三相橋式全控整流電路

 1主電路的原理

1.1 主電路

其原理圖如圖1所示。

習慣將其中陰極連接在一起的3個晶閘管(VT1、VT3、 VT5)稱為共陰極組;陽極連接在一起的3個晶閘管(VT4、VT6、VT2)稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從1至6的順序導通，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導通順序為 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

1.2 主電路原理說明

整流電路的負載為帶反電動勢的阻感負載。假設將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當于晶閘管觸發(fā)角α=0o時的情況。此時，對于共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導通。而對于共陽極組的3個晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低(或者說負得最多)的一個導通。這樣，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)，施加于負載上的電壓為某一線電壓。此時電路工作波形如圖2所示。

α=0o時，各晶閘管均在自然換相點處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對應關系看出，各自然換相點既是相電壓的交點，同時也是線電壓的交點。在分析ud的波形時，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側的中點n為參考點，共陰極組晶閘管導通時，整流輸出電壓 ud1為相電壓在正半周的包絡線;共陽極組導通時，整流輸出電壓ud2為相電壓在負半周的包絡線，總的整流輸出電壓ud = ud1-ud2是兩條包絡線間的差值，將其對應到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡線。

直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的最大(正得最多)的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應的是最小(負得最多)的相電壓，輸出整流電壓 ud為這兩個相電壓相減，是線電壓中最大的一個，因此輸出整流電壓ud波形為線電壓在正半周的包絡線。

由于負載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時，在其兩端產(chǎn)生感應電動勢Li，它的極性事阻止電流變化的。當電流增加時，它的極性阻止電流增加，當電流減小時，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無窮大時趨于一條平直的直線。

為了說明各晶閘管的工作的情況，將波形中的一個周期等分為6段，每段為60o，如圖2所示，每一段中導通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示。由該表可見，6個晶閘管的導通順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

圖3 給出了α=30o時的波形。從ωt1角開始把一個周期等分為6段，每段為60o與α=0o時的情況相比，一周期中ud波形仍由6段線電壓構成，每一段導通晶閘管的編號等仍符合表1的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導通時刻推遲了30o,組成ud 的每一段線電壓因此推遲30o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應發(fā)生變化如圖所示。圖中同時給出了變壓器二次側a相電流 ia 的波形，該波形的特點是，在VT1處于通態(tài)的120o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負值。

由以上分析可見，當α≤60o時，ud波形均連續(xù)，對于帶大電感的反電動勢，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。當α>60o時，如α=90o時電阻負載情況下的工作波形如圖4所示，ud平均值繼續(xù)降低，由于電感的存在延遲了VT的關斷時刻，使得ud的值出現(xiàn)負值，當電感足夠大時，ud中正負面積基本相等，ud平均值近似為零。這說明帶阻感的反電動勢的三相橋式全控整流電路的α角的移相范圍為90度。

2 各參數(shù)的計算

2.1 輸出值的計算

三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓 的波形在一個周期內(nèi)脈動6次，且每次脈動的波形相同，因此在計算其平均值時，只需對一個脈波(即1/6周期)進行計算即可。此外，因為所以電壓輸出波形是連續(xù)的，以線電壓的過零點為時間坐標的零點，可得整流輸出電壓連續(xù)時的平均值為。

2.2 輸出波形的分析

輸出波形如圖11所示。

如圖11所示，從ωt1時刻開始把一個周期等分為6份，在Wt1時刻共陰極組VT1晶閘管接受到觸發(fā)信號導通，此時陰極輸出電壓Ud1為幅值最大的a相相電壓;到Wt2時刻下一個觸發(fā)脈沖到來，此時a相輸出電壓降低，b相輸出電壓升高，于是陰極輸出電壓變?yōu)閎相相電壓;到Wt3時刻第三個脈沖到來，晶閘管VT1關斷而晶閘管VT2導通，輸出電壓為此時最高的c相相電壓;重復以上步驟，即共陰極組輸出電壓Ud1為在正半周的包絡線。

共陽極組中輸出波形原理與共陰極組一樣，只是每個觸發(fā)脈沖比陰極組中脈沖相差180度。6個時段的導通次序如表1所示一樣，只是Wt1從零時刻往后推遲30度而已。這樣就得出最后輸出整流電壓為共陰極組輸出電壓與共陽極組輸出電壓的差即

Ud=Ud1-Ud2 (4-9)

而由于電路中大電感L的作用，輸出的電流為近似平滑的一條直線。圖中同時給出了變壓器二次側a相電流 ia 的波形，該波形的特點是，在VT1處于通態(tài)的120o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負值。

3逆變

逆變原理圖如圖12所示。

如圖12所示，當電機M工作時，調(diào)節(jié)整流電路的觸發(fā)角α使α<90°，這時候整流電路工作在整流狀態(tài)，三相交流點存儲裝置向M供電使M工作在電動狀態(tài)，電能轉換為動能帶動汽車行駛。