【文章內容簡介】 點之后延遲 α 角的 ωt 2時刻，b 相的 SCR2被加上觸發(fā)脈沖 ug2后才導通。這時 K 點電位接近 b 點，b 點電位又比 a 點、c 點都高，故 SCR1在反向電壓作用下被迫關斷。流過負載的電流才從 SCR1換流到 SCR2。同理，在 wt3時刻，給 c相的 SCR3觸發(fā)脈沖后，SCR 3導通，SCR 2關斷。下一周期只要依次對應地加上觸發(fā)脈沖，則三相的可控硅管將輪流導電。這樣在負載上得到的直流輸出電壓 ud的波形如圖 217（d）所示。 16 圖 217 三相半波全控整流 圖 218 計算 Ud 值的圖形(a)電路圖；(b)交流側電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖； (a)0≤α≤π/6(b)π/6≤α≤5π/6(d)直流側電壓波形對于三相半波全控整流，只要改變控制角 α 的大?。锤淖冇|發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻） ，在負載上便可得到不同的輸出波形，因而得到大小不同的平均直流輸出電壓，達到可控整流的目的。三相半波全控整流電路輸出電壓 ud的波形，當 α＜30 176。時是連續(xù)的，α＞30 176。時是斷續(xù)的。故計算輸出電壓平均值時，須分別用不同的函數(shù)表達式。參看圖 218 的波形，當0176?！堞痢?0 176。時，表達式為 ???? Utd　Ud ????當 30176?！堞痢?50176。時，表達式為： ????????????????? ???? 即 (24)??????????????????????????? ??Ud可控硅元件承受的最大正向電壓為相電壓幅值 ，承受的最大反向電壓為線電壓2U的幅值 。??同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)培訓教材 南京南瑞電氣控制公司 17 、帶電感性負載的三相半波可控整流電路圖 219 帶電感負載的三相半波可控硅整流電路(a)原理圖 (b)相電壓波形 (c)觸發(fā)脈沖 (d)Ud 波形帶電感性負載的三相半波可控整流電路如圖 219（a）所示。當 α≤30 176。時，輸出電壓 ud的波形與純電阻性負載一樣。但當 α＞30 176。以后，例如 ωt 2以后 a 相的電壓 u2α 過零變負，已經(jīng)導通的 SCR1由于電感 L 的反電壓作用處于正向偏置，繼續(xù)導通。直到 ωt 3時刻，b 相的 SCR2接受觸發(fā)脈沖而導通，SCR 1才被迫關斷。這樣一來，輸出電壓 ud就呈現(xiàn)出負的部分，如圖 219（d） 。因此，α＞30 176。以后，帶大電感負載的輸出電壓的平均值就比帶純電阻負載時小。為了避免 α＞30 176。后電感負載上的電壓 ud出現(xiàn)負的部分（即希望相電勢過零之后，相應的可控硅自行關斷） ，可以在負載兩端并接續(xù)流二極管 DXl O這樣在 α＞30 O、電源電壓過零時，相應導通著的可控硅管關斷，由大電感反電勢產生的電流通過續(xù)流管DXl繼續(xù)流通。在控制角 α＞30 O后每相可控硅元件每周導通的角度是 150Oα，續(xù)流管 DXl則每周導通三次，每次寬度為 α30 O。由于三相半波整流電路還存在一些不足，諸如輸出的脈動還嫌大，變壓器副方繞組利用率較低，整流元件承受的反向電壓較高等，所以在大功率整流中多采用下面將介紹的三相全波全控整流電路。、三相全波半控整流電路三相全波半控整流電路如圖 220（a）所示。 18 共陽極組的硅整流二極管在任何瞬間都是陰極電位最低者導通，仍然在自然換流點（如 e、g、i 處）依次換流；共陰極組的可控硅管則是陽極電位為正而又接受觸發(fā)信號的可控硅管導通，因而不是在 d、f、h 等點自然換流，而是在觸發(fā)脈沖送出的時刻觸發(fā)換流。即每周期內的六次換流中，只有三次自然換流，另有三次觸發(fā)換流。這是三相全波半控整流與不可控整流 的區(qū)別。圖 220 三相全波半控整流（a）電路圖；（b）相電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖；(d)直流電壓波形現(xiàn)以 α=30 O的圖 220 所示的波形為例，說明三相全波半控整流電路的工作過程。設在控制角 α=30 O的 Βωt 1時刻觸發(fā) SCR1，SCR 1因受正向陽極電壓而觸發(fā)導通。此時 a 相電位最高，b 相電位最低，線電壓 uab最大，電流從 SCR1流出，經(jīng)負載電阻 R，由 D6流回電源。導通元件為 SCR1和 D6，輸出電壓 ud 為線電壓 uab。到 ωt 2時刻的 e 點，c 相電位開同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)培訓教材 南京南瑞電氣控制公司 19 始低于 b 相電位，共陽極組元件間發(fā)生自然換流，電流從 b 相的 D6轉移到 c 相的 D2，導通元件為 SCR1和 D2，輸出電壓 ud為線電壓 uac。同理，在 ωt 3時刻觸發(fā) SCR3，此時 b 相電位最高，SCR 3承受正向陽極電壓而觸發(fā)導通。在 SCR3導通的同時，將反向電壓加到 SCR1迫使它關斷，電流從 SCR1轉移到 SCR3，發(fā)生觸發(fā)換流。導通元件變?yōu)?SCR3和 D2，輸出電壓為線電壓 ubc。在 ωt 4的 ɡ 點，a 相電位又開始低于 c 相電位，又發(fā)生自然換流，電流從 D2換至 D4，導通元件為 SCR3和 D4，輸出電壓為 α=30 0的時刻，給陽極電壓最高一相的可控硅管引入觸發(fā)脈沖，使可控硅元件觸發(fā)換流，共陽極組的二極管仍自然換流。在負載電阻上便得到 α=30 0時，如圖 220（b）中畫有陰影線的相電壓導通部分，把它的下包絡線拉平，就得到 220（d）所示的輸出電壓 ud波形。圖 221 是 α=60 0時的波形。在控制角 α=60 0的 ωt 1瞬間，a 相的 SCR1和受觸發(fā)而導通。在 ωt 1ωt 3期間，a 相電位高，b 相的 SCR3未加觸發(fā)，c 相電位最低，輸出電壓 ud的波形就是 uac。同理，在 ωt 3時 b 相的 SCR3觸發(fā)換流，a 相的 D4自然換流，在 ωt 3ωt 5期間，u d的波形就是 uba。依此類推，輸出電壓 ud的波形處于連續(xù)的臨界情況，每周內有三個波頭。平均電壓 Ud則比 α=30 0時降低了。圖 222 是 α=120 0時的波形。在 α=120 0的 ωt 2時刻，a 相的 SCR1接受觸發(fā)信號而導通，這以后 b 相的電位雖高于 a 相，但 b 相的可控硅管 SCR3尚未被觸發(fā)，仍是截止的。ωt 2ωt 3期間 c 相電位最低。但在 ωt 3的 ɡ 點之后，c 相電位高于 a 相，故導通的 SCR1受反向電壓而截止，輸出電壓 ud=0。一直持續(xù)到 ωt 4時刻，b 相才觸發(fā)導通。以下類似上述情況。輸出電壓如圖 222（c）所示那樣是不連續(xù)的，每個可控硅元件每周期的導通角是 600。這時輸出電壓的平均值 ud大幅度下降。 20 圖 221 α=60176。時三相半控橋的波形圖 圖 222 α=120176。時三相半控橋的波形(a)相電壓波形(b)觸發(fā)脈沖(c)直流電壓波形 (a)相電壓波形(b)觸發(fā)脈沖(c)直流側電壓波形圖 222 是 α=120 0時的波形。在 α=120 0的 ωt 2時刻，α 相的 SCR1接受觸發(fā)信號而導通，這以后 b 相的電位雖高于 a 相，但 b 相的可控硅管 SCR3尚未被觸發(fā)，仍是截止的。ωt 2ωt 3期間 c 相電位最低。但在 ωt 3的 ɡ 點之后，c 相電位高于 a 相，故導通的 SCR1受反向電壓而截止，輸出電壓 ud=0。一直持續(xù)到 ωt 4時刻，b 相才觸發(fā)導通。以下類似上述情況。輸出電壓如圖 222（c）所示那樣是不連續(xù)的，每個可控硅元件每周期的導通角是 600。這時輸出電壓的平均值 ud大幅度下降。控制角 α 增大到 1800，則輸出電壓平均值 ud=0。當 α 由 1800逐漸減小到 00時，輸出電壓的波形將三相對稱地沿圖 223 中的箭頭方向變化，由零逐漸增加到每周三個波頭，而后每周六個波頭。當 α＞60 0時，波形是不連續(xù)的，每周期內有三個波頭，每個整流元件的導通角＜120 0。當 α＜60 0后，則輸出電壓 Ud的波形是連續(xù)的，每周期內有六個波頭，每個整流元件的導通角是 1200。現(xiàn)在計算控制角 α 變化時，三相半控整流橋輸出電壓的平均值 Ud。由于輸出直流電壓波形在每周期內重復出現(xiàn)三次，故只須計算 1/3 周期內的平均值即可。同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)培訓教材 南京南瑞電氣控制公司 21 圖 223 控制角 α 改變時輸出電壓波形的變化圖 圖 224 計算 Ud的積分面積　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(a)α＜60176。；(b)α＞60176。當 00≤α≤60 0時，由圖 224（a）可見，整流電壓的面積由兩部分組成：一部分是ABCD，另一部分是 DCEF，將這兩塊面積相加再平均，得： ?????? ??????323211 )3sin(sin???????tdtUtdUd ?? (25)s0???dU其中 ，為 α=0 0時輸出直流電壓的平均值，這時其值最大，??等于三相全波不可控整流電路的輸出電壓。當 600≤α≤180 0時，由圖 224（b）可見，每塊導通面積的寬度將小于 1200，電壓將出現(xiàn)不連續(xù)的情況，而 ud電壓的平均值為????341)3sin(2????tdtUd 22 (26)2cos12cos130??????dU比較式（25）與式（26）可見，控制角 α 小于 600與大于 600的兩種情況，計算平均電壓的公式是相同的。比值 Ud/U2隨 α 變化的關系曲線，如圖 225 所示。流過整流變壓器副方、可控硅整流元件及硅整流二極管的電流有效值 II SCR、I D與輸出電流平均值 Id之比，隨 α 變化的關系曲線也如圖 225 所示。上述波形分析及計算，對于帶續(xù)流二極管的電感性負載電路同樣適用。 α(176。) 圖 225 三相半控橋有關電量與 α 的關系、三相全波全控整流電路在三相全波整流接線中，六個橋臂元件全都采用可控硅管，就成為圖 226（a）所示的三相全波全控整流電路。它不同于三相全波半控整流電路，可控硅元件都要靠觸發(fā)換流，并且一般要求觸發(fā)脈沖的寬度應大于 600，但小于 1200，一般取 8001000，即所謂“寬脈沖觸發(fā)” 。這樣才能保證整流電路剛投入之際，例如共陰極組的某一元件被觸發(fā)時，共陽極組的前一元件的觸發(fā)信號依然存在，共陰極組與共陽極組各有一元件同時處在被觸發(fā)狀態(tài)，才能構成電流的通路。投入時一經(jīng)觸發(fā)通流，以后各元件則可依次觸發(fā)換流。另外也可以采用“雙脈沖觸發(fā)”的方式，即本元件被觸發(fā)的同時，還送一觸發(fā)脈沖給前一元件，以便整流橋剛投入時構成電流的最初的通路，其后整流電路便進入正常工作狀態(tài)。雙脈沖觸發(fā)電路較復雜些，但它可以減小觸發(fā)裝置的輸出功率，減小脈沖變壓器的鐵芯體積。同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)培訓教材 南京南瑞電氣控制公司 23 61ug1Ud032450g53(c)ωω0t531bω2ω ω46ω ω tωd觸 發(fā) 換 流SCR(a)SCR1B24c6b35iUacωωω 圖 226 三相全波全控整流（α=0176。時）(a)電路圖；(b)相電壓波形；(c)觸發(fā)脈沖；(d)直流側電壓波形圖 226（c）是表示寬脈沖觸發(fā)方式的各臂觸發(fā)脈沖。由于工作于整流狀態(tài)時通常共陰極組是在相電壓的正半周時觸發(fā)，共陽極組是在負半周時觸發(fā)，故接在同一相上的兩可控硅的觸發(fā)脈沖，例如 a 相的 ug1與 ug4,b 相的 ug3與 ug6，c 相的 ug5與 ug2，相位應該差1800。全控整流電路的工作特點是既可工作于整流狀態(tài)，將交流轉變成直流；也可工作于逆變狀態(tài)，將直流轉變成交流。下面說明這兩種工作狀態(tài)。1) 整流工作狀態(tài)先討論控制角 α=0 0的情況。參看圖 226，在 ωt 0ωt1 期間，a 相的電位最高，b 相的電位最低，有可能構成通路。若在 ωt 0以前共陽極組的 SCR6的觸發(fā)脈沖 Ug6 還存在，在ωt 0（α=0 0）時給共陰極的 SCR1以觸發(fā)脈沖 ug1，則可由 SCR1與 SCR6構成通路：交流電源的 a 相→SCR 1→R→SCR 6→回到電源 b 相。在負載電阻 R 上得到線電壓 序給各橋臂元件以觸發(fā)脈沖，就可依次換流。例如在 ωt 1ωt 2期間，c 相電位最低，在ωt 1時間向 SCR2輸入觸發(fā)脈沖 ug2,共陽極組的 SCR2即導通，同組的 SCR6因承受反向電壓而截止。電流的通路換成：a→SCR 1→R→SCR 2→c。負載電阻 R 上得到線電壓 uac. 余類推，每隔 600依次向共陰極組或共陽極組的可控硅元件以觸發(fā)脈沖，則每隔 600有一個臂的元件觸發(fā)換流，每周期內每臂元件導電 1200。 24 控制角 α=0 0時負載電阻 R 上得到的電壓波形 ud 如圖 226（d)所示，它與三相橋式不可控整流電路的輸出波形相同。這時三相橋式全控整流電路輸出電壓的平均值最大，為 Udo 。圖 227 是 α=30 0時三相全控橋的電壓波形。圖 228 是 α=60 0時的電壓波形。兩圖的圖（a）交流相電勢畫陰影線的部分表示導通面積，如把底線拉平，就成為圖（b）所示的輸出電壓 ud的波形，它是由線