1、【學習目標】掌握三相半波和三相全控橋式整流電路的工作原理，能進行波形分析。能根據整流電路形式及元件參數進行輸出電壓、電流等參數的計算和元器件選擇。熟悉整流電路的保護方法。了解同步的概念及實現同步的方法熟悉有源逆變的工作原理和典型的有源逆變電路。 項目二 直流調速裝置 模塊二 直流調速器主電路 一、項目分析 打開調速器觀察，其整流電路常采用三相半波可控整流電路或三相橋式可控整流電路。三相整流電路的形式有三相半波、三相橋式全控、三相橋式半控、雙反星形電路及適合于較大功率應用的12相整流電路等。三相整流電路有什么元件組成？是如何工作的呢？ 三相半波可控整流電路是最基本的多相整流電路形式，其他類型的電

2、路可視為三相半波整流電路以不同方式串聯或并聯而成。本項目重點介紹三相半波整流電路和三相全控橋氏整流電路。1電阻性負載三相半波可控整流電路如圖2-17所示。Tr為三相整流變壓器，晶閘管T1、T3、T5的陽極分別與變壓器的U、V、W三相相連，三只晶閘管的陰極接在一起經負載電阻Rd與變壓器的中性線相連，它們組成共陰極接法電路。二、相關知識（一）三相半波可控整流電路TruvwUVWT1T2T3Ni d圖2-17電阻性負載的三相半波相控整流電路二、相關知識（一）三相半波可控整流電路1電阻性負載 Tr為三相整流變壓器，晶閘管T1、T3、T5的陽極分別與變壓器的U、V、W三相相連，三只晶閘管的陰極接在一起經

3、負載電阻Rd與變壓器的中性線相連，它們組成共陰極接法電路。tuuuwuvwt1wt2wt3wt4u20ttuT100udid（一）三相半波可控整流電路波形工作原理（一）三相半波可控整流電路波形（一）三相半波可控整流電路波形結論： t1、 t3、 t5時刻所對應的1、3、5三個點，稱為自然換相點，分別是三只晶閘管輪換導通的起始點。自然換相點也是各相所接晶閘管可能被觸發導通的最早時刻，在此之前由于晶閘管承受反向電壓，不能導通，因此把自然換相點作為計算觸發延遲角的起點，即該點時=0，對應于t=30。 （一）三相半波可控整流電路波形基本物理量計算（一）三相半波可控整流電路波形2大電感負載工作原理 （一

4、）三相半波可控整流電路波形基本物理量計算（一）三相半波可控整流電路波形3大電感負載接續流二極管工作原理（一）三相半波可控整流電路波形基本物理量計算（一）三相半波可控整流電路波形大功率電源箱電瓶車蓄電池充電器蓄電池充電器大功率的直流電源電解電源應用（二）三相橋式全控整流電路 組成：一組共陰極（VT1、VT3、VT5）接法和另一組共陽極（VT4、VT6、VT2）接法的三相半波可控整流電路串聯而成。 共陰組：在正半周導電，流經變壓器的電流為正向電流； 共陽組：在負半周導電，流經變壓器的電流為反向電流。變壓器每相繞組在正、負半周都有電流流過，因此，變壓器繞組中沒有直流磁通勢，同時也提高了變壓器繞組的利

5、用率。 （二）三相橋式全控整流電路uVWVT6tuuuuuuVT1VT2VT3VT5VT1VT4VT6VT212354612wt2wt3wt4wt5wt6wt7wt8wt1wt9wtwtug1ug2wtwtug3ug4 wtwtug5ug6161256543432圖1 三相橋式相控整流電路 控制角導通管子u2（二）三相橋式全控整流電路tuuvuuwuvwuvuuwuuwvuuvtuuuuuu12354612wt2wt3wt4wt5wt6wt7wt8wt1wt9u2udT6T1T2T3T5T1T4T6T2uuvuuW（二）三相橋式全控整流電路T6tuuuuuuT1T2T3T5T1T4T6T412

6、354612wt2wt3wt4wt5wt6wt7wt8wt1wt9u2wtwtug1ug2wtwtug3ug4wt1wtug5ug6觸發脈沖可以采用寬脈沖和雙窄脈沖兩種形式工作雙窄脈沖方式：觸發某個脈沖晶閘管時，給前一只配對的晶閘管也補發一個觸發脈沖 觸發脈沖類型（二）三相橋式全控整流電路基本物理量計算電阻性負載（二）三相橋式全控整流電路電感性負載（二）三相橋式全控整流電路3對觸發脈沖的要求為了保證整流橋在任何時刻共陰極組和共陽極組各有一只晶閘管同時導通，必須對應該導通的一對晶閘管同時給出觸發脈沖，為此可用以單寬脈沖或雙窄脈沖兩種觸發方式。如圖：（二）三相橋式全控整流電路同步的定義前面分析可知

7、，觸發脈沖必須在管子陽極電壓為正時的某一區間內出現，晶閘管才能被觸發導通，而在鋸齒波移相觸發電路中，送出脈沖的時刻是由接到觸發電路不同相位的同步電壓us來定位，由控制與偏移電壓大小來決定移相。因此必須根據被觸發晶閘管的陽極電壓相位，正確供給觸發電路特定相位的同步電壓，才能使觸發電路分別在各晶閘管需要觸發脈沖的時刻輸出脈沖。這種正確選擇同步信號電壓相位以及得到不同相位同步信號電壓的方法，稱為晶閘管裝置的同步或定相。（三）觸發電路與主電路電壓同步觸發電路同步電壓的確定觸發電路同步電壓的確定包括兩方面內容：（1）根據晶閘管主電路的結構、所帶負載的性質及采用的觸發電路的形式，確定出該觸發電路能夠滿足移

8、相要求的同步電壓與晶閘管陽極電壓的相位關系。（2）用三相同步變壓器的不同連接方式或再配合阻容移相得到上述確定的同步電壓。 （三）觸發電路與主電路電壓同步3實現同步的方法實現同步的方法步驟如下（1）根據主電路的結構、負載的性質及觸發電路的型式與脈沖移相范圍的要求，確定該觸發電路的同步電壓us與對應晶閘管陽極電壓uu之間的相位關系。（2）根據整流變壓器TR的接法，以定位某線電壓作參考矢量，畫出整流變壓器二次電壓也就是晶閘管陽極電壓的矢量，再根據步驟確定的同步電壓us與晶閘管陽極電壓uu的相位關系，畫出電源的同步相電壓和同步線電壓矢量。（3）根據同步變壓器二次線電壓矢量位置，定出同步變壓器TS的鐘點

9、數的接法，然后確定出usu、usv、usw分別接到VT1、VT3、VT5管觸發電路輸入端；確定出us(-u)、us(-v)、us(-w)分別接到VT4、VT6、VT2管觸發電路的輸入端，這樣就保證了觸發電路與主電路的同步。 （三）觸發電路與主電路電壓同步4同步舉例例2-2 三相全控橋整流電路，直流電動機負載，不要求可逆運轉，整流變壓器TR為D，y1接線組別，觸發電路采用本書鋸齒波同步的觸發電路，考慮鋸齒波起始段的非線性，故留出60度余量。試按簡化相量圖的方法來確定同步變壓器的接線組別及變壓器繞組聯結法。解 以VT1管的陽極電壓與相應的1CF觸發電路的同步電壓定相為例。1）根據題意，要求同步電壓

10、us相位應滯后陽極電壓uu180。2）根據相量圖，同步變壓器接線組別應為Dyn7,Dyn1。 3）根據已求得同步變壓器結線組別，就可以畫出變壓器繞組的結線組別，再將同步電壓分別接到相應觸發電路的同步電壓接線端，即能保證觸發脈沖與主電路的同步 （三）觸發電路與主電路電壓同步（三）觸發電路與主電路電壓同步1過電壓保護過電壓保護有交流側保護、直流側保護和器件保護。過電壓保護設置如圖所示。其中H屬于器件保護，H左邊設置的是交流側保護、H右邊設置的為直流側保護。 （四）整流電路的保護（1）晶閘管的關斷過電壓及其保護uT1VT1由導通關斷VT1VT2L（四）整流電路的保護（2）交流側過電壓保護 由于交流側

11、電路在接通或斷開時感應出過電壓，一般情況下，能量較大，常用的保護措施為1）阻容吸收保護電路，應用廣泛，性能可靠，但正常運行時，電阻上消耗功率，引起電阻發熱，且體積大，對于能量較大的過電壓不能完全抑制。一次根據穩壓管的穩壓原理，目前較多采用非線性電阻吸收裝置，常用的有硒堆與壓敏電阻。2）硒堆就是成組串聯的硒整流片。單相時用兩組對接后再與電源并聯，三相時用三組對接成Y形或用六組接成D形。3）壓敏電阻是由氧化鋅、氧化鉍等燒結而成，每一顆氧化鋅晶粒外面裹著一層薄薄的氧化鋅，構成象硅穩壓管一樣的半導體結構，具有正反向都很陡的穩壓特性。（四）整流電路的保護2過電流保護晶閘管裝置出現的元件誤導通或擊穿、可逆

12、傳動系統中產生環流、逆變失敗以及傳動裝置生產機械過載及機械故障引起電機堵轉等，都會導致流過整流元件的電流大大超過其正常管子電流，即產生所謂的過電流。 II進線電抗限流電流檢測和過流繼電器快速熔斷器快速熔斷器快速熔斷器過流繼電器直流快速開關（四）整流電路的保護1認識三相半波整流電路 三、項目實施（一）三相半波整流電路及其調試2觸發電路的調試1）打開總電源開關，操作“電源控制屏”上的“三相電網電壓指示”開關，觀察輸入的三相電網電壓是否平衡。2）將“電源控制屏”上“調速電源選擇開關”撥至“直流調速”側。3）用10芯的扁平電纜，將觸發電路中的“三相同步信號輸出”端和 “三相同步信號輸入”端相連,打開電

13、源開關，撥動 “觸發脈沖指示”鈕子開關，使“窄”的發光管亮。4）觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調節A、B、C三相鋸齒波斜率調節電位器（在各觀測孔左側），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。5）將“給定”輸出Uf直接與移相控制電壓Uct相接，將給定開關S2撥到接地位置（即Uct=0），調節偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使 (注意此處的表示三相晶閘管電路中的移相角，它的是從自然換流點開始計算，前面實驗中的單相晶閘管電路的移相角表示從同步信號過零點開始計算，兩者存在相位差，前者比后者滯后)。 6）適當增加給定Uf的正電壓輸出，觀測“脈沖觀察孔”的波形，此

14、時應觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。7）用8芯的扁平電纜，將面板上“觸發脈沖輸出”和“觸發脈沖輸入”相連，使得觸發脈沖加到正反橋功放的輸入端。8）將面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將“正橋觸發脈沖輸出”端和“正橋觸發脈沖輸入”端相連，并將“正橋觸發脈沖”的六個開關撥至“通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發脈沖是否正常。 3三相半波整流電路的調試（1）電阻性負載時電路調試按圖2-37接線，將電阻器放在最大阻值處，按下“啟動”按鈕，將“給定”從零開始，慢慢增加移相電壓，使能從30到180范圍內調節，用示波器觀察并紀錄三相電路中=30、60、90、120、150時整流輸出電壓和晶

15、閘管兩端電壓的波形，并記錄相應的電源電壓及的數值于下表2-3中。（2）電阻電感性負載時電路調試將700mH的電抗器與負載電阻R串聯后接入主電路，觀察不同移相角時、id的輸出波形，記錄相應的電源電壓U2及Ud、值，記錄于表2-4中。4注意事項(1)調試時觸發脈沖是從外部接入晶閘管的門極和陰極的，此時,應將所用晶閘管對應的正橋觸發脈沖或反橋觸發脈沖的開關撥向“斷”的位置，并將及懸空，避免誤觸發。(2)整流電路與三相電源連接時，要注意相序，必須一一對應。（3）在主電路未接通時，首先要調試觸發電路，只有觸發電路工作正常后，才可以接通主電路。在接通主電路前，必須先將控制電壓調到零，且將負載電阻調到最大阻

16、值處；接通主電路后，才可逐漸加大控制電壓，避免過流。（4）要選擇合適的負載電阻和電感，避免過流。在無法確定的情況下，應盡可能選用大的電阻值。 (5)由于晶閘管持續工作時，需要有一定的維持電流，故要使晶閘管主電路可靠工作，其通過的電流不能太小，否則可能會造成晶閘管時斷時續，工作不可靠。調試時要保證晶閘管正常工作，負載電流必須大于50mA以上。(6)調試時要注意同步電壓與觸發相位的關系，在單結晶體管觸發電路中，觸發脈沖產生的位置是在同步電壓的上半周，而在鋸齒波觸發電路中，觸發脈沖產生的位置是在同步電壓的下半周，所以在主電路接線時應充分考慮到這個問題。(7)使用電抗器時要注意其通過的電流不要超過1A，保證線性。 1.認識三相全控橋式整流電路 三、項目實施（二）三相全控橋式整流電路及其調試2三相全控橋式整流電路調試（1）觸發電路調試同三相半波整流電路觸發電路調試(2)三相橋式全控整流電路調試按圖接線，將“給定”輸出調到零(逆時針旋到底)，使電阻器放在最大阻值處，按下“啟