三相全控桥式整流电路与整流器件的选择
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发布时间：2023-03-09 20:18
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时间：2023-10-11 22:00
摘要
整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
关键词:整流,变压,触发,过电压,保护电路。
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三相桥式全控整流电路的设计
1主电路设计及原理
主电路设计
其原理图如图1所示。
图1 三相桥式全控整理电路原理图<br****惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1、VT3、 VT5)称为共阴极组;阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。
此外****惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通,为此将晶闸管按图示的顺序编号,即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5, 共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知,按此编号,晶闸管的导通顺序为 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
主电路原理说明
整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管,这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时,对于共阴极组的3个晶闸管,阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管,则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样,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,施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。 1
图2 反电动势α=0时波形 o
α=0o时,各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出,各自然换相点既是相电压的交点,同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时,既可从相电压波形分析,也可以从线电压波形分析。从相电压波形看,以变压器二次侧的中点n为参考点,共阴极组晶闸管导通时,整流输出电压 ud1为相电压在正半周的包络线;共阳极组导通时,整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线,总的整流输出电压ud = ud1-ud2是两条包络线间的差值,将其对应到线电压波形上,即为线电压在正半周的包络线。
直接从线电压波形看,由于共阴极组中处于通态的晶闸管对应的最大(正得最多)的相电压,而共阳极组中处于通态的晶闸管对应的是最小(负得最多)的相电压,输出整流电压 ud为这两个相电压相减,是线电压中最大的一个,因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周的包络线。
由于负载端接得有电感且电感的阻值趋于无穷大,电感对电流变化有抗拒作用。流过电感器件的电流变化时,在其两端产生感应电动势Li,它的极性事阻止电流变化的。当电流增加时,它的极性阻止电流增加,当电流减小时,它的极性反过来阻止电流减小。电感的这种作用使得电流波形变得平直,电感无穷大时趋于一条平直的直线。
为了说明各晶闸管的工作的情况,将波形中的一个周期等分为6段,每段为60o,如
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图2所示,每一段中导通的晶闸管及输出整流电压的情况如表所示。由该表可见,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。
表1 三相桥式全控整流电路电阻负载α=0时晶闸管工作情况
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图3 给出了α=30o时的波形。从ωt1角开始把一个周期等分为6段,每段为60o与α=0o时的情况相比,一周期中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表1的规律。区别在于,晶闸管起始导通时刻推迟了30o,组成 ud 的每一段线电压因此推迟30o,ud
平均值降低。晶闸管电压波形也相应发生变化如图所示。图中同时给出了变压器二次侧a相电流 ia 的波形,该波形的特点是,在VT1处于通态的120o期间,ia为正,由于大电感的作用,ia波形的形状近似为一条直线,在VT4处于通态的120o期间,ia波形的形状也近似为一条直线,但为负值。
图3 α=30o时的波形
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由以上分析可见,当α≤60时,ud波形均连续,对于带大电感的反电动势,id波形o
由于电感的作用为一条平滑的直线并且也连续。当α>60o时,如α=90o时电阻负载情况下的工作波形如图4所示,ud平均值继续降低,由于电感的
