电力电子课程设计---三相桥式全控整流电路的设计与分析

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1、三相桥式全控整流电路的设计与分析 1 绪论 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流、逆变、斩波、变频、变 相等）两个分支。它是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它 本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电 力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电供给直流用电设 备，应用十分广泛。例如直流电动机、电镀、电解电源、同步发电机励磁、通信系统电源 等。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20 世纪 70 年代以后，主电路多 用硅

2、整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电 压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电 压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离 （可减小电网与电 路间的电干扰和故障影响） 。 整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全 控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。当整流负载容量较 大或要求直流电压脉冲较小时应采用三相整流电路，其交流测由三相电源供电。本设计要 求整流电路带直流电机负载，希望获得的直流电压脉冲较小，所以用三相全控整流比较合 理。 三相桥式全控整流电路的设计与分

3、析 2 1 晶闸管的工作原理 晶闸管组成的实际电路如图 1-1 所示： K A G 0 U a U R 图 1-1 晶闸管组成的实际电路 为了说明晶闸管的工作原理，可将其看成 NPN 和 PNP 两个三极管相连，用三极管的符 号来表示晶闸管的等效电路，如图 1-2（a）所示,其工作过程如图 1-2（b）所示。 A G K 1 P 2 P 1 N 2 N 1 J 2 J 3 J 2 P 1 N a U g U 2 T 1 T R ab 图 1-2 晶闸管的等效电路 三相桥式全控整流电路的设计与分析 3 当晶闸管的阳极 A 和阴极 K 之间加正向电压 UZ 而控制极 K 不加电压时，中间的 PN

4、结处于反向偏置，管子不导通，处于关断状态。当晶闸管的阳极 A 和阴极 K 之间加正向电 压 UA，且控制极 G 和阴极 K 之间也加正向电压 UG 时，外层靠下的 PN 结处于导通状态。 若 V2 管的基极电流为 IB2，则集电极电流 Ic2 为 2IB2，V1 管的基极电流 IB1 等于 Vz管 的集电极电流，因而 V2 的集电极电流 Icl 为 l2 如，该电流又作为 V2 管的基极电流，再 一次进行上述的放大过程，形成正反馈。在很短的时间（一般几微秒）两只二极管均进入 饱和状态，使晶闸管完全导通。当晶闸管完全导通后，控制极就失去了控制作用，管子依 靠内部的正反馈始终维持导通状态。此对管子压降很小，一般为 0. 61.2 V，电源电压几 乎全部加在负载电阻 R 上，晶闸管中有电流流过，可达几十至几千安。要想关断晶闸管， 必须将阳极电流减小到不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源断开或者在晶闸管的 阳极和阴极之间加一反向电压。 综上所述，可得如下结论： 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即 晶闸管正向导通必须具有一定的条件： 阳极加