三相全控整流(2)

在此不做具体分析。

图2-3 触发角为0度时的波形图 图2-4 触发角为30时的波形图

当α＞60度时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时ud波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分。图2-4给出了α=90度时的波形。若电感L值足够大，ud中正负面积将基本相等，ud平均值近似为零。这说明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的α角移相范围为90度。

图2-5 触发角为90时的波形图

2.2 参数计算

2.2.1 整流变压器的选择

由系统要求可知，整流变压器一、二次线电压分别为380V和220V，由变压器为??Y接

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法可知变压器二次侧相电压为：

U2?220V3?127V （公式1）

变比为：

K?U1380??3.0 （公式2﹚ U2127变压器一次和二次侧的相电流计算公式为：

I1?KI1Id ﹙公式3﹚ KI2?KI2Id ﹙公式4﹚

而在三相桥式全控中

KI1?KI2?2?0.816 ﹙公式5﹚ 3Id?305A ﹙公式6﹚

所以变压器的容量分别如下： 变压器次级容量为：

S1?3U2I2 ﹙公式7﹚

变压器初级容量为：

S2?3U1I1 ﹙公式8﹚

变压器容量为：

S?S1?S2 ﹙公式9﹚ 2即：

S?3?127?0.816?305?3?380?305?0.8162?3.0?9.46989kW

?变压器参数归纳如下：初级绕组三角形接法U1?380V，I1?82.96A；次级组星形接法，

U2?127V，I2?248.88A；容量选择为9.46989kW。 2.2.2 晶闸管的选择

⑴ 晶闸管的额定电压

由三相全控桥式整流电路的波形（图2-4）分析知，晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值

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UFM?URM?6U2 ﹙公式10﹚

故桥臂的工作电压幅值为：

Um?6?127?311.1V ﹙公式11﹚

考虑裕量，则额定电压为：

UN??2~3?Um??2~3??311.1??622.2~933.3?V ﹙公式12﹚

⑵ 晶闸管的额定电流 晶闸管电流的有效值为：

IVT?考虑裕量，故晶闸管的额定电流为：

Idmax3?6003?346.4A ﹙公式13﹚

IVT(AV)??1.5~2?IVT346.4??1.5~2???330.97~441.30?A﹙公式14﹚ 1.571.572.2.3 平波电抗器的选择

为了限制输出电流脉动和保证最小负载电流时电流连续，整流器电路中常要串联平波电

抗器。对于三相桥式全控整流电路带电动机负载系统，有：

L?0.693U2 ﹙公式15﹚ Idmin其中， （单位为mH）中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。由题目要求：当负载电流降至20A时电流仍连续。所以Idmin取20A。所以有：

U127L?0.6932?0.693??4.40mH ﹙公式16﹚

20203触发电路设计

控制晶闸管的导通时间需要触发脉冲，常用的触发电路有单结晶体管触发电路，设计利

用KJ004构成的集成触发器实现产生同步信号为锯齿波的触发电路。 3.1 集成触发电路

本系统中选择模拟集成触发电路KJ004，KJ004可控硅移相触发电路适用于单相、三相全控桥式供电装置中，作可控硅的双路脉冲移相触发。KJ004器件输出两路相差180度的移相脉冲，可以方便地构成全控桥式触发器线路。KJ004电路具有输出负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位均衡性好、移相范围宽、

对同步电压要求低，有脉冲列调制输出端等功能与特点。原理图如下：

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图3-1 KJ004的电路原理图

3.2 KJ004的工作原理

与分立元件的同步信号为锯齿波的触发电路相似。V1～V4等组成同步环节，同步电压uS经限流电阻R20加到V1、V2基极。在uS的正半周，V1导通，电流途径为(+15V－R3－VD1－V1－地)；在uS负半周，V2、V3导通，电流途径为(+15V－R3－VD2－V3－R5－R21―(―15V))。因此，在正、负半周期间。V4基本上处于截止状态。只有在同步电压|uS|＜0.7V时，V1～V3截止，V4从电源十15V经R3、R4取得基极电流才能导通。

电容C1接在V5的基极和集电极之间，组成电容负反馈的锯齿波发生器。在V4导通时，C1经V4、VD3迅速放电。当V4截止时，电流经(+15V－R6－C1－R22－RP1－(－15V))对C1充电，形成线性增长的锯齿波，锯齿波的斜率取决于流过R22、RP1的充电电流和电容C1的大小。根据V4导通的情况可知，在同步电压正、负半周均有相同的锯齿波产生，并且两者有固定的相位关系。

V6及外接元件组成移相环节。锯齿波电压uC5、偏移电压Ub、移相控制电压UC分别经R24、R23、R26在V6基极上叠加。当ube6>+0.7V时，V6导通。设uC5、Ub为定值，改变UC，则改变了V6导通的时刻，从而调节脉冲的相位。

V7等组成了脉冲形成环节。V7经电阻R25获得基极电流而导通，电容C2由电源+15V经电阻R7、VD5、V7基射结充电。当 V6由截止转为导通时，C2所充电压通过 V6成为 V7基极反向偏压，使V7截止。此后C2经 （+15V－R25－V6－地）放电并反向充电，当其充电电压uc2≥+1.4V时，V7又恢复导通。这样，在V7集电极就得到固定宽度的移相脉冲，其宽度由充电时间常数R25和C2决定。

V8、V12为脉冲分选环节。在同步电压一个周期内，V7集电极输出两个相位差为180°的脉冲。脉冲分选通过同步电压的正负半周进行。如在us正半周V1导通，V8截止，V12导通，V12把来自V7的正脉冲箝位在零电位。同时，V7正脉冲又通过二极管VD7，经V9～V11放大后输出脉冲。在同步电压负半周，情况刚好相反，V8导通，V12截止，V7正脉冲经 V13～V15放大后输出负相脉冲。说明：

(1) KJ004中稳压管VS6～VS9可提高V8、V9、V12、V13的门限电压，从而提高了电路的抗干扰能力。二极管VD1、VD2、VD6～VD8为隔离二极管。

(2) 采用KJ004元件组装的六脉冲触发电路，二极管VD1～VD12组成六个或门形成六路

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脉冲，并由三极管V1～V6进行脉冲功率放大。

(3) 由于 V8、V12的脉冲分选作用，使得同步电压在一周内有两个相位上相差 的脉冲产生，这样，要获得三相全控桥式整流电路脉冲，需要六个与主电路同相的同步电压。因此主变压器接成D，yn11及同步变压器也接成D，yn11情况下，集成触发电路的同步电压uSa、uSb、uSc分别与同步变压器的uSA、uSB、uSC相接 RP1～RP3为锯齿波斜率电位器，RP4～RP6为同步相位。 3.3 集成触发器电路图

三相桥式全控触发电路由3个KJ004集成块和1个KJ041集成块（KJ041内部是由12个二极管构成的6个或门）及部分分立元件构成，可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大即可，分别连到VT1，VT2，VT3，VT4，VT5，VT6的门极。6路双脉冲模拟集成触发电路图如图3-2所示：

图3-2 集成触发电路图

4 保护电路的设计

为了保护设备安全，必须设置保护电路。保护电路包括过电流与过电流保护，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器等；另一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。

本例中设计的三相桥式全控整流电路为大功率装置，故考虑第一种保护方案，分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。 4.1 晶闸管的保护电路

⑴、晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；对

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