整流电路——三相可控整流

三相可控整流电路上一篇文章我们讲述了单相可控整流电路相关的工作原理和相关的数值计算，现在的应用中，也有采用二极管搭建的整流电路，虽然不可控，但是在相应的行业也能达到要求。今天我们讲一讲三相可控整流，当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路

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三相半波可控整流电路

电阻负载

共阴极解法和α=0°时的波形

为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管按共阴极接法连接,这种接法触发电路有公共端，连线方便。假设将晶闸管换作二极管，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最 大，则该相所对应的二极管导通，并使 另两相的二极管承受反压关断，输出整 流电压即为该相的相电压。在相电压的交点ωt1 、ωt2 、ωt3 处，均出现了二极管换相，称这些交点为自然换相点，将其作为α的起点，即α=0。

α=0°的波形分析(见上图)：

三个晶闸管轮流导通120° ，ud波形为三个相电压在正半周期的包络线，变压器二次绕组电流有直流分量。晶闸管电压由一段管压降和两段线电压组成，随着α增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。

α=30°的波形分析(见下图)：

α=30°时的波形

负载电流处于连续和断续的临界状态，各相仍导电120°。

α＞30°的波形分析(见下图)：

α=60°时的波形

当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未触发而不导通，此时输出电压电流为零。负载电流断续，各晶闸管导通角小于120°。

基本数量关系

电阻负载时α角的移相范围为150°。

①整流电压平均值：α≤30°时，负载电流连续，有

当α=0时，Ud最大，为Ud=Ud0 =1.17U2。

α＞30°时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有

②负载电流平均值为

③晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值,即

④晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即

阻感性负载

阻感性负载电路及α=60°的波形

L值很大，整流电流id的波形基本是平直的，流过晶闸管的电流接近矩形波。α≤30°时，整流电压波形与电阻负载时相同。α＞30°时，当u2过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VT1继续导通，直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断。

基本数量关系

α的移相范围为90°。

①整流电压平均值

②变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为

③晶闸管的额定电流为

④晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值，即

※三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有直流分量，为此其应用较少。

三相桥式全控整流电路原理图

阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1 ，VT3 ，VT5 ） 称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT2 ， VT4 ，VT6 ）称为共阳极组。共阴极组中与a，b，c 三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1 ，VT3 ，VT5 ，共阳极组中与a，b，c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4 ，VT6 ，VT2 。晶闸管的导通顺序为VT1 -VT2 -VT3 -VT4 -VT5 -VT6。

带电阻负载时的工作情况

各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。

当α≤60°时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形的形状是一样的，也连续。

α=0°时，ud为线电压在正半周的包络线。

三相桥式全控整流电路带电阻负载α=0°时的波形

α=30°时，晶闸管起始导通时刻推迟了30°，组成ud的每一段线电压因此推迟30°，ud平均值降低。

三相桥式全控整流电路带电阻负载α=30°时的波形

α=60°时，ud波形中每段线电压的波形继续向后移，ud平均值继续降低。α=60°时ud出现了为零的点。

三相桥式全控整流电路带电阻负载α=60°时的波形

当α>60°时，因为id与ud一致，一旦ud降为至零，id也降至零，晶闸管关断，输出整流电压ud为零，ud波形不能出现负值。

α=90°时的波形如下图

三相桥式全控整流电路带电阻负载α=90°时的波形

三相桥式全控整流电路的一些特点：

①每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，共阴极组的和共阳极组的各1个，且不能为同一相的晶闸管。

②对触发脉冲的要求：6个晶闸管的脉冲按VT1 -VT2 -VT3 -VT4 -VT5 -VT6的顺序，相位依次差60° 。

共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120° 。

同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6， VT5与VT2，脉冲相差180°。

③整流输出电压ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。

④在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲：宽脉冲触发，使脉冲宽度大于60°（一般取80°~100°）；双脉冲触发，用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿相差60°，脉宽一般为20°~30°。后者较为常用。

⑤晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也一样。

阻感负载时的工作情况

当α≤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，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。区别在于电流，当电感足够大的时候，id、iVT、ia 的波形在导通段都可近似为一条水平线。

α=0°和α=30°的波形如下图：

三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0°时的波形

三相桥式全控整流电路带阻感负载α=30°时的波形

当α>60°时，由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。

α=90°时的波形如下图

三相桥式整流电路带阻感负载，α=90°时的波形

基本数量关系

带电阻负载时三相桥式全控整流电路α角的移相范围是120°，带阻感负载时三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90°。

①整流输出电压平均值

带阻感负载时，或带电阻负载α≤60°时

带电阻负载且α>60°时

②输出电流平均值为Id=Ud/R。

③当整流变压器采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形为正负半周各宽120°、前沿相差180°的矩形波，其有效值为：

晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。

④三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载时的Id为：

式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。

总体叙述了三相半波可控整流和桥式全波可控整流的基本电路以及不同负载下的工作状态，三相整流电路波形看似比单相复杂，其实搞清楚其中的导通关系你会发现并不是很难，实际运用中只需要注意对应负载下的每个器件的开关顺序就可以了，这里只是将其中器件均看作是理想器件，实际电路中其实还须考虑很多因素，后续我们会慢慢涉及到的。