三相桥式全控整流实验装置(辽宁工程技术大学电力电子课设,格式完(2)

来源：网络收集时间：2026-09-26

导读：直流平均电压Ud计算如下由上式可见三相桥式全控整流电路带电感负载时的移相范围为90。晶闸管电流与三相半波时相同，即晶闸管电流平均值为晶闸管电流有效值为变压器次级绕组电流为正、负对称的矩形波电流，其平

直流平均电压Ud计算如下

由上式可见三相桥式全控整流电路带电感负载时的移相范围为90°。

晶闸管电流与三相半波时相同，即晶闸管电流平均值为

晶闸管电流有效值为

变压器次级绕组电流为正、负对称的矩形波电流，其平均值为零，有效值为

晶闸管承受的最大正、反向峰值电压与三相半波时相同，为线电压峰值

2.2 纯电阻负载

(1) α≤60

设负载电阻大小为Rd。当α≤60°时，直流电压ud及直流电流id连续，每个晶闸管导通120°，直流电压、晶闸管上承受的电压与电感性负载时相同。图2-4给出了α＝60°时的波形图。可以看出，α＝60°是电阻负载下电流连续与否的临界点。当α＞60°后，由于线电压过零变负时，无负载电感产生的自感电势保证晶闸管继续承受正向阳极电压，元件即被阻断，输出直流电压为零，电流变为不连续，不再出现电感负载时那种ud为负值的情况

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2-4 电阻性负载(α＝60°)

(2) α＝90°

图2-5给出了α＝90°时的电压波形、晶闸管VT1的电流iT1及电压uT1波形。

图2-5 电阻性负载(α＝

90)

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3 各部分电路设计

3.1 控制电路设计

晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管具有下面的特性：

（1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。

（2）晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

（3）晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何变化，晶闸管都保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。

（4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

3.2驱动电路的设计

对于使用晶闸管的电路，在晶闸管阳极加正向电压后，还必须在门极与阴极之间加触发电压，使晶闸管在需要导通的时刻可靠导通。驱动电路亦称触发电路。根据控制要求决定晶闸管的导通时刻，对变流装置的输出功率进行控制。触发电路是变流装置中的一个重要组成部分，变流装置是否能正常工作，与触发电路有直接关系，因此，正确合理地选择设计触发电路及其各项技术指标是保证晶闸管变流装置安全，可靠，经济运行的前提。

3.2.1触发电路

晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。触发电路对其产生的触发脉冲要求：

（1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压。

（2）触发信号应有足够的功率（触发电压和触发电流）。

（3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿尽可能陡，以使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

（4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。

例如单相全控桥式整流电路带电阻性负载时，要求触发脉冲的移项范围是0度~180度，带大电感负载时，要求移项范围是0度~90度；三相半波可控整流电路电阻性负载时，要求移项范围是0度~90度。

（5）触发脉冲与主电路电源必须同步。

为了使晶闸管在每一个周期都以相同的控制角被触发导通，触发脉冲必须与电源同步，两者的频率应该相同，而且要有固定的相位关系，以使每一周期都能在同样的相位上触发。触发电路同时受控于电压uc与同步电压us控制。

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....图2-6触发电路电路图

3.3保护电路的设计

在电力电子器件电路中，除了电力电子器件参数要选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护也是必不可少的。

3.3.1过电压保护电路设计

所谓过压保护，即指流过晶闸管两端的电压值超过晶闸管在正常工作时所能承受的最大峰值电压Um都称为过电压。

产生过电压的原因一般由静电感应、雷击或突然切断电感回路电流时电磁感应所引起。其中，对雷击产生的过电压，需在变压器的初级侧接上避雷器，以保护变压器本身的安全；而对突然切断电感回路电流时电磁感应所引起的过电压，一般发生在交流侧、直流侧和器件上，因而，下面介绍单相桥式全控整流主电路的电压保护方法。

（1）.交流侧过电压保护

过电压产生过程：电源变压器初级侧突然拉闸，使变压器的励磁电流突然切断，铁芯中的磁通在短时间内变化很大，因而在变压器的次级感应出很高的瞬时电压。

保护方法：阻容保护

（2）.直流侧过电压保护

过电压产生过程：当某一桥臂的晶闸管在导通状态突然因果载使快速熔断器熔断时，由于直流住电路电感中储存能量的释放，会在电路的输出端产生过电压。

保护方法：阻容保护（如图2-7）

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交流侧直流侧

整流主电路

图2-7主电路的过电压保护

3.3.2过电流保护电路设计

电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。过电流分载和短路两种情况。一般电力电子均同时采用几种过电压保护措施，怪提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器只作为短路时的部分区断的保护，直流快速断路器在电子电力动作之后实现保护，过电流继电器在过载时动作。

在选择快熔时应考虑：

1、电压等级应根据快熔熔断后实际承受的电压来确定。

2、电流容量应按照其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔一般与电力半导体体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。

3、快熔的It值应小于被保护器件的允许It值。

4、为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性。

快熔对器件的保护方式分为全保护和短保护两种。全保护是指无论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕量较大的场合。短路保护方式是指快熔只要短路电流较大的区域内起保护作用，此方式需与其他过电流保护措施相配合。

熔断器是最简单的过电流保护元件，但最普通的熔断器由于熔断特性不合适，很可能在晶闸管烧坏后熔断器还没有熔断，快速熔断器有较好的快速熔断特性，一旦发生过电流可及时熔断起到保护作用。最好的办法是晶闸管元件上直接串快熔，因流过快熔电流和晶闸管的电流相同，所以对元件的保护作用最好。

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4 整流电路元器件型号选择

4.1 晶闸管主要参数计算

在选用晶闸管时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍。

根据三相桥式可控整流工作原理，晶闸管所承受的最大反向电压为2.34U2