三相桥式全控整流电路docx

来源：大鱼游戏官网    发布时间：2025-10-15 09:35:41

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  整流电路是电力电子电路中最早消灭的一种，它将沟通电变为直流电，应用格外广泛，电路形式多种多样，各具特色。可从各种角度对整流电路进展分类， 主要分类方法有：按组成的器件可分为不行控、半控、全控三种。由电力二极管等不行控器件构成的整流电路叫做不行控整流电路，由晶闸管等半控器件构成的整流电路称为半控型整流电路，由门极可关断晶闸管〔GTO〕、电力晶体管〔GTR〕、电力场效应晶体管〔Power MOSFET〕以及绝缘栅双极晶体管〔IGBT〕等全控型器件构成等的整流电路称为全控整流电路。按电路构造可分为桥式电路和零式电 路。按沟通输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。

  本系统属于三相桥式全控整流电路，而三相可控整流电路一般有三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路。三相半波可控整流电路只需要三个晶闸管， 假设带阻感负载，则只在正半周开通。三相半波可控整流电路的特点是简洁，但输出脉动大，变压器二次测电流中含直流重量，造成变压器铁心直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的。因此，实际中一般不承受半波整流，而承受全波整流。

  三相可控整流电路中应用较多的是三相桥式全控整流电路，共六个晶闸管组成三对桥臂。由于在沟通电源的正负半周都有整流输出电流流过负载，故该电路为全波整流。在 u2 一个周期内，整流电压波形脉动 6 次，脉动次数多于半波整流电路，该电路属于双脉波整流电路。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流重量为零，不存在变压器直流磁化问题， 变压器绕组的利用率也高。

  现要设计一三相桥式半控整流电路，带直流电动机负载，电压调整范围为0～220V。总系统可分为主电路和触发电路两局部，总体构造框图如以下图 1 所示：

  在系统主电路中，首先由主变压器将电网电压变换为需要的沟通电压，接着由整流桥将沟通电转化为直流电供给直流电动机负载。故主电路是典型的三相桥式整流电路带阻感负载。

  而除了主电路以外，系统还有掌握电源电路和触发电路。掌握电源电路通过7815 芯片将电网沟通电整理输出为+15V，供给触发电路的+Uco；通过 7915 芯片将电网沟通电整理输出为-15V，供给触发电路的-Up.

  触发电路构造机构相比照较简单，由同步变压器，脉冲变压器，3 个 KJ004 集成块和 1 个 KJ041 集成块组成。能形成 6 路双脉冲，分别去掌握主电路的 6 个晶闸管。触发器按肯定的挨次输出脉冲，这样做才能够使主电路 3 组晶闸管依次翻开。

  该电路中，在每个晶闸管都并联了保护电路，由一个电容和电阻做成。同时又在变压器二次侧上串联了一个快速熔断器，起过电流保护作用。由于我们的电路能应用于生产实践中，而实际中，电网电压是有波动的，所以肯定要加上保护电路。

  在电路中变压器二次侧接成星形是为得到零线，而一次侧接成三角形是为了避开 3 次谐波流入电网。阴极连接在一起的 3 个晶闸管〔VT1，VT3，VT5〕，

  称为共阴极组，这种接法为共阴极接法。阳极连接在一起的 3 个晶闸管〔VT4， VT6，VT2〕，称为共阳极组，这种接法为共阳极接法。而我们习惯上也期望是晶闸管是按挨次导通，即导通挨次为VT1－〉VT2－〉VT3－〉 VT4－〉VT5－〉VT6。

  每个时刻均需 2 个晶闸管同时导通，形成想负载供电的回路，其中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的，且不能为同一相的晶闸管。

  对触发脉冲的要求：6 个晶闸管的脉冲按 VT1－〉VT2－〉VT3－〉 VT4－〉VT5－〉VT6 的相序，相位依次相差 60 度；VT1,VT3,VT5 的脉冲依次相差 120 度， 共阳极组 VT4,VT6,VT2 也依次相差 120 度；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 度。

  整流输出电压 Ud 一周期脉动 6 次，每次脉动的波形一样，故该电路为 6

  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 个晶闸管均有触发脉冲。为此，可用两种方法：一种是使脉冲宽度大于 60 度〔一般去 80-100〕，成为宽脉冲触发。另一种方法是：在动身某个晶闸管时，给序号紧前的一个晶闸管补发脉冲。即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，即为双脉冲触发。

  一般三相桥式全控整流电路都是给阻感负载和反电动势阻感负载比方直流电动机供电。直流电动机可以看做是阻感负载的一种，它的波形图和三相桥式全控整流电路带阻感负载的波形图根本上是全都的，以下就为三相桥式全控整流电路带阻感负载 a =0的波形图。

  当 a ≤60时，Ud 波形连续，电路的工作状况格外相像，各个晶闸管的通断状况，输出整流电压 Ud 波形，晶闸管承受的电压波形等都是一样的。

  而当 a 60时，带阻感负载时的工作状况就和带电阻负载时有不同之处了。带阻感负载时，由于有电感 L 的作用，Ud 波形会消灭负的局部。假设电感 L 的值足够大的话，Ud 中正负面积可以认为根本相等，这样的话平均值就近似为零了。而电阻负载时，ud 波形不会消灭负的局部。所以我们可知带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的 a 角移相范围为 0～90。

  从上图我们大家可以看到，假设电感值等于 90时，Ud 中正负面积可以认为根本相等，这样的话平均值就近似为零了。而整流输出电压是不能为负的，所以带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的 a 角最大值为 90。

  其实三相桥式全控整流电路带负载不同，波形的区分不是很大，主要的区分在负载的电流波形上，由于假设是阻感负载的话，电感有平波的作用，在电感为无限大时，我们大家可以看做输出电流波形为一条直线。但是电感不行能无限大， 而且直流电动机的电感也不是很大，所以还是会有纹波，而且假设消灭电流断续的状况的话，那么电动机的机械特性将会很软，所以为了抑制这个缺点，我们一般会给主电路中直流输出侧，直流电动机串联了一个平波电抗器。平波电抗器的作用是用来削减电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。只要电感为足够大时就能使电流连续了，就不会消灭时电动机机械特性很软的状况了。这样也可以近似的

  KJ004 芯片，又叫做晶闸管移相触发集成电路。它是双列式直插式集成电路， 由于它可以输出两路相位互差 180的移相脉冲，正负半周脉冲相位比较均衡， 并且输出负载力量大，移相性能好，，而且它对同步电压要求低，目前大范围的应用于单相、三相全控桥式晶闸管的双脉冲触发。

  我们依据以上的管脚说明来接外部电路图，其中每个管脚都要依据说明来接，较为简单，在集成触发电路中我列出了电路图。

  KJ041 芯片，又称为六路双脉冲形成器。将它和三个KJ004 连接到一起就可以到达六路双脉冲触发电路，这样三相桥式全控整流电路的各个晶闸管就可以按

  条件稳定的进展触发，使电路能正常的运行。KJ041 芯片是三相全控桥式触发线路中常常使用的芯片，具有取脉冲形成和电子开关掌握封锁双脉冲形成功能 。它可以同时发出六路脉冲触发。

  成它们各自的功能，它较 KJ004 芯片接法相对简洁一些，同样在集成触发电路中列出了电路图。

  同步变压器，为触发脉冲信号供给电压幅值 Us。在 KJ004 芯片中，表中列出引脚 8 的作用为同步电源信号输入端，使用时要接同步变压器的二次侧，KJ004芯片所接的电压要求为 30V，所以我们可求得同步变压器匝数比 K 的计算公式如下：