新能源汽車電力電子技術(shù)

2.3.1三相半波可控整流

2020年09月2三相可控整流電路

單相可控整流電路優(yōu)點(diǎn)：元件少，電路簡單缺點(diǎn)：Ud脈動較大，三相電網(wǎng)不平衡，僅適于小容量設(shè)備三相可控整流電路三相半波三相橋式帶平衡電抗器雙反星形等3三相半波可控整流電路一、

電路結(jié)構(gòu):變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起—共陰極接法4交流測由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波?；镜氖侨喟氩煽卣麟娐?，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣

三相交流電數(shù)學(xué)表達(dá)式為：三相可控整流電路·引言交流測由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。主要講解三相半波可控整流電路和三相橋式全控整流電路

。6b)c)d)e)f)u2iduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt一.三相半波可控整流電路電路的特點(diǎn)：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起——共陰極接法。圖1-1三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0

時(shí)的波形

1.電阻負(fù)載自然換相點(diǎn)：二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a=0

。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt動畫演示各種負(fù)載各種角度動畫演示一.三相半波可控整流電路a=0

時(shí)的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖1-2三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0

時(shí)的波形

a=30

的波形特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a>30

的情況特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120

。b)c)d)e)f)u2uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt動畫演示一.三相半波可控整流電路（1-1）當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為。(1-2)整流電壓平均值的計(jì)算a≤30

時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：a>30

時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：一.三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖1-3中的曲線1所示。圖1-3三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載一.三相半波可控整流電路

負(fù)載電流平均值為

晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即（1-3）（1-4）（1-5）12三相半波可控

整流電路2.電感負(fù)載圖1-4三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a=60

時(shí)的波形特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a≤30

時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。a>30

時(shí)（如a=60

時(shí)的波形如圖2-16所示）。u2過零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，——ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90

。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt動畫演示132.電感性負(fù)載設(shè)L足夠大，id連續(xù)；導(dǎo)通角：120度；14整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。導(dǎo)通角：

120度；SCR承受最大電壓：線電壓峰值

a≤30

時(shí)：15Ta導(dǎo)通在換相角等于60度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通當(dāng)其電壓變?yōu)榱銜r(shí)，Ta繼續(xù)導(dǎo)通A相電流為id，其余為零a>30

時(shí)：16Tb在換相角等于60度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，a相承受Ua-Ub當(dāng)Tb電壓變?yōu)榱愫螅琓b繼續(xù)導(dǎo)通，a相承受Ua-UbB相電流為id，其余為零17Tc在換相角等于60度時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，a相承受Ua-Uc當(dāng)Tc電壓變?yōu)榱愫?，Tc繼續(xù)導(dǎo)通，a相承受Ua-Ucc相電流為id，其余為零18平均電壓計(jì)算當(dāng)a=0o時(shí)，Ud最大，為當(dāng)a=90o時(shí)，Ud為零所以移相范圍內(nèi)90o整流電壓平均值的計(jì)算在電流連續(xù)條件下，晶閘管導(dǎo)通120

時(shí)，19晶閘管電流額值計(jì)算變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為：晶閘管的額定電流為：晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值：20電壓關(guān)系圖Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖中的曲線所示三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載

21三相半波共陽極可控整流電路三個(gè)SCR的陽極相連輸出電壓的負(fù)端零線--輸出電壓的正端相電壓最低的SCR觸發(fā)導(dǎo)通22一.三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系由于負(fù)載電流連續(xù)，

Ud可由式下式求出，即Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個(gè)例子。圖1-5三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載

3－電阻電感負(fù)載23一.三相半波可控整流電路變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。（1-6）（1-7）（1-8）24負(fù)載電流斷續(xù)；晶閘管導(dǎo)通角小于120

；晶閘管的電壓波形由6段組成：0，ua,uab，ua,ua,uac,

30o<

α<150o時(shí)工作小結(jié)25導(dǎo)通角與電流連續(xù)關(guān)系α<30o時(shí)，輸出電壓ud和輸出電流id波形保持連續(xù)狀態(tài)，各相晶閘管保持導(dǎo)通120oα=30o正好是ud和id波形連續(xù)的臨界狀態(tài)，此時(shí)各相保持導(dǎo)通120oα>30o時(shí)，輸出電壓ud和id波形出現(xiàn)斷續(xù)，各相晶閘管導(dǎo)通小于120o26SCR承受的最大電壓：線電壓峰值α移相范圍：

0°-150o

工作波形小結(jié)27平均電壓計(jì)算當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為整流電壓平均值的計(jì)算a≤30

時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：28a>30

時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：當(dāng)a=150

時(shí)，Ud等于零，也說明最大導(dǎo)通角只能是150

29電壓量關(guān)系圖30負(fù)載電流計(jì)算負(fù)載電流平均值為晶閘管輪流導(dǎo)通，所以平均值為負(fù)載的三分之一31晶閘管電壓額定值計(jì)算晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即32電流量關(guān)系圖33三相半波可控整流電路特點(diǎn)電路簡單：

SCR元件少，接線簡單，只需三套觸發(fā)電路，控制較容易。變壓器利用率低變壓器每繞組只有三分之一周期流過電流，存在直流磁勢（直流偏磁），須加大變壓器鐵心的截面積（為避免鐵心飽和），故該電路一般用于中小容量的設(shè)備上。34總結(jié)