【文章內容簡介】 同的控制角度條件下，對三相整流電路 帶不同負載 的模擬及仿真；三相全控整流逆變電路的設計，將設定參數設置在逆變條件下時，改變不同的控制角度后進行仿真；三相全控整流電路在直流電機調速的應用，將整流電路的負載設置成直流電機，對其進行直流電機調速的模擬及仿真等 ； 三相全控整流電路 晶閘管故障的分析 。 4 三 相整流電路硬件設計 三相橋式可控整流電路 應用最為廣泛 ， 共陰極組 ——陰極連接在一起的 3 個晶閘管（ VT1， VT3， VT5）共陽極組 ——陽極連接在一起的 3 個晶閘管（ VT4， VT6， VT2）編號： 5， 2 u d負載V T 1V T 2V T 3V T 4V T 5V T 6d 1d 2abci dnTi a 圖 21 三相全控整流電路 主電路選擇三相橋式全控整流電路，當整流負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小時，應采用三相整流電路，其交流側由三相電源供電，使用六個晶閘管，負載使用電阻。 主電路中晶閘管裝置的的正常工作，與門極觸發(fā)電路正確和可靠的運 行密切相關，門極觸發(fā)電路必須按主電路的要求來設計．對于晶閘管變流裝置主電路，對門極觸發(fā)電路的要求：觸發(fā)脈沖應有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應大于晶閘管要求的數值，并留有一定的裕量．觸發(fā)脈沖的相位應能在規(guī)定范圍內移動．觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步，兩者頻率應該相同，而且要有固定的相位關系，使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)．觸發(fā)脈沖的波形要符合要求。 其中，共陰極組的三個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導通；而共陽極組的三個晶閘管，共陰極所接交流電壓值最低的一個導通。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有一個晶閘管處于導通狀態(tài)，施加于負載上的電壓為某一線電壓。并且由于兩個導 5 通的晶閘管屬于不同的兩相，所以負載電壓由電源線電壓組成，在分析電路的工作過程時，也應該以線電壓作為背景。晶閘管的觸發(fā)導通順序是 VT1→ VT2→ VT3→ VT4→ VT5→VT6→ VT1。橋式電路也存在著“自然換相點” ，為線電壓的交點，如果相電壓有效值為 U，自然換相點在 0、π / 2π /π、 4π / 5π / 2π處。仍把控制角為 0 的點設在自然換相點處，例如在ω t=π /3+α時觸發(fā) VT1，在ω t=2π /3+α時觸發(fā) VT2，在 ωt=π +α時觸發(fā) VT3。更改負載的選擇，即可作出多種條件下的實驗仿真。 整流電路工作原理 1. a =0176。時的情 況 假設將電路中的晶閘管換作二極管進行分析對于共陰極阻的 3 個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個導通對于共陽極組的 3 個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的導通 。 任意時刻共陽極組和共陰極組中各有 1 個晶閘管處于導通狀態(tài) 。 從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導通時， ud1為相電壓的正包絡線，共陽極組導通時， ud2為相電壓的負包絡線， ud=ud1 ud2是兩者的差值，為線電壓在正半周的包絡線直接從線電壓波形看， ud 為線電壓中最大的一個，因此 ud 波形為線電壓的包絡線 。 三相橋式全控整流電路的特點 ： （ 1） 2 管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各 1，且不能為同 1 相器件 。 （ 2）對觸發(fā)脈沖的要求： 按 VT1VT2VT 3VT 4VT 5VT 6的順序，相位依次差 60176。 表 21 三相橋式全控整流電路電阻負載 a=0176。時晶閘管工作情況 時 段 I II III IV V VI 共陰極組中導通的晶閘管 VT1 VT1 VT3 VT3 VT5 VT5 共陽極組中導通的晶閘管 VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT6 整流輸出電壓 Ud UaUb =Uab UaUc =Uac UbUc =Ubc UbUa =Uba UcUa =Uca UcUb =Ucb 6 共陰極組 VT VT VT 5的脈沖依次差 120176。，共陽極組 VT VT VT 2也依次差120176。同一相的上下兩個橋臂，即 VT1與 VT 4， VT 3與 VT6， VT 5與 VT2，脈沖相差 180176。 圖 21 三相橋式全控整流電路帶電阻負載 a =0176。時波形 （ 3） ud 一周期脈動 6 次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為 6 脈波整流電路 。 （ 4）需保證同時導通的 2 個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)另一種方法是雙脈沖觸發(fā)（常用） 。 （ 5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關系也相同 a=30176。時的工作情況從 wt1 開始把一周期等分為 6 段， ud 波形仍由 6 段線電壓 7 圖 23三相橋式全控整流電路 電阻負載 a =30176。時波形 構成，每一段導通晶閘管的編號等仍符合表 21 的規(guī)律區(qū)別在于：晶閘管起始導通時刻推遲了 30176。，組成 ud 的每一段線電壓因此推遲 30176。變壓器二次側電流 ia 波形的特點：在VT1處于通態(tài)的 120176。期間， ia 為正， ia 波形的形狀與同時段的 ud 波形相同，在 VT4處于通態(tài)的 120176。期間， ia 波形的形狀也與同時段的 ud 波形相同，但為負值。 =60176。時工作情況 ud 波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移， ud 平均值繼續(xù)降低。 a=60176。時 ud 出現(xiàn)為零的點 。 當 a≤60176。時， ud 波形均連續(xù)，對于電阻負載， id 波形與 ud 波形形狀一樣，也連續(xù) 。 當 a60176。時， ud 波形每 60176。中有一段為零， ud 波形不能出現(xiàn)負值 。 帶電阻負載 時三相橋式全控整流電路 a 角的移相范圍是 120176。 8 圖 24 三相橋式全控整流電路 電阻負載 a =60176。時 波形 阻感負載時的工作情況 a≤60176。時 ， ud 波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓 ud 波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸出電壓加到負載上，得到的負載電流 id 波形不同。阻感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條水平線。 a 60176。時阻感負載時的工作情況與 電阻負載時不同，電阻負載時 ud 波形不會出現(xiàn)負的部分，而阻感負載時，由于電感 L 的作用， ud 波形會出現(xiàn)負的部分帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的 a 角移相范圍為 90176。 9 當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載 a≤60176。時）的平均值為： 帶電阻負載且 a 60176。時，整流電壓平均值為： （公式 21）61111））））） ） （ 公式 22） 圖 25 三相橋式全控整流電路 電阻負載 a =90176。時 波 形形 10 輸出電流平均值為 Id=Ud /R 當整流變壓器采用星形接法，帶阻感負載時，變壓器二次側電流波形如圖 27 中所示，為正負半周各寬 120176。、前沿相差 180176。的矩形波，其有效值為： （ 公式 228） 圖 26三相橋式整流電路帶阻感負載， a =30176。時波形 11 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。 反電動勢 負載時的工作情況 三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負載時，在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算 Id 時有所不同，接反電勢阻感負載時的 Id 為： （ 公式 229） 圖 27 三相橋式全控整流電路阻感負載 a =90176。時波形 12 式中 R 和 E 分別為負載中的電阻值和反電動勢的值 。 圖 28三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時的電壓波形 PWM 整流電路 傳統(tǒng)的晶閘管相控整流電路一般輸入電流滯后于電壓 ,其滯后角隨著觸發(fā)延遲角的增大而增大 ,位移因數也隨之降低 ,同時 ,輸入電流中諧波分量也相當大 ,因此功率因數很低。而PWM 整流器具有交流側輸入輸出電流諧波分量小、減小了諧波對電網的影響、直流側電壓波動小、能量雙向流動、功率因數高 (接近于 1)等優(yōu)點 ,因此在電力電子變流領域得到了廣泛應用。 三相 PWM 整流器的基本控制思想是 ,由直流電壓控制環(huán)節(jié)產生輸入電流參考幅值 ,由鎖相環(huán)檢測電源電壓相位 ,根據輸入功率因數要求進行移相后得到輸入電流的參考相位 ,由電流參考幅值和參考相位結合得到參考電流 ,然后通過控制開關器件的通斷改變直流側整流電壓 ,迫使輸入電流跟隨其參考值變化 ,從而起到控制輸入電流波形的目的。 三相 PWM 整流器主電路如圖 29 所示 ,ua , ub , uc 為三相對稱電源電壓 。 i a , i b , i cuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuau