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三相桥式全控整流电路课程设计

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为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规则,下面研究几个特殊控制角,先分析α=0的情况,也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。

为了分析方便起见,把一个周期等分6段(见图2)。

在第(1)段期间,a相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经KP1流向负载,再经KP6流入b相。变压器a、b两相工作,共阴极组的a相电流为正,共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为

ud=ua-ub=uab

经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高,晶闸管KPl继续导通,但是c相电位却变成最低,当经过自然换相点时触发c相晶闸管KP2,电流即从b相换到c相,KP6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经KPl、负载、KP2流回电源c相。变压器a、c两相工作。这时a相电流为正,c相电流为负。在负载上的电压为

ugu2ud0abcabωt(1)(2)(3)(4)(5)(6)135135ud=ua-uc=uac

再经过60°,进入第(3)段时期。这时b相电位最高,共阴极组在经过自然换相点时,触发导通晶闸管KP3,电流即从a相换到b相,c相晶闸管KP2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作,在负载上的电压为

ud=ub-uc=ubc

0ug24624ωt0ug0ug013513ωtωt624624ωt图2 三相桥式整流电路的触发脉冲 2.1带电阻负载时

a=0°时的情况

假设将电路中的晶闸管换做二极管惊醒分析对于共阴极组的三个晶闸管,阳极所接交流电压值最大的一个导通对于共阳极组的三个晶闸管,阴极所接交流电压值最低的导通认识时刻共阳极组和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态。

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从相电压波形看,共阴极组晶闸管导通时,Ud1为相电压的正包络线,共阳极组导通时,Ud2为相电压的负包络线,Ud=Ud1-Ud2是两者的差值,为为线电压在正半周的包络线直接从线电压波形看,Ud为线电压中最大的一个,因此Ud波形为线电压的包络线。

图2-2-1 三项桥式全控整流电路带电阻负载a=0时的波形

由上述三相桥式全控整流电路的工作过程可以看出:

1.三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通,而且这两个晶闸管一个是共阴极组,另一个是共阳极组的,只有它们能同时导通,才能形成导电回路。

2. 三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联,所以与三相半波整流电路一样,对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120°。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通,因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120°。

3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发,共阳极组是在负半周触发,因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180°。

4. 三相桥式全控整流电路每隔60°有一个晶闸管要换流,由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发,触发脉冲的顺序是:1→2→3→4→5→6→1,依次下

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去。相邻两脉冲的相位差是60°。

5.由于电流断续后,能够使晶闸管再次导通,必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。为了达到这个目的,可以采取两种办法;一种是使每个脉冲的宽度大于60°(必须小于120°),一般取80°~100°,称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时,同时给前一号晶闸管补发一个脉冲,使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲,相当于两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲。这种方法称双脉冲触发。

6、整流输出的电压,也就是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形,实际上都属于线电压,波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分,是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上,故线电压的交点同样是自然换相点,同时亦可看出,三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次,脉动频率为6 × 50=300赫,比三相半波时大一倍。

7、晶闸管所承受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通,其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。例如在第(1)段时期,KP1和KP6导通,此时KP3和KP4,承受反向线电压uba=ub-ua。KP2承受反向线电压ubc=ub-uc。KP5承受反向线电压uca=uc-ua。晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。当α从零增大的过程中,同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。

当a=60°时的情况:

当触发角a改变时,电路的工作情况将发生变化。从wt1角开始把一周期等分为六段,每段60度。在VT1处于通态的120度期间,ia为正,ia波形的形状与同时段的Ud波形相同,在VT4处于通态的120度期间,ia波形的形状也与同时段的Ud波形相同,但为负值。

当a<60°时,Ud波形均连续,对于电阻负载,id波形与Ud波形形状一样,也连续。Ud波形每60°中有一段为零,Ud波形不能出现负值。带电阻负载时三项桥式全控整流电路a角的移相范围是120°。

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图2-2-2 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60度时的波形

2.2阻感负载时

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,个晶

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。区别在于负载不同,同样的整流输出电压加到负载上,得到的负载电流id波形不同,电阻负载时id波形与Ud波形形状一样。而足感负载时,由于电感的作用,似的负载电流波形变得平直,当电感足够大的时候,负载电流的波形可近似的为一条水平线。图2-2-3为三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0°时的波形。

图 2-2-3 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0°时的波形

当a>60时,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

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不会出现负的部分,而阻感负载时,由于电感L的作用,Ud波形会出现负的部分。图2-2-4为三相桥式全控整流电路带阻感负载a=90°时的波形。

图 2-2-4 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=90°时的波形

3. 触发电路

触发脉冲的宽度应保证晶闸管开关可靠导通(门极电流应大于擎柱电流),触发脉冲应有足够的幅度,不超过门极电压、电流和功率,且在可靠触发区域之内,应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离

晶闸管可控整流电路,通过控制触发角a的大小即控制触发脉冲起始相位来控制输出电压大小。为保证相控电路正常工作,很重要的是应保证按触发角a的大小在正确的时刻向电路中的晶闸管施加有效的触发脉冲。晶闸管相控电路,习惯称为触发电路。大、中功率的变流器广泛应用的是晶体管触发电路,其中以同步信号为锯齿波的触发电路应用最多。可靠性高,技术性能好,体积小,功耗低,调试方便。晶闸管触发电路的集成化已逐渐普及,已逐步取代分立式电路。此处就是采用集成触发产生触发脉冲。KJ004组成分为同步、锯齿波形成、移相、脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。

KJ004触发电路为模拟的触发电路,其组成为:

3个KJ004集成块和1个KJ041集成块,可形成六路双脉冲,再由六个晶体管进行脉冲放大,即可得到完整的三相全控桥触发电路。三相全控桥整流电路的集成

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.为了搞清楚α变化时各晶闸管的导通规律,分析输出波形的变化规则,下面研究几个特殊控制角,先分析α=0的情况,也就是在自然换相点触发换相时的情况。图1是电路接线图。为了分析方便起见,把一个周期等分6段(见图2)。在第(1)段期间,a相电压最高,而共阴极组的晶闸管KP1被触发导通,b相电位最低,所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经
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