路图如图2所示:图2三相半波共阳极可控整流电路脉冲参数，振幅3V,周期0.02 ,占空比10%时相延迟分别为(a +120)/360*0.02 , (a +240/ /360*0.02 ,( a / /360*0.02。
如图3,图4,图 5 所示图3.脉冲参数设置图4.脉冲参数设置图5.脉冲参数设置电源参数，频率50hz,电压100v,其相限角度分别为0°、120°、-120。
如图6图7、图8所示。
号Block Parameters: AC Voltage Source2AC Volt age Source (mask) (link)Ideal sinusoidal AC Voltage source.Paranet ersPeak amp lit nd* C¥):图6电源参数设置吕Block Parameterst AC Voltage SourceAC VoltageScarceOK Cancel Help Apply Faramet ers图7电源参数设置” Block Parameters: AC Voltage SourcelAC Voltage Source (mask) (link)Ideal sinusoidal AC Volt age source.ParametersPeak amplitude (V):图8电源参数设置1.2三相半波共阳极可控整流电路仿真参数设置设置触发脉冲a分别为30°、60°、90°、120°。
与其产生的相应波形分别如图9、图10、图11、图12。
三相半波共阳极可控整流电路图10 a =60°三相半波共阳极可控整流电路波形图1K图11 a =90°三相半波共阳极可控整流电路波形图图12 a =120°三相半波共阳极可控整流电路波形图1.3三相半波共阳极可控整流电路小结共阳极电路：只在相电压为负时触发导通自然换相点：三相负半波的交点。
三相半波可控整流电路的设计
三相半波可控整流电路的设计三相半波可控整流电路是一种常用的电力电子变换器，常用于交流电源装置、直流电机驱动器和电压调节器等场合，其工作原理是通过对三相交流电进行控制，使其变为可控的单相直流电。
以下是关于三相半波可控整流电路的设计和工作原理的详细介绍。
一、三相半波可控整流电路的工作原理三相半波可控整流电路的输入是三相交流电源，通过可控硅器件（一般使用晶闸管）对交流电进行控制，使其变为可控的单相直流电。
整流电路由控制电路、整流电路和滤波电路三部分组成，主要包括三相变压器、可控硅器件和直流滤波电容等。
整流电路的工作过程如下：1.输入三相交流电源通过三相变压器降压，并经过整流电路的可控硅器件。
通过控制可控硅器件的导通和关断实现对交流电的控制。
2.当可控硅器件导通时，交流电流通过整流电路进入负载。
此时交流电流的方向被控制为和输入电源相同时，负载消耗正向电流。
3.当可控硅器件关断时，交流电流无法通过整流电路进入负载，此时负载上的电压降为零。
4.通过改变可控硅器件的导通角控制电流的大小，从而控制负载上的直流电压。
1.整流电压控制整流电压的控制是通过改变可控硅器件的导通角来实现的。
导通角越大，整流电压越高。
因此，设计需要确定可控硅器件的导通角范围，以满足负载对直流电压的需求。
2.整流电压波动限制为了使整流电压稳定，设计中需要考虑添加滤波电容以限制整流电压的波动。
滤波电容的选取需要根据负载电流和波动限制来确定。
一般情况下，电容的容值越大，波动越小。
3.整流电流控制为了保护负载和整流电路中的可控硅器件，需要考虑整流电流的控制。
可以通过添加电流限制保护装置，当整流电流超过设定值时进行限制。
4.整流效率和功率因数设计中还需要考虑整流电路的效率和功率因数。
整流电路的效率可以通过合理选择变压器和可控硅器件来提高。
功率因数则可以通过加入功率因数校正电路来提高。
5.控制电路设计控制电路包括触发电路和控制电压调节电路。
触发电路用于触发可控硅器件的导通；控制电压调节电路用于调节整流电压的大小。
三相半波可控整流电路
❖ c相电流为id，其余为零
平均电压计算
❖ 整流电压平均值的计算 ❖ 在电流连续条件下，晶闸管导通120°时，
当a=0时，Ud最大， 为Ud=Udo=1.17U2 当a=90时，Ud为零 所以移相范围内90o
晶闸管电流额值计算
❖ 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
第二节 三相半波可控整流电路 一.电阻性负载
❖ (一)波形 ❖ 1. 控制角30<α<150 ❖ 2. 以α＝60为例
Ta导通时刻
❖ Ta导通在换相角等于60 度时触发导通
❖ 当其电压变为零时，Ta 自然关闭
❖ A相电流为id，其余为 零
Tb导通时刻
❖ Tb在换相角等于60度时触发导通， a 相承受Ua-Ub
三相半波可控整流－电阻性负载
❖ (一)波形 ❖ 1.控制角α=30
Ta导通时刻
❖ 在换相角等于30度时Ta 触发导通
❖ A相电流为id，其余为 零
❖ 当其电压变为零时，正 好触发B相
Tb导通时刻
❖ Tb在换相角等于30度时 触发导通，a相承受UaUb
❖ B相电流为id，其余为 零
Tc导通时刻
晶闸管电流额定值计算
1。α≤30时 2。30<α<150时
3。α=150时
电流量关系图
电感性负载
❖ 设L足够大 id连续；导通角：120度；
电感性负载
❖ （一）波形 ❖ a≤30°时：整流电压波形与电阻负载时相同。 ❖ 导通角： 120度； ---SCR承受最大电压：线电压峰值
Ta导通时刻
流管情况相当于三个整流管 情况)
Ta导通时刻
第七讲三相半波可控整流ppt课件
a =0时的工作原理分析 a)
变压器二次侧a相绕组和晶闸管
VT1的电流波形，变压器二次绕
u2 a =0 ua
R
ub
uc
组电流有直流分量。
b)
O wt1
wt2
wt3
wt
晶闸管的电压波形，由3段组成。
uG c)
O ud
wt
a=30的波形（图2-13）
d) O
wt
i VT 1
特点：负载电流处于连续和断续
i
c
O i
d
wt
—ud波形中出现负的部分。
O
wt
id波形有一定的脉动，但为简
化分析及定量计算，可将id近
Ou
ac
wt
似为一条水平线。
阻 感 负 载 时 的 移 相 范 围 为 图2-16 三相半波可控整流电路，阻
90。
感负载时的电路及a =60时的波形
1 三相半波可控整流电路
数量关系
由于负载电流连续， Ud可由式（2-1）求出，即
1 三相半波可控整流电路
变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I2 IVT
1 3
Id
0.577Id
晶闸管的额定电流为
（2-6）
I VT(AV)
IVT 1.57
0.368Id
（2-7）
晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线
电压峰值
UFM URM 2.45U2
（2-8）
三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流 中含有直流分量，为此其应用较少。
1 三相半波可控整流电路
负载电流平均值为
Id
Ud R
（2-3）
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《电力电子技术》课程设计说明书三相半波可控整流电路学院：电气与信息工程学院学生姓名：XXX指导教师：XXX 职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：XXXX班学号：完成时间：2015年06月摘要三相整流电路有三相半波整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。
Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。
本文主要介绍三相半波可控整流电路的主电路、触发电路和保护电路的原理及电路仿真图，输入电压为三相交流线电压380V，通过降压变压器后由晶闸管转换为直流。
触发电路控制晶闸管的导通，通过调节脉冲的触发角可得到不同的输出电压。
本文利用Simulink对三相半波整流电路进行建模，对不同控制角、故障情况下进行了仿真分析，在触发角的调节范围为97°～150°时输出电压为0～100V。
既进一步加深了三相半波整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。
关键词：三相半波整流电路；晶闸管；MATLAB仿真目录1 设计目的及要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 设计课题 (1)1.2.2 设计内容 (1)2 主电路设计 (2)2.1 主电路原理分析 (2)2.2 触发角分析 (3)2.3 主要元器件选择 (3)2.3.1 晶闸管参数计算与选择 (3)2.3.2 触发电路芯片选择 (3)3 触发电路的设计 (5)4 保护电路的设计 (6)4.1 过压保护 (6)4.1.1 过压的原因 (6)4.1.2 过压保护的措施 (6)4.2 过流保护 (6)4.2.1 过流的原因 (6)4.2.2 过流保护的措施 (7)4.3 保护电路选择 (7)5 MATLAB仿真 (8)5.1 仿真软件MATLAB介绍 (8)5.1.1 MATLAB简介 (8)5.1.2 Simulink简介 (8)5.1.3 Simulink启动与退出 (9)5.2 MATLAB仿真模型 (10)5.3 MATLAB仿真结果及分析 (10)心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 设计目的及要求1.1 设计目的整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。
当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。
其交流侧由三相电源供电。
三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
通过课程设计达到加强和巩固所学的知识，加深对理论知识的理解；培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料；培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；培养综合运用知识的能力和工程设计能力；培养运用仿真软件的能力和方法；培养科技写作水平等。
1.2 设计要求1.2.1 设计课题三相半波可控整流电路的设计：三相交流输入线电压380V，要求整流电压在0～100V连续可调。
1.2.2 设计内容（1）、关于本课程学习情况简述；（2）、主电路的设计、原理分析和器件的选择；（3）、控制与驱动电路的设计；（4）、保护电路的设计；（5）、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真。
2 主电路设计2.1 主电路原理分析三相半波可控整流电路如图1所示。
为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波电流流入电网，三个晶闸管分别接入a,b,c相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。
假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波可控整流电路。
此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二极管导通，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。
在相电压的交点处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。
图1 三相半波可控整流电路原理图图2 触发角为0°时的波形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α的起点，即α=0。
，要改变触发角只能是在此基础上增大它，即沿时间坐标轴向右移。
当三个晶闸管的触发角为0°时，相当于三相半波可控整流电路的情况。
增大α值，将脉冲后移，整流电路的工作情况相应的发生变化。
晶闸管的触发角为0°时，波形图如图2所示，从上到下波形依次是三相交流电压波形，触发脉冲波形，负载电压波形，晶闸管电压波形。
2.2 触发角分析（1）、当α≤30°时，负载电流连续，有ααπωωπαπαπcos 17.1cos 263)(sin 2321222656d U U t td U U ===⎰++ （1）（2）、当α=0时，Ud 最大，为20d 17.1U U U d ==。
（3）、当α＞30°时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有））（（））（（απαππωωππαπ++=++==⎰+6cos 1675.06cos 1223)(sin 23212226U U t td U U d（2）2.3 主要元器件选择2.3.1 晶闸管参数计算与选择（1）、负载电流平均值为 R U I d =。
（3）（2）、晶闸管承受的最大反相电压为变压器二次侧线电压峰值，即22245.2632U U U U RM ==⨯= （4）（3）、由于晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压u d ，其最小值为0，而晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次侧相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次侧相电压的峰值，即22U U FM = （5）（4）、由公式（5）得晶闸管峰值电压FM U =1.414错误！未找到引用源。
220=310V ，晶闸管电压安全裕量需是峰值电压的2～3倍，故N U =（2～3）错误！未找到引用源。
310V=620～930V 。
（5）、由公式（3）得晶闸管电流平均值d I =380/2=190A (电阻R 取2Ω) 晶闸管电流安全裕量需是额定值的1.5～2倍，故N I =（1.5～2）⨯VT I /1.73=165～220A 。
（6）、故晶闸管的电压范围620～930V ，电流范围165～220A 。
可选晶闸管型号为KK200-8或KS300-9。
2.3.2 触发电路芯片选择(1) KJ004芯片电参数1）、电源电压：直流+15V、-15V,允许波动土5％(±10％时功能正常)。
2）、KJ004电源电流：正电流≤15mA,负电流≤10mA。
3）、同步电压：任意值。
4）、同步输入端允许最大同步电流：6mA(有效值)。
5）、移相范围≥1700(同步电压30V,同步输入电阻15kΩ)。
6）、锯齿波幅度：≥10V(幅度以锯齿波平顶为准)。
7）、输出脉冲：a）、宽度：400μS—2mS(通过改变脉宽阻容元件达到)；b）、幅度：≥13V；c）、最大输出能力100mA(流出脉冲电流)；d）、输出管反压：BVCEO≥18V(测试条件Ie≤100μA)。
8）、正负半周脉冲相位不均衡≤±30。
9）、使用环境温度为四级：C：0—70℃R：-55—85℃E：-40—85℃M：-55—125℃。
(2) KJ041芯片电参数1）、电源电压：直流+15V，允许波动±5%(±10功能正常)。
2）、电源电流：≤20mA。
3）、输出脉冲：a．脉冲幅度：≥1V；b．最大输出能力：20mA(流出脉冲电流)。
4）、输入端二极管反压：≥30V。
5）、制端正向电流：≤3mA。
3 触发电路的设计驱动电路位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路（即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管），称为驱动电路。
驱动电路的基本任务，就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
对半控型器件只需提供开通控制信号，对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号，以保证器件按要求可靠导通或关断。
图3 三相半波整流电路触发电路如图3所示为触发电路。
由三片集成触发电路芯片KJ004和一片集成双脉冲发生器芯片KJ041形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即构成完整的。
触发电路产生的触发信号用接插线与主电路各晶闸管相连接。
该电路可分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。
4 保护电路的设计4.1 过压保护4.1.1 过压的原因(1)操作过电压:由拉闸,合闸,快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。
(2)浪涌过压:由雷击等偶然原因引起,从电网进入变换器的过压。
(3)电力电子器件关断过电压:电力电子器件关断时产生的过压。
(4)在电力电子变换器-电动机调速系统中,由于电动机回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压，也称为泵升电压。
4.1.2 过压保护的措施RC吸收电路也叫RC缓冲电路，它是电阻Rs与电容Cs串联，并与开关并联连接的电路结构。
用于改进电力电子器件开通和关断时刻所承受的电压、电流波形。
若开关断开，蓄积在寄生电感中能量对开关的寄生电容充电的同时，通过吸收电阻对吸收电容充电。
由于吸收电阻作用，阻抗变大，那么吸收电容也等效地增加了开关的并联电容容量，为此，抑制开关断开的电压浪涌。
开关接通时，吸收电容通过开关放电，其放电电流被吸收电阻所限制。
RC吸收电路的作用是为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。
因为电路总是存在电感的(变压器漏感或负载电感)，所以与电容C串联电阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因振荡在电容器两端出现的过电压损坏晶闸管。
同时，避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。
由于晶闸管过流过压能力很差，如果不采取可靠的保护措施是不能正常工作的。
RC阻容吸收网络就是常用的保护方法之一。
4.2 过流保护4.2.1 过流的原因当电力电子变换器内部某一器件击穿或短路,触发电路或控制电路发生故障,出现过载,直流侧短路,可逆传动系统产生环流或逆变失败,以及交流电源电压过高或过低,缺相等,均可引起变换器内元件的电流超过正常工作电流,即出现过流.由于电力电子器件的电流过载能力比一般电气设备差得多,因此,必须对变换器进行适当的过流保护。