三相桥式全控整流电路设计与实现

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：根据使用要求和钻模在工作中运动方式的不同，组合钻模可分为固定式、翻转式、分度式、移动式和盖板式五种结构类型。图11-22b所示是加工图11-22a所示连杆工件的固定式组合钻模。面板上加工的孔较多，不便采用压板，使用了斜楔顶紧器2侧向压紧。

为了克服三相半波整流电路的缺点，在生产实际中应用最广泛的是三相全控桥式整流电路。三相桥式全控整流电路是由一组共阴极接法的三相半波相控整流电路和一组共阳极接法的三相半波相控整流电路串联而成，如图2.22 所示。习惯上希望晶闸管按从1 到6 的顺序导通。为此将晶闸管按图2.22 示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c 三相电源相接的三个晶闸管分别是VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c 三相电源相接的三个晶闸管分别是VT4、VT6、VT2。分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6。下面首先分析带电阻负载时的工作情况。

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图2.22　三相桥式全控整流电路原理图

（1）带电阻性负载的工作情况

1）工作原理

可以采用与分析三相半波可控整流电路时类似的方法，假设将电路中的晶闸管换成二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0° 时的情况。此时，对于共阴极组的三个晶闸管，阳极接交流电压值最大的一个导通；而对于共阳极组的三个晶闸管，则是阴极接交流电压值最小的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有一个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压是某一时刻的线电压。此时电路工作波形如图2.23 所示。

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图2.23　三相桥式全控整流电路带电阻性负载α=0°时的波形

为了分析方便，把一个周期分成6 段。在第1 段期间，a 相电压ua 最高，共阴极组的VT1被触发导通，b 相电压ub 最低，共阳极组的VT6 被触发导通，电流路径为ua—VT1—R—VT6—ub。变压器a、b 两相工作，共阴极组的a 相电流ia 为正，共阳极组的b 相电流ib 为负，输出电压为线电压uab。在第2 段期间，ua 仍然最高，VT1 继续导通，而c 相电压uc 变为最低，电源电压过自然换相点时触发VT2 导通，c 相电压低于b 相电压，VT6 因承受反压而关断，电流即从b 相换到c 相。这时电流路径为ua—VT1—R—VT2—uc。变压器a、c 两相工作，共阴极组的a相电流ia 为正，共阳极组的c 相电流ic 为负，输出电压为线电压uac。在第3 段期间，ub 为最高，共阴极组在经过自然换相点时触发VT3 导通，由于b 相电压高于a 相电压，VT1 承受反压而关断，电流从a 相换到b 相。VT2 因uc 仍为最低而继续导通。这时电流路径为ub—VT3—R—VT2—uc。变压器b、c 两相工作，共阴极组的b 相电流ib 为正，共阳极组的c 相电流ic 为负，输出电压为线电压ubc。以下各段以此类推，可得到在第4 段时输出电压为uba；在第5 段时输出电压为uca；在第6 段时输出电压为ucb。以后则重复上述过程。输出整流电压ud 波形为线电压在正半周期完整的包络线。

从触发角α=0°时的情况可以总结出三相桥式全控整流电路的一些特点如下：

①每个时刻均需两个晶闸管同时导通，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管是共阳极组的，一个是共阴极组的，且不能为同一相的晶闸管。换流只在本组内进行，每隔120°换流一次。

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

③整流输出电压ud 一个周期脉动6 次，每次脉动的波形都一样，故该电路为六脉波整流电路。其脉动频率为300 Hz，比三相半波大一倍。

④在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为了确保电路的正常工作，需保证同时导通的两个晶闸管均有脉冲。为此，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发；另一种是双（窄）脉冲触发。后者的触发电路虽然复杂，但是可以减少触发电路功率与脉冲变压器的体积，所以较多采用双（窄）脉冲。

⑤α=0°时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。

⑥由于流过变压器次级的电流和电源线电流的波形为交流。当变压器采用△/Y 接法时，可使电源线电流为正、负面积相等的阶梯波，这样比较接近正弦波，谐波影响小，因此在整流电路中，三相变压器多采用△/Y 接法。

图2.23 还给出了晶闸管VT1 流过电流iVT1的波形，由此波形可以看出，晶闸管一周期中有120°处于通态，240°处于断态。由于负载是纯电阻，故晶闸管处于通态时的电流波形与相应时段的ud 波形相同。

当控制角α 变化时，电路的工作情况也将发生变化。图2.24 所示为α=60°时三相桥式全控整流电路带电阻性负载时整流输出电压ud 和晶闸管VT1 两端承受的电压uVT1的波形。从ωt=90°开始，仍将一个电源周期等分为6 份，晶闸管导通顺序与α=0°相同，导通角θ=120°，仅仅是导通时刻推迟了60°，使得ud 平均值减小。通过波形还可以看出，ud 出现了为零的点，如果继续增大控制角α，ud 波形将断续，id 波形也将断续。也就是说，α=60°是三相桥式全控整流电路带电阻性负载时电流连续与断续的分界点。

当α >60°时，如α=90°时电阻性负载情况下的工作波形如图2.25 所示，此时ud 波形每60°中有30°为零，这是因为电阻性负载时id 波形与ud 波形一致，一旦ud 降至零，id 也降至零，流过晶闸管的电流即降至零，晶闸管关断，输出整流电压ud 为零，因此ud 波形不能出现负值。图2.25 还给出了晶闸管电流iVT1和变压器二次电流ia 的波形。

如果继续增大控制角α 至120°，整流输出电压波形将全为零，其平均值也将减小为零，因此三相桥式全控整流电路带电阻性负载时控制角的移相范围是120°。

2）主要数量关系

在以上的分析中已经说明，整流输出电压ud 的波形在一个周期内脉动6 次，且每次脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/6 周期）进行计算即可。此外，以线电压的过零点为时间坐标的零点，可得到当整流输出电压连续时，即控制角α ≤60°时的平均值为