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三相橋式全控整流電路
鎖定
在工業中應用最為廣泛的一種整流電路,如概述圖b所示。其實質是一組共陰極與一組共陽極的三相半波可控整流電路的串聯,原理如概述圖a所示。習慣將其中陰極連接在一起的三個晶閘管(VT1、VT3、VT5)稱為共陰極組;陽極連接在一起的三個晶閘管VT4、VT6、VT2)稱為共陽極組。三相整流變壓器採用Dy聯結,由於共陽極組在電源正半周導通,流經變壓器二次繞組的是正向電流,共陰極組在電源負半周導通,流經變壓器二次繞組的是反向電流,因此一個週期中,變壓器繞組中沒有了直流磁動勢,有利於減小變壓器磁通、電動勢中的諧波。此外,習慣上希望晶閘管按從1~6的順序導通,為此將晶閘管按圖示的順序編號,即共陰極組中與a、b、e三相電源相接的三個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5,共陽極組中與a、b、e三相電源相接的三個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。三相橋式全控整流電路必須用雙窄脈衝或寬脈衝觸發,其移相範圍為0°~120°,最大導通角為120°。它主要用於電壓控制要求高或要求逆變的場合。
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- 中文名
- 三相橋式全控整流電路
- 所屬學科
- 電學
- 所屬領域
- 電力電子
- 適用範圍
- 電壓控制要求高或逆變的整流電路
工作原理
電阻性負載
在交流電源的一個週期內,晶閘管在正向陽極電壓作用下不導通的電角度稱為控制角或移相角,用α表示;導通的電角度稱為導通角,用θ表示。在三相可控整流電路中,控制角的起點,不是在交流電壓過零點處,而是在自然換流點(又稱自然換相點),即三相相電壓的交點。採用雙窄脈衝觸發時,觸發電路每隔60°依次同時給兩個晶閘管施加觸發脈衝,每週期的觸發順序如圖2:
①α=0
設從第一個自然換流點算起的電角度為φ。在φ=0°時,VS1和VS5得到觸發脈衝。由圖3可看出,此時線電壓的最大值為uab,即VS1的陽極電位最高、VS5的陰極電位最低,所以VS1和VS5導通。忽略VS1和VS5的導通壓降,輸出電壓ud=uab。在此後60°期間,VS1和VS5保持導通,此輸出保持60°。
在φ=60°時,VS1和VS6得到觸發脈衝,右圖3可看出,此時線電壓的最大值變為uac,所以VS1保持導通,VS6導通,輸出電壓ud=ubc。此輸出保持60°。
在φ=120°時,VS2和VS6得到觸發脈衝,右圖3可看出,此時線電壓的最大值變為ubc,所以VS2導通,VS6保持導通,輸出電壓ud=ubc。此輸出保持60°。
同理,此後輸出電壓依次等於uba、uca、ucb。
此時的工作情況和輸出電壓波形與三相橋式不控整流電路完全一樣,整流電路處於全導通狀態。
當α>0時,晶閘管導通要推遲α角,但晶閘管的觸發、導通順序不變。
②α=60°
在φ=60°時,VS1和VS5得到觸發脈衝,由圖4可看出,此時線電壓的最大值為uac,由於VS6沒有得到觸發脈衝不能導通,而uab大於零,所以VS1和VS5導通,輸出電壓ud=uab。此輸出保持60°。
在φ=120°時,VS1和VS6得到觸發脈衝,由圖4可看出,此時線電壓的最大值變為ubc,由於VS2沒有得到觸發脈衝不能導通,而uac大於零,所以VS1保持導通,VS6導通,輸出電壓ud=uac。此輸出保持60°。
在φ=180°時,VS2和VS6得到觸發脈衝,由圖4可看出,此時線電壓的最大值變為uba,由於VS4沒有得到觸發脈衝不能導通,而ubc大於零,所以VS2導通,VS6保持導通,輸出電壓ud=uuac。此輸出保持60°。
同理,此後輸出電壓依次等於uba、uca、ucb。
α在0~60°範圍內,輸出電壓ud的波形是連續的,晶閘管的導通角θ=120°保持不變(不隨控制角α變化而變化)。
③α=90°
在φ=90°時,VS1和VS5得到觸發脈衝,由圖5可看出,此時線電壓uab大於零,所以VS1和VS5導通,輸出電壓ud=uab。但經過了30°,uab變為零,VS1和VS5截止,輸出電壓變為0。
在φ=150°時,VS1和VS6得到觸發脈衝,由圖5可看出,此時線電壓uac大於零,所以VS1和VS6導通,輸出電壓ud=uac。但經過了30°,uac變為零,VS1和VS6截止,輸出電壓變為0。
在φ=210°時,VS2和VS6得到觸發脈衝,由圖5可看出,此時線電壓ubc大於零,所以VS2和VS6導通,輸出電壓ud=ubc。但經過了30°,ubc變為零,VS2和VS6截止,輸出電壓變為0。
電感性負載
當0≤α≤60°時,輸出電壓ud波形同電阻性負載時一樣。
當α>60°時,在線電壓過零變負時,負載電感產生感應電勢維持電流的存在,所以原來導通的晶閘管不會截止,繼續保持導通狀態。此時,輸出電壓ud波形中有負電壓。
當α=90°時,如負載電感足夠大,則輸出電壓ud波形圖中正向面積和負向面積接近相等,輸出直流電壓ud近似為零。可見電感性負載的三相橋式全控整流電路在電感足夠大時,最大有效移相範圍只有90°,晶閘管的導通角θ則保持120°不變。
由於電感的作用,負載電流id波形近似為水平直線,晶閘管電流近似為矩形波。