在電子技術(shù)領(lǐng)域，三相橋式全控整流電路扮演著至關(guān)重要的角色。它憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)和工作原理，實(shí)現(xiàn)了對三相交流電的高效整流，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等眾多領(lǐng)域。下面，我們將深入探究其工作原理、參數(shù)計(jì)算以及逆變過程。

主電路的工作原理

三相橋式全控整流電路的核心在于其精妙的主電路設(shè)計(jì)。該電路通過六個(gè)可控硅的合理排列，實(shí)現(xiàn)了對三相交流電的有效整流。當(dāng)交流電的某一相到達(dá)正半周時(shí)，對應(yīng)的可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。這種設(shè)計(jì)不僅顯著提高了整流效率，還確保了電路的穩(wěn)定性和可靠性。

主電路原理圖及原理詳解

主電路的原理圖能讓我們更清晰地了解其工作原理和各組件之間的連接關(guān)系。習(xí)慣上，我們把陰極連接在一起的三個(gè)晶閘管（VT1、VT3、VT5）稱為共陰極組，陽極連接在一起的三個(gè)晶閘管（VT4、VT6、VT2）稱為共陽極組。為保證晶閘管按 1 至 6 的順序順暢導(dǎo)通，我們按圖示編號(hào)，共陰極組中與 a、b、c 三相電源相連的晶閘管依次為 VT1、VT3、VT5，共陽極組中相連的晶閘管則為 VT4、VT6、VT2。后續(xù)分析可知，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。

整流電路所帶負(fù)載為具有反電動(dòng)勢的阻感負(fù)載。若將電路中的晶閘管替換為二極管，即相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角 α = 0° 的情況。此時(shí)，共陰極組中陽極所接交流電壓值最高的晶閘管首先導(dǎo)通，共陽極組中陰極所接交流電壓值最低（即負(fù)值最大）的晶閘管隨后導(dǎo)通。任意時(shí)刻，共陽極組和共陰極組中都只有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓為某一特定的線電壓。此時(shí)電路的工作波形如圖所示。

α = 0° 時(shí)，各晶閘管在自然換相點(diǎn)換相。觀察變壓器二繞組的相電壓與線電壓波形，各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn)，也是線電壓的交點(diǎn)。分析 ud 的波形時(shí)，可從相電壓波形或線電壓波形入手。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。所以，總的整流輸出電壓 ud = ud1－ud2，即兩條包絡(luò)線間的差值，對應(yīng)到線電壓波形上，就是線電壓在正半周的包絡(luò)線。從線電壓波形直接分析，也能得出類似結(jié)論。負(fù)載端接有電感且阻值趨于無窮大，電感對電流變化產(chǎn)生抗拒作用，電流變化時(shí)，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 Li，其極性阻止電流變化，使電流波形變得平直，電感無窮大時(shí)，電流波形幾乎為直線。

當(dāng) α 角小于等于 60 度時(shí)，ud 波形連續(xù)。帶有大電感的反電動(dòng)勢，其 id 波形在電感作用下平滑連續(xù)。但當(dāng) α 角超過 60 度，如 α = 90 度時(shí)，電阻負(fù)載下的工作波形顯示，ud 的平均值繼續(xù)降低。由于電感存在，VT 的關(guān)斷時(shí)刻延遲，ud 出現(xiàn)負(fù)值。電感足夠大時(shí)，ud 波形中正負(fù)面積趨于平衡，ud 的平均值近似為零。這表明帶阻感的反電動(dòng)勢三相橋式全控整流電路中，α 角的移相范圍可達(dá) 90 度。

參數(shù)計(jì)算

在帶阻感的反電動(dòng)勢三相橋式全控整流電路中，計(jì)算 ud 的平均值、id 的波形以及 α 角的移相范圍等關(guān)鍵參數(shù)，對理解和優(yōu)化電路性能至關(guān)重要。三相橋式全控整流電路中，整流輸出電壓波形周期性脈動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng) 6 次，每次脈動(dòng)形態(tài)一致。計(jì)算平均值時(shí)，只需分析一個(gè)脈波（1/6 周期）。由于電壓輸出波形連續(xù)，以線電壓過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)起點(diǎn)，可推導(dǎo)出整流輸出電壓在連續(xù)狀態(tài)下的平均值。

三相橋式全控整流電路的輸出波形周期性脈動(dòng)，一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng) 6 次，每次脈動(dòng)形態(tài)一致。計(jì)算平均值時(shí)，聚焦一個(gè)脈波（周期的 1/6 部分）分析。以線電壓過零點(diǎn)為時(shí)間坐標(biāo)起點(diǎn)，可推導(dǎo)整流輸出電壓在連續(xù)狀態(tài)下的平均值。將一個(gè)周期細(xì)分為 6 個(gè)時(shí)段，從 ωt1 時(shí)刻開始計(jì)時(shí)。Wt1 時(shí)刻，共陰極組的 VT1 晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，陰極輸出電壓 Ud1 為 a 相相電壓。隨著時(shí)間推移，輸出電壓不斷切換，形成共陰極組輸出電壓 Ud1 在正半周的包絡(luò)線。共陽極組的輸出波形原理與共陰極組相似，但觸發(fā)脈沖相差 180 度。最終，整流輸出電壓為共陰極組與共陽極組輸出電壓的差值，即 Ud = Ud1 - Ud2。由于電路中的大電感 L 作用，輸出電流近似平滑直線。圖中變壓器二次側(cè) a 相電流 ia 的波形，在 VT1 通態(tài)的 120° 期間為正，近似直線；在 VT4 通態(tài)的 120° 期間為負(fù)，波形也近似直線。

逆變原理圖詳解

逆變原理圖清晰描繪了逆變過程的工作原理。逆變過程將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，在電力系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等眾多應(yīng)用場景中至關(guān)重要。通過逆變原理圖，我們能深入了解逆變過程的工作原理和電路構(gòu)成，為實(shí)際應(yīng)用提供理論支持。當(dāng)電機(jī) M 工作時(shí)，調(diào)整整流電路的觸發(fā)角 α，使其 α < 90°，整流電路進(jìn)入整流模式，為電機(jī) M 供電，電機(jī)以電動(dòng)方式運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電能到動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。