三相整流电路

用于中等偏小容量的设备上。
第2章 三相相控整流电路
ud
＝30°
ua ub uc
0
t t
(b)
id 0 V1 V2 V3 ud id (a) L eL R iV1 0 iV2 0 iV3 0
(c)
T
a b c
t
(d)
t
(e)
t
(f)
图2-6 三相半波共阳极可控整流电路及波形
第2章 三相相控整流电路
cos
流过晶闸管的电流平均值与有效值为 1 I dV I d 3
1 IV I d 0.577 I d 3
第2章 三相相控整流电路
ud T a b c V1 V2 V3 ud id (a) VD R L id 0
＝60°
ub
uc
ua
t
(b)
i V3 0
iVD iV1
iVD iV2
30°≤α≤150°
第2章 三相相控整流电路
（3） 负载电流的平均值Id为I
Ud Id R
流过每个晶闸管的平均电流IdV为 1 I dV I d 3
流过每个晶闸管电流的有效值为
IV U 2 Rd 1 2 2 3 3 2 cos2
0°≤α≤30°
ug 1
ug 2
ug 3
t
(c)
T
a b c
t
(d)
t t
(e)
id (a)
(f)
u ab
u ac
图 2-1 三相半波可控整流电路电阻性负载α=0°时的波形 (a) 电路； (b) 电源相电压； (c) 触发脉冲； (d) 输出电压、 电流； (e) 晶闸管V -1上的电流； (f) 晶闸管V -1上的电压
第2章 三相相控整流电路
图2-1(b)是电源相电压波形，三相电压正半周交点是不用 控制时整流的自然换流点，也就是各相晶闸管能被触发导通的 最早时刻（1点离a相相电压ua的原点π/6），该点作为控制角
α的计算起点。当α=0°时（ωt1所处时刻），触发V1管，则V1 管导通，负载上得到a相相电压。同理，隔120°电角（ωt2时
的正向电压是不同的。
第2章 三相相控整流电路
（2） 输出电压的平均值Ud可由ud波形从
π/6+α~5π/6+α内积分求得
1 6 Ud 6 2U 2 sintd (t ) 1.17U 2 cos 2 / 3 5
负载电流的平均值Id为
I d 1.17
U 2 R
图中TR是整流变压器，可直接由三相四线电源供电。 三只晶
闸管的阴极连在一起， 称为共阴极接法， 这在触发电路有公 共线时连接比较方便， 因此得到了广泛应用。
第2章 三相相控整流电路
u 2 ＝0° u 1 0
a
ub 2 3
uc 4
ua
t
1
t
2
t
3
t
ug 1
(b)
ug 0 ud id V1 V2 V3 ud 0 R u V1 0 0 i V1
0°≤α≤30° 式中U2φ为变压器次级相电压有效值。
第2章 三相相控整流电路
当30°＜α≤150°时，电路输出电压ud、输出电流id波形
断续，如图2-3所示，导通角θ=150°-α。可求得输出电压的 平均值为
1.17U 2 [1 cos(30 )] 1 Ud 6 2U 2 sin dt 2 / 3 3
2中可看出， 这是负载电流连续的临界状态， 一个周期中，
每只管子仍导通120°。
第2章 三相相控整流电路
图2-3所示是α=60°时的波形， 设V3已工作，电路输出c
相相电压uc。当uc过零变负时，V3因承受反压而关断。此时V1 虽已承受正向电压， 但因其触发脉冲ug1尚未来到，故不能导 通。此后，直到ug1 到来前的一段时间内，各相都不导通，输 出电压电流都为零。当ug1到来，V1导通， 输出电压为a相相
第2章 三相相控整流电路

图2-2所示是α=30°时的波形。设V3已导通，负载上获得c
相相电压uc，当电源经过自然换流点ωt0时，由于V1的触发脉冲
ug1还没来到，因而不能导通，而uc仍大于零，所以V3不能关
断而继续导通；直到ωt1处，此时ug1触发V1导通，V3承受反压 关断，负载电流从c相换到a相。以后即如此循环下去。 从图2-
刻）触发V2管，则V2导通，V1则受反压而关断，负载得到b相相 电压。ωt3时刻触发V3导通，而V2关断，负载上得到c相相电压。 如此循环下去。输出电压ud是一个脉动的直流电压，它是三相
交流相电压正半周包络线，相当于半控整流的情况。在一个周
期内，ud有三次脉动，脉动的最高频率是150 Hz。从中可看出， 三相触发脉冲依次间隔120°电角， 在一个周期内三相电源轮
。
第2章 三相相控整流电路
ud
＝60°
ub
uc
ua
2.1.2 大电感负载
0
t
(b)
ug 0 id T a b c V1 V2 V3 ud L eL R 0 0 u V1
ug 1
ug 2
ug 3
ug 1
t
(c)
t
(d)
u ac
id
t1
t2
t3
u ac
t4
t
(e)
(a)
第2章 三相相控整流电路
（2） 由于每相导电情况相同，故只需在1/3周期内求取 电路输出电压的平均值， 即一个周期内电路输出的平均值。 当α≤30°时，电流电压连续，输出直流电压平均 值Ud为
1 6 Ud 6 2U 2 sintd (t ) 1.17U 2 cos 2 / 3 5
u ab
图 2-4 三相半波可控整流电路大电感负载α=60°时的波形 (a) 电路；(b) 输出电压；(c) 触发脉冲； (d) 输出电流； (e) 晶闸管上 的电压
第2章 三相相控整流电路
由上分析可得：
（1）图2-4可看出晶闸管承受的最大正、反向电压均为线
电压峰值
6U 2 ，这一点与电阻性负载时晶闸管承受 2U 2
流向负载供电， 每相晶闸管各导通120°， 负载电压是连续的。

第2章 三相相控整流电路
图2-1(e)是流过a相晶闸管V1的电流波形，其它两相晶闸管 的电流波形形状与此相同，相位依次相差120°。变压器绕组
中流过的是直流脉动电流，在一个周期中， 每相绕组只工作
1/3周期，因此存在变压器铁芯直流磁化和利用率不高的问题。 图2-1(f)是V1上电压的波形。 V1导通时为零；V2导通时， V1承受的是线电压uab；V3导通时，V1承受的是线电压uac。其它 两只晶闸管上的电压波形形状与此相同，只是相位依次相差 120°。
通角θVD=3(α-30°)。 流过晶闸管的平均电流和电流的有效 值分别为
I dV IV
V 150 Id Id 2 360 V 150 Id Id 2 360
第2章 三相相控整流电路
流过续流二极管的电流的平均值和有效值分别为
VD 30 Id Id 2 120 VD 30 Id Id 2 120
第2章 三相相控整流电路
2.1.4 共阳极整流电路
图2-6(a)所示电路为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。共阳极接法中，晶闸管只能在相电压的负半周 工作，其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。
式中U2l为变压器次级线电压有效值。
第2章 三相相控整流电路
L T V1 a V3 b c V4 V6 V2 id V5
ud
R
图 2-7 三相桥式全控整流电路
第2章 三相相控整流电路
与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式 整流电路对晶闸管最大正反向电压的要求降低一半； 若输入
电压相同，则输出电压Ud比三相半波可控整流时高一倍。另外，
2.2 三相全控桥式相控整流电路 三相全控桥式整流电路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联而成， 如图2-7所示。因此，整流输出电压的平均值Ud为三相半波整 流时的两倍，在大电感负载时为
U d 2 1.17U 2 cos 2.34U 2 cos 1.35U 21cis
iVD iV3
i VD
(c)
t
图 2-5 三相半波可控整流电路电感负载带续流二极管时的波形 (a) 电路； (b) 输出电压； (c) 输出电流
第2章 三相相控整流电路
很明显，ud的波形与纯电阻负载时一样，Ud的计算公式也 与电阻性负载时相同。一个周期内，晶闸管的导通角
θT=150°-α。续流二极管在一个周期内导通三次，因此其导
第2章 三相相控整流电路
由上分析可知： （1） 控制角α=0°时，输出电压最大；α增大， 输出 电压减小； 当α=150°时， 输出电压为零， 所以最大移相 范围为150°。当α≤30°时，电流（压）连续， 每相晶闸管 的导通角θ为120°，当α＞30°时， 电流（电压）断续，
导通角θ小于120°， 导通角为θ=150°-α。
I dVD
IVD
第2章 三相相控整流电路
2.1.3 反电势负载 串联平波电抗器的电动机负载就是一种反电势负载。 当电感L足够大时，负载电流id的波形近似于一条直线，电 路输出电压ud的波形及计算与大电感负载时一样。但当L不
够大或负载电流太小，L中储存的磁场能量不足以维持电
流连续时，则ud的波形出现由反电势E形成的阶梯，Ud不再 符合前面的计算公式。