第三章 三相可控整流电路.ppt
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[工学]第3章 三相整流电路
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ud
O ia ib
u
a
u u b
u
c
a
wt
wt wt wt wt
其关断。
O ic
O id O
O
O
u
wt
ac
图3-6 三相半波可控整流电路，阻 感负载时的电路及a=60时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
◆基本数量关系 ☞a的移相范围为90。 ☞整流电压平均值
Ud 1.17U2 cosa
☞Ud/U2与a的关系 √L很大，如曲线2所示。 √L不是很大，则当 a>30后，ud中负的部分 可能减少，整流电压平 均值Ud略为增加，如曲 线3 所示。
u2
a =30° ua
ub
uc
O uG O ud O i VT
1
wt
wt wt 1 wt wt wt
u ab u ac
O u VT u 1 ac O
图3-4 三相半波可控整流电路，电阻 负载，a=30时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
u2 O uG
a =60° u
a
ub
uc
wt wt wt wt
√a=90时的波形见图3-18。
第二节 三相桥式全控整流电路
■基本数量关系 ◆带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是 120，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相 范围为90。 ◆整流输出电压平均值 ☞带阻感负载时，或带电阻负载a≤60时
Ud
1 3
2 a 3 a
☞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、反向电压的关系也一样。
第二节 三相桥式全控整流电路
■阻感负载时的工作情况 ◆电路分析 ☞当a≤60时 √ud波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相 似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管 承受的电压波形等都一样。 √区别在于电流，当电感足够大的时候，id、iVT、ia的 波形在导通段都可近似为一条水平线。 √a=0时的波形见图，a=30时的波形见图3-16。 ☞当a>60时 √由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。
O ia ib
u
a
u u b
u
c
a
wt
wt wt wt wt
其关断。
O ic
O id O
O
O
u
wt
ac
图3-6 三相半波可控整流电路，阻 感负载时的电路及a=60时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
◆基本数量关系 ☞a的移相范围为90。 ☞整流电压平均值
Ud 1.17U2 cosa
☞Ud/U2与a的关系 √L很大，如曲线2所示。 √L不是很大，则当 a>30后，ud中负的部分 可能减少，整流电压平 均值Ud略为增加，如曲 线3 所示。
u2
a =30° ua
ub
uc
O uG O ud O i VT
1
wt
wt wt 1 wt wt wt
u ab u ac
O u VT u 1 ac O
图3-4 三相半波可控整流电路，电阻 负载，a=30时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
u2 O uG
a =60° u
a
ub
uc
wt wt wt wt
√a=90时的波形见图3-18。
第二节 三相桥式全控整流电路
■基本数量关系 ◆带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是 120，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相 范围为90。 ◆整流输出电压平均值 ☞带阻感负载时，或带电阻负载a≤60时
Ud
1 3
2 a 3 a
☞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、反向电压的关系也一样。
第二节 三相桥式全控整流电路
■阻感负载时的工作情况 ◆电路分析 ☞当a≤60时 √ud波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相 似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管 承受的电压波形等都一样。 √区别在于电流，当电感足够大的时候，id、iVT、ia的 波形在导通段都可近似为一条水平线。 √a=0时的波形见图，a=30时的波形见图3-16。 ☞当a>60时 √由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。
电力电子技术第3章 三相可控整流电路
19
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
第三章-三相可控整流电路
u VT1 v VT2 w VT3
ud R id
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
3
2. 工作原理
T
u VT1
v VT2
自然换相点：
w VT3 ud R
id
当电路中的可控元件全部由
不可控元件代替时，各元件的
VT2控制 角起点
导电转换点。
ud uu
uv
uw
即三相电压（u,v.w）正半周
ωt
的交点。
控制角从自然换相点开始计算。
T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
图(f)是VT1上电压的波形。 VT1导通时为零；
uu 1
uv 2
uw 3
uu 4
0 t1
t2
t3
t
(b)
VT2导通时， VT1承受线电压uuv(uu-uv)，
是反压；
VT3导通时，VT1承受线电压uuw(uu-uv)，是
反压；
ug ug1
ug2
ug3
ug1
Id
0.577
Id
4）晶闸管承受的最大正反向压降为线电压峰值 6U 2
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
23
将三只晶闸管阳极连接在一起的三相半波可控整流电路， 称为共阳极接法。这种接法可将散热器连在一起，但三个 触发电源必须相互绝缘。
1. 电路结构
共阳极接法中，晶闸管只能在相电 压的负半周工作。阴极电位为负且 有触发脉冲时导通，换相总是换到 阴极电位更负的那一相去。
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
1
重点和要求
1.理解和掌握三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、 工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。
ud R id
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
3
2. 工作原理
T
u VT1
v VT2
自然换相点：
w VT3 ud R
id
当电路中的可控元件全部由
不可控元件代替时，各元件的
VT2控制 角起点
导电转换点。
ud uu
uv
uw
即三相电压（u,v.w）正半周
ωt
的交点。
控制角从自然换相点开始计算。
T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
图(f)是VT1上电压的波形。 VT1导通时为零；
uu 1
uv 2
uw 3
uu 4
0 t1
t2
t3
t
(b)
VT2导通时， VT1承受线电压uuv(uu-uv)，
是反压；
VT3导通时，VT1承受线电压uuw(uu-uv)，是
反压；
ug ug1
ug2
ug3
ug1
Id
0.577
Id
4）晶闸管承受的最大正反向压降为线电压峰值 6U 2
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
23
将三只晶闸管阳极连接在一起的三相半波可控整流电路， 称为共阳极接法。这种接法可将散热器连在一起，但三个 触发电源必须相互绝缘。
1. 电路结构
共阳极接法中，晶闸管只能在相电 压的负半周工作。阴极电位为负且 有触发脉冲时导通，换相总是换到 阴极电位更负的那一相去。
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
1
重点和要求
1.理解和掌握三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、 工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。
第3章 3三相全桥整流
--电力电子技术--
整流电路小结： 电阻电感负载，电流连续
比较项目 直流输出电压一周脉波数 单相全桥 2 三相半波 3 三相全桥 6
直流输出电压
触发脉冲方式 变压器利用率
0.9U2cosα
窄脉冲 1
1.17U2cosα
窄脉冲 1/3
2.34U2cosα
双窄或宽脉冲 2/3
直流磁化
电流连续的条件
无
θ≥180°
9
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术-三相全控桥式整流波形
2、基本数量关系 1） 负载电压Ud
Ud
3
2 3
6U 2 sin tdt
Ud Rd
3 6U 2
3
cos 2.34U 2 cos
负载电流Id
Id
与三相半波的 关系
2）晶闸管电压： 晶闸管电流： 平均值
作业:
P.95 习题 12、13
20
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
α =0°
i2 u2
α =60°
id
VT1
a
T u1
VT3Leabharlann ud bLR
VT2
a)
α =90°
21
单相全桥
VT4
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
α =0°
α =60°
T u2 a b VT2 c VT1 L eL id ud R VT3
三、 Disussion1: Resistive Load --—R Load
四、Disussion2: Resistive 、 Inductive and Back Electromotive Force Load
三相全波可控整流电路
三相桥式全控整流电路带电阻负载为了克服三相半波电路的缺点，利用共阴与共阳接法对于整流变压器电流方向相反的特点，用一个变压器同时对共阴与共阳两组整流电路供电。
所以三相桥式电路实质上是三相半波共阴与共阳极组的串联，串联后去掉变压器副边中性点的连线得到图1b所示的电路。
三相桥是应用最为广泛的整流电路。
⒈带电阻负载时的工作情况当a≤60︒时，u d波形均连续，对于电阻负载，i d波形与u d波形形状一样，也连续波形图：a =0 （图1）a =30︒（图2）a =60︒（图3）当a>60︒时，u d波形每60︒中有一段为零，u d波形不能出现负值波形图：a =90︒（图4）带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120︒图1 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 30 ︒时的波形ω ω ω ω u 2u d1u d22L u du abu acu abu acu bcu bau cau cbu abu acu abu acu bcu bau cau cbu abu acⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u au cu bω t 1O tOtO tOtα = 0° i VT1u VT1u图2 三相桥式全控整流电路带电阻负载a= 30 ︒时的波形图3 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 60 ︒时的波形abu图4 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 90 ︒时的波形晶闸管及输出整流电压的情况如表2－1所示⒉三相桥式全控整流电路的特点（1）2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。
（2）对触发脉冲的要求：u d1u d 2u du au bu cu au bω tOω tOω tO ω tO ω tOi ai du abu acu bcu bau cau cbu abu acu bcu bai VT1时 段 I II III IV V VI共阴极组中导通的晶闸管 VT 1 VT 1 VT 3 VT 3 VT 5 VT 5共阳极组中导通的晶闸管 VT 6VT 2 VT 2VT 4 VT 4 VT 6整流输出电压u d u a -u b u a -u c u b -u c u b -u a u c -u a u c -u b按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60︒。
电力电子技术第3章-整流电路课件
■整流电路的分类 ◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 ◆按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 ◆按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 ◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分 为单拍电路和双拍电路。
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2，亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增 大铁芯截面积，增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点，一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶
闸管每次导通180，这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同，ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2，亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增 大铁芯截面积，增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点，一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶
闸管每次导通180，这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同，ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
整流电路PPT课件
直流输出电压平均值为：
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2 ( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
直流输出电压平均值为：
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
ug
0
ud
0
uVT
0
VT
uVT u d
2
分析时认为晶闸管为理想器件。
id
晶闸管开通关断条件。
R
T为整流变压器，其二次电压为：
u2 2U2si nt
t
① 在电源的正半周，晶闸管VT t ② 承受正向电压。在被触发导通
③ 前，晶闸管处于正向阻断状态， t ④ 电源电压全部加在晶闸管上，
⑤ 负载上的电压为零，流过负载 ⑥ 的电流也为零。
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早 的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直 流用电设备。
0
u VT 1, 4
0
i2
0
当电源电压下降至零时，负 载电流id也降至零，VT1、 t VT4自然关断。
在电源电压的正半周，晶闸 t 管VT2、VT3始终承受反向电
压而处于截止状态。
t
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
ud id
0
u VT 1, 4
③ 在u2的负半周，b点电位高于
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2 ( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
直流输出电压平均值为：
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
ug
0
ud
0
uVT
0
VT
uVT u d
2
分析时认为晶闸管为理想器件。
id
晶闸管开通关断条件。
R
T为整流变压器，其二次电压为：
u2 2U2si nt
t
① 在电源的正半周，晶闸管VT t ② 承受正向电压。在被触发导通
③ 前，晶闸管处于正向阻断状态， t ④ 电源电压全部加在晶闸管上，
⑤ 负载上的电压为零，流过负载 ⑥ 的电流也为零。
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早 的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直 流用电设备。
0
u VT 1, 4
0
i2
0
当电源电压下降至零时，负 载电流id也降至零，VT1、 t VT4自然关断。
在电源电压的正半周，晶闸 t 管VT2、VT3始终承受反向电
压而处于截止状态。
t
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
ud id
0
u VT 1, 4
③ 在u2的负半周，b点电位高于
三相可控整流电路
O u f) VT 1
wt
O
wt
uα b
uα c
图3 三相半波可控整流电路
α =0时的波形
（2）α =30时，波形如图4所示
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）
u2 =30u°a
ub
uc
O
uG O ud
O iVT1
wt1
O uVT1 uac
二、三相桥式全控整流电路
➢ 1.工作原理
共阴极组——阴 极连接在一起的3 个晶闸管（VT1， VT3，VT5）
阳极电压最大的导通
导通过程： ① VT1 、VT2、VT6导通 ② VT3、VT4、VT2导通 ③ VT5、VT6、VT4导通
阴极电压最低的导通 图11 三相桥式全控整流电路原理图
共阳极组——阳极 连接在一起的3个 晶闸管（VT4，VT6， VT2）
二极管，由于续流管的作用 形已不出现负值，与电阻性 波形相同。
负，载udu波d
接入VD
图7 三相半波可控整流电路，阻感负载(接 图8 三相半波可控整流电路，阻感负载(不接续
续流管)时的波形
流管)时的波形
三相半波可控整流电路
大电感负载接续流二极管
➢ 在0°≤α≤30°区间，电源电压 均不起为作正用值；，ud波形连续，续流管
也依次差120。 - 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。
二、三相桥式全控整流电路
（3）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。 （4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲
- 可采用两种方法：单宽脉冲触发、双窄脉冲触发
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。
第3章三相可控整流电路
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有：
U d
1
2
3
a 6
2U 2
sin
wtd (wt )
32
2
U2
1
cos(
6
a )
0.6751
cos(
6
a )
(3-2)
3.1 三相半波可控整流电路
Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。
1.2 1.17
0.8
Ud/U2
0.4
1
3
2
0 30 60 90 120 150 a/(°)
图3-4 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 3－电阻电感负载
3.1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为
Id
Ud R
（3-3）
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，
即
URM 2 3U2 6U2 2.45U2 （3-4）
晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即
U FM 2U 2
（3-5）
3.1 三相半波可控整流电路
2）阻感负载
特点：阻感负载，L值很大， u
u
a
u
u
b
c
id波形基本平直。
d
a≤30时：整流电压波形与 O a
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路 工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流 波形均相同。
仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：
第三章三相整流电路
第三章三相可控整流电路[ 机电工程系]单相可控整流电路具有线路简单，维护、调试方便等优点，但输出整流电压脉动大，又会影响三相交流电网的平衡。
因此，当负载容量较大(一般指4KW以上)，要求的直流电压脉动较小时，通常采用三相可控整流电路。
三相可控整流电路有多种形式，其中最基本的是三相半波可控整流电路，而其他常用的如三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可看作是三相半波可控整流电路的串联或并联，可在分析三相半波可控整流电路的基础上进行分析。
本章重点：（1）介绍三相半波可控整流电路不同负载时的组成、工作原理、波形分析、电路各电量的计算等，（2）三相桥式全控整流电路及双反星形可控整流电路。
最后，将介绍几个应用实例。
第一节第二节第三节第四节三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路U V W TuvwVD1VD3VD5Ku d R d一、三相半波不可控整流电路➢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。
三个二极管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起——共阴极接法。
二极管开通情况：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。
b) c)d) e)u2R iduaubucO w t1w t2w t3uGudOOuabuacOiVD1uVD1w tw tw tw tw t自然换相点：在相电压的交点ωt1、ωt2、ωt3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。
b) c)d) e)u2R iduaubucO w t1w t2w t3uGudOOuabuacOiVD1uVD1w tw tw tw tw t在一个周期中，器件工作情况如下：在ωt1～ωt2期间，a相电压最高，VD1导通，ud= u a。
电气-三相整流电路原理及计算 20110321
4
6
2
ωt
② ④ ⑥ ②
u w v 同组晶闸管之间脉冲互差 双窄脉冲方式： 双窄脉冲方式：给晶闸管 任意时刻必须有两个晶闸 不可控整流电路的自然 120°，共阳极与共阴极组 ° 发主触发脉冲时， 发主触发脉冲时，给另一 ， 管同时导通才能构成回路， 管同时导通才能构成回路 触发脉冲可以采用宽脉冲 换相点就是可控整流电 晶闸管差60° 晶闸管差 °，只要脉冲 只配对的晶闸管也发一触 共阳极与共阴极组各有一 和双窄脉冲两种形式工作 路控制角α的起点 路控制角 宽度大于60° 宽度大于 °，就能构成 发脉冲， 的起点 发脉冲，称为辅助触发脉 只晶闸管导通 回路， 回路 冲 ，即宽脉冲方式 3 4 5 4 5 6
L
uｄ
uu
uｖ
uｗ
uu
v
w 3
ud
id
R
ωt iT1
Id
ωt α≤30°时，uｄ波形与纯电阻性负载波形一样，Ud计算式和纯电 波形与纯电阻性负载波形一样， 计算式和纯电 °
阻性负载一样；当电感足够大时，可近似认为 波形为平直波形， 阻性负载一样；当电感足够大时，可近似认为id 波形为平直波形， 晶闸管导通角为120°，3个晶闸管各负担 ／3的负载电流 个晶闸管各负担1／ 的负载电流 晶闸管导通角为 个晶闸管各负担
R eL
ωt
4
6
2 v
eL
uuv uuw uvw uvu
α＞60°时 ＞ ° uwu电感性负载输出电压平均值 u u u
wv uv
0°＜α≤90°时 6 uuv2 π + α ° ° Ucos αv = 31 .356U 2 sin ωtd(ωt ) U d = 2.34 U 2 d = 2π ∫π + α U 2 L cos α ωt 3 电感性负载移相范围为90° 电感性负载移相范围为 ° = 2.34 U 2 cos α
三相整流电路讲解
第三章 三相可控整流电路
电力电子技术
在负载容量超过4KW以上，要求直流电压脉 动较小的场合，应采用三相整流电路。
包括三相半波、三相桥式、双反星形等， 三相半波是最基本的电路组成形式，其 它电路都可以看作是三相半波电路的串 联与并联。
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
一、三相半波不可控整流电路
6
2U 2 sin td (t) 1.17U 2
6
3
晶闸管承受的最大反向电压至少应大于 6U2
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
二、三相半波可控整流电路 特点：三相半波可控整流电路的控制角α以对应
的自然换流点算起，由于自然换流点距离原点 为30°，所以触发脉冲距三相电压原点为 30°+α。 1.电阻性负载 电路及波形图
2.三相全控桥触发电路要求双窄脉冲触发或宽脉 冲触发,而三相半控桥触发电路简单不要求双脉 冲触发或宽脉冲触发.
3.全控桥一般用于电动机负载和一些对整流电路 要求高的场合,而半控桥一般用于电阻性负载及 对整流电路无特殊要求的场合.
电力电子技术
总结
电力电子技术
变压器二次侧有直流不平衡磁动势,使铁心饱和
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
例3—1已知三相半波可控整流电路带大电感负载，工作在 α=60°。Rd=2欧，变压器二次侧相电压为200V，求不接 续流管与接续流管的二种情况下的Id值并选择晶闸管元件。
解:不接续流管Ud=1.17U2φcosα=117V Id=117/2=58.5A
电力电子技术
§3—2 三相桥式全控整流电路
实质上是一组共阴极组与一组共阳极组的三相 半波可控整流电路的串联 一.电阻性负载 1.电路及工作原理 2.波形图3.触发电路同电感性负载 二.带大电感性负载 1.电路及工作原理 2.波形图
电力电子技术
在负载容量超过4KW以上，要求直流电压脉 动较小的场合，应采用三相整流电路。
包括三相半波、三相桥式、双反星形等， 三相半波是最基本的电路组成形式，其 它电路都可以看作是三相半波电路的串 联与并联。
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
一、三相半波不可控整流电路
6
2U 2 sin td (t) 1.17U 2
6
3
晶闸管承受的最大反向电压至少应大于 6U2
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
二、三相半波可控整流电路 特点：三相半波可控整流电路的控制角α以对应
的自然换流点算起，由于自然换流点距离原点 为30°，所以触发脉冲距三相电压原点为 30°+α。 1.电阻性负载 电路及波形图
2.三相全控桥触发电路要求双窄脉冲触发或宽脉 冲触发,而三相半控桥触发电路简单不要求双脉 冲触发或宽脉冲触发.
3.全控桥一般用于电动机负载和一些对整流电路 要求高的场合,而半控桥一般用于电阻性负载及 对整流电路无特殊要求的场合.
电力电子技术
总结
电力电子技术
变压器二次侧有直流不平衡磁动势,使铁心饱和
电力电子技术
§3—1 三相半波可控整流电路
例3—1已知三相半波可控整流电路带大电感负载，工作在 α=60°。Rd=2欧，变压器二次侧相电压为200V，求不接 续流管与接续流管的二种情况下的Id值并选择晶闸管元件。
解:不接续流管Ud=1.17U2φcosα=117V Id=117/2=58.5A
电力电子技术
§3—2 三相桥式全控整流电路
实质上是一组共阴极组与一组共阳极组的三相 半波可控整流电路的串联 一.电阻性负载 1.电路及工作原理 2.波形图3.触发电路同电感性负载 二.带大电感性负载 1.电路及工作原理 2.波形图
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T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
图(f)是VT1上电压的波形。 VT1导通时为零；
uu 1
uv 2
uw 3
uu 4
0 t1
t2
t3
t
(b)
VT2导通时， VT1承受线电压uuv(uu-uv)，
是反压；
VT3导通时，VT1承受线电压uuw(uu-uv)，是
反压；
ug ug1
ug2
ug3
ug1
(e) 晶闸管VT1上的电流； (f) 晶闸管VT1上的电压
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
5
ud, id连续
1）当α=0°时：
T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
①ωt1时刻,VT1触发导通，ud=uu; ②ωt2时刻(隔120°)VT2触发导通，uLeabharlann 1uv 2uw 3
uu 4
0 t1
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
1
重点和要求
1.理解和掌握三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、 工作原理、波形分析、参数计算和电气性能评估。
2.理解变压器漏抗对整流电路的影响及换相重叠角的概念。 3.了解大功率整流电路的形式和特点。
重点：波形分析和基本电量计算的方法。 难点：不同负载对工况的影响、整流器交流侧电抗对整流
第三章 三相可控整流电路
当负载容量大，或者要求直流电压脉动小，易滤波等 场合，一般采用对电网来说是平衡的三相整流装置。
三相整流与单相整流相比，具有输出电压高且脉动小， 脉动频率高，网侧功率因数高以及动态响应快等优点。
电路类型：三相半波（零式）、三相全控桥式、三相半控桥式、 双反星形（六相）、十二相（适用于大功率）
ug2
ug3
ug1
uuv
uuw
(c) t
(d) t
t
(e)
t
(f)
电阻性负载α=0°时的波形
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
7
负载端输出电流：
uu
uv
uw
uu
1
2
3
4
图(e)是流过u相晶闸管VT1的电流波形，其
0 t1
t2
t3
它两相晶闸管的电流波形形状与此相同，相
t
(b)
位依次相差120°。 特点：
电路的影响
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
2
第一节 三相半波相控整流电路
一、电阻性负载
1. 电路结构
一次绕组一般接成三角形， 二次绕组必须接成星型，三个晶 闸管阳极分别到u,v,w三相电源， 阴极连接在一起，称为共阴极接 法，这种接法在触发电路有公共 线时连接比较方便。
T
三角形接法
星形共阴极接法
ug ug1
ug2
ug3
ug1
0 ud id
(c) t
变压器绕组中电流是直流脉动电流，一个
0 iT1
(d) t
周期内每相只工作1/3周期。 0 uT1
因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不 0
t
(e)
t
(f)
高的问题。
uuv
uuw
电阻性负载α=0°时的波形
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
8
晶闸管承受电压：
故不能导通。
(a) 0
T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
uv
uw
uu
t
③此后，ug1到来前的一段时间内， (b) ug
各相都不导通，ud，id都为零。
0 ud
id
④当ug1到来，VT1导通， ud=uu, 依
次循环。
(c)
0
iT1
ug1
ug2
ug3
ug1
t
t
(d)
0
t
电阻性负载α=60°时的波形
0 ud id
0 iT1
0
其它两只晶闸管上的电压波形形状与此相 uT1
同，只是相位依次相差120°。
0
(c) t
(d) t
t
(e)
t
(f)
uuv uuw
电阻性负载α=0°时的波形
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
9
连续和断续 的分界点
2）当α=30°时：
①设VT3正在导通，此时ud=uw；
②经过ωt1时，由于无触发脉冲VT1 仍关断，由于此时uw﹥0，VT3继续导
通；
③ωt11处，VT1触发导通，VT3反压
关断，id从w相换到u相。
如此循环下去。 从图中可看出：
负载电流处于连续的临界状态，
T
u VT1
v VT2
w VT3 ud R
id
u2 uU uV uW
uU
(a)
t11
t22
t33
0 t1
t2
t3
t
ug
ug1
ug2
ug3
ug1
(b)
0
t
ud id
(c)
0
t
iT1
(d)
0
t
uT1 uuw
(e)
0
t
一个周期中，每只管子仍导通120°。
uUV
uUW
电阻性负载α=30°时的波形
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
10
Ud, id 不连续
3）当α=60°时：
①设VT3正在导通，ud=uw。
②当uw过零变负时，VT3受反压关断。
u2 uu
此时VT1虽受正压，但因ug1没到，
u VT1 v VT2 w VT3
ud R id
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
3
2. 工作原理
T
u VT1
v VT2
自然换相点：
w VT3 ud R
id
当电路中的可控元件全部由
不可控元件代替时，各元件的
VT2控制 角起点
导电转换点。
ud uu
uv
uw
即三相电压（u,v.w）正半周
ωt
的交点。
控制角从自然换相点开始计算。
t2
t3
t
(b)
由于此刻以后uv﹥uu，VT1反压关断, ud=uv；
ug ug1
ug2
ug3
ug1
0 ud id
③ωt3时刻触发VT3导通，VT2反压关断， 0 iT1
(c) t
(d) t
ud=uw。 如此循环下去。
0
t
(e)
uT1
0
t
(f)
uuv
uuw
电阻性负载α=0°时的波形
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
6
负载端输出电压：
uu 1
uv 2
uw 3
uu 4
图(d)中：
0 t1
t2
t3
t
(b)
ud是连续的脉动的直流电压，它是三相交流 ug ug1
相电压正半周包络线，一周期内ud脉动三次，u0d
id
脉动频率：3×50Hz = 150 Hz。
0 iT1
特点：
0
一个周期内三相电源轮流向负载供电，
uT1
0
每相晶闸管各导通120°，ud连续。
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
11
若α继续增大，则ud将继续减小。
4）当α=90°时：
u2 uu
uv
uw
uu
5）当α=120°时：
(a) 0
t
6）当α=150°时：
VT1控制 角起点
压三力相检可测控方整法流及电仪路表
VT3控制 角起点
4
u2
uu
1
uv 2
uw 3
uu 4
0 t1
t2
t3
t
(b)
ug ug1
ug2
ug3
ug1
0 ud id
(c) t
T
u VT1
0 iT1
v VT2
w VT3 ud
0 R uT1
id
0
(d) t
t
(e)
t
(f)
(a)
uuv
uuw
三相半波可控整流电路电阻性负载α=0° (a) 电路； (b) 电源相电压； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压、 电流；