六相半波可控整流电路优化方案

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-15 六相半波可控整流电路1.电阻性负载将图5-15中的输出电抗器L短路，则为电阻性负载。与前述三相桥式全控整流电路不同，六相半波可控整流电路在任何时候只需一个晶闸管导通，即将这一相的电压接到负载两端，电源输出电压是变压器二次的相电压。前者触发电路比较简单，每个晶闸管在一个周期内最多只导通60°，而后者为120°，因而六相半波可控整流电路的变压器和晶闸管的利用率较低。

六相半波可控整流电路如图5-15所示。T为三相变压器，铁心有三个心柱，每个心柱上各有一个一次线圈和两个二次线圈（分别为a、-a、b、-b和c、-c）。每个心柱的一次线圈联结三相电源中的一相，一次线圈采用三角形联结。每个心柱上的一个二次线圈的同名端和另一线圈的异名端接在一起，然后采用三相星形联结。这样，变压器的二次可以输出相位互差60°的六相电压，其相位关系如图5-16所示。每个二次线圈各串联一晶闸管，六个晶闸管接成共阴极形式。在阴极和变压器中点O之间联结负载。

图5-15 六相半波可控整流电路

1.电阻性负载

将图5-15中的输出电抗器L短路，则为电阻性负载。与前述三相桥式全控整流电路不同，六相半波可控整流电路在任何时候只需一个晶闸管导通，即将这一相的电压接到负载两端，电源输出电压是变压器二次的相电压。图5-17a中虚线所示为六相相电压波形。

图5-17所示为触发延迟角α=0°时的整流电压波形。α=0°即在自然换相点处触发晶闸管，其输出电压u_d波形与六相二极管整流电路相同。在图5-17a中，过了ωt₁时刻，u_a最高，触发晶闸管VH₁，使VH₁导通，u_d=u_a。过了ωt₂时刻，则变成-u_c最高，经过触发、换相由VH₂代替VH₁导通，u_d=-u_c，依此类推。随着相电压的周期性变化，六个晶闸管在ωt_l、ωt₂、…、ωt₆处触发、换相，每个晶闸管导通60°。六个晶闸管导通顺序见图5-17b。u_d的波形即为相电压的包络线，有六个波峰，如图5-17a中粗黑线所示。

当触发延迟角α=60°时，u_d波形如图5-18所示。由图可知，α=60°为六相半波可控整流电路输出电压、电流波形连续的临界值，继续增大触发延迟角α，u_d和i_d波形将出现不连续。

图5-16 六相电压矢量图

图5-17 α=0°时六相半波可控整流波形

a）u_d波形 b）晶闸管导通顺序

当0°≤α≤60°时，输出电压波形连续，此时U_d为

当α＞60°时，输出电压波形出现间断，此时U_d为

可见，输出电压平均值U_d随α增大而减小。当α=120°时，U_d=0，即六相半波电阻性负载可控整流电路要求的触发脉冲移相范围为120°。

2.电阻电感性负载

将图5-15中的直流电抗器L接入电路，它与R_f串联为电阻电感性负载。接入L后，由于L自感电动势的影响，在α较大时，输出电压u_d不连续，而输出电流i_d可以连续，即当变压器二次相电压为负时，由L产生的感应电动势仍可维持已经触发导通的晶闸管继续导通，因此电流i_d可以连续。直流电抗器L的电感值越大，输出电流i_d波形越平直。

在直流电抗器L足够大到使负载电流连续的条件下，式（5-5）仍然适用。根据式（5-5），当触发延迟角α=0°时，U_d=1.35U₂；当α=90°时，U_d=0。即在大电感电阻负载条件下，该整流电路要求的触发脉冲移相范围为90°。图5-19中粗黑线表示的是α=90°时u_d的波形，可见，此时负载电压平均值U_d为零。

六相半波可控整流电路与三相桥式全控整流电路一样，都要用六只晶闸管，整流波形相似，每周有六个波峰。前者触发电路比较简单，每个晶闸管在一个周期内最多只导通60°，而后者为120°，因而六相半波可控整流电路的变压器和晶闸管的利用率较低。

该电路在较大功率的弧焊电源中应用较好，例如，美国林肯公司生产的DC-600晶闸管式弧焊整流器就是采用的该种可控整流电路。

图5-18 α=60°时六相半波可控整流波形

a）u_d波形 b）u_g波形

图5-19 α=90°六相半波可控整流波形

六相半波可控整流电路优化方案

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