1主電路的原理

1.1 主電路

其原理圖如圖1所示。

                            圖1  三相橋式全控整理電路原理圖

習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1、VT3、 VT5）稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽(yáng)極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽(yáng)極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。從后面的分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

1.2 主電路原理說明

整流電路的負(fù)載為帶反電動(dòng)勢(shì)的阻感負(fù)載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角α=0^o時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí)電路工作波形如圖2所示。

                              圖2 反電動(dòng)勢(shì)α=0^o時(shí)波形

α=0^o時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。在分析ud的波形時(shí)，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn)n為參考點(diǎn)，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓 ud1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽(yáng)極組導(dǎo)通時(shí)，整流輸出電壓ud2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓ud = ud1－ud2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對(duì)應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。

直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽(yáng)極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最?。ㄘ?fù)得最多）的相電壓，輸出整流電壓 ud為這兩個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的一個(gè)，因此輸出整流電壓ud波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。

由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無(wú)窮大，電感對(duì)電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時(shí)，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Li，它的極性事阻止電流變化的。當(dāng)電流增加時(shí)，它的極性阻止電流增加，當(dāng)電流減小時(shí)，它的極性反過來(lái)阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無(wú)窮大時(shí)趨于一條平直的直線。

為了說明各晶閘管的工作的情況，將波形中的一個(gè)周期等分為6段，每段為60^o，如圖2所示，每一段中導(dǎo)通的晶閘管及輸出整流電壓的情況如表所示。由該表可見，6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

表1 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載α=0^o時(shí)晶閘管工作情況

圖3 給出了α=30^o時(shí)的波形。從ωt1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60^o與α＝0^o時(shí)的情況相比，一周期中ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合表1的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30^o,組成ud 的每一段線電壓因此推遲30^o，ud平均值降低。晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流 ia 的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的120^o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120^o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。

 圖3 α=30^o時(shí)的波形

 由以上分析可見，當(dāng)α≤60^o時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于帶大電感的反電動(dòng)勢(shì)，id波形由于電感的作用為一條平滑的直線并且也連續(xù)。當(dāng)α＞60^o時(shí)，如α＝90^o時(shí)電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖4所示，ud平均值繼續(xù)降低，由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，使得ud的值出現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)電感足夠大時(shí)，ud中正負(fù)面積基本相等，ud平均值近似為零。這說明帶阻感的反電動(dòng)勢(shì)的三相橋式全控整流電路的α角的移相范圍為90度。

 
 圖4 α＝90^o時(shí)的波形

2 各參數(shù)的計(jì)算

2.1 輸出值的計(jì)算

   三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓 的波形在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)6次，且每次脈動(dòng)的波形相同，因此在計(jì)算其平均值時(shí)，只需對(duì)一個(gè)脈波（即1/6周期）進(jìn)行計(jì)算即可。此外，因?yàn)樗噪妷狠敵霾ㄐ问沁B續(xù)的，以線電壓的過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)的零點(diǎn)，可得整流輸出電壓連續(xù)時(shí)的平均值為。

  (4-1)

2.2 輸出波形的分析

   時(shí)的輸出波形如圖11所示。

圖11 整流電路的輸出波形

      如圖11所示，從ωt1時(shí)刻開始把一個(gè)周期等分為6份，在Wt1時(shí)刻共陰極組VT1晶閘管接受到觸發(fā)信號(hào)導(dǎo)通，此時(shí)陰極輸出電壓Ud1為幅值最大的a相相電壓；到Wt2時(shí)刻下一個(gè)觸發(fā)脈沖到來(lái)，此時(shí)a相輸出電壓降低，b相輸出電壓升高，于是陰極輸出電壓變?yōu)?span lang="EN-US" xml:lang="EN-US">b相相電壓；到Wt3時(shí)刻第三個(gè)脈沖到來(lái)，晶閘管VT1關(guān)斷而晶閘管VT2導(dǎo)通，輸出電壓為此時(shí)最高的c相相電壓；重復(fù)以上步驟，即共陰極組輸出電壓Ud1為在正半周的包絡(luò)線。

共陽(yáng)極組中輸出波形原理與共陰極組一樣，只是每個(gè)觸發(fā)脈沖比陰極組中脈沖相差180度。6個(gè)時(shí)段的導(dǎo)通次序如表1所示一樣，只是Wt1從零時(shí)刻往后推遲30度而已。這樣就得出最后輸出整流電壓為共陰極組輸出電壓與共陽(yáng)極組輸出電壓的差即

Ud=Ud1-Ud2                                        (4-9)

而由于電路中大電感L的作用，輸出的電流為近似平滑的一條直線。圖中同時(shí)給出了變壓器二次側(cè)a相電流 ia 的波形，該波形的特點(diǎn)是，在VT1處于通態(tài)的120^o期間，ia為正，由于大電感的作用，ia波形的形狀近似為一條直線，在VT4處于通態(tài)的120^o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。

3逆變

  逆變?cè)韴D如圖12所示。

圖12逆變?cè)韴D

     如圖12所示，當(dāng)電機(jī)M工作時(shí)，調(diào)節(jié)整流電路的觸發(fā)角α使α<90°，這時(shí)候整流電路工作在整流狀態(tài)，三相交流點(diǎn)存儲(chǔ)裝置向M供電使M工作在電動(dòng)狀態(tài)，電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能帶動(dòng)汽車行駛。