1主電路的原理

1.1 主電路

其原理圖如圖1所示。

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;陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管(VT4、VT6、VT2)稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1至6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl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=0o時(shí)的情況。此時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽極組的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。

α=0o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，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最小(負(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60o，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)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。

圖3 給出了α=30o時(shí)的波形。從ωt1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60o與α=0o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30o,組成ud 的每一段線電壓因此推遲30o，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120o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120o期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。

由以上分析可見，當(dāng)α≤60o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>60o時(shí)，如α=90o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。

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。

2.2 輸出波形的分析

輸出波形如圖11所示。

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，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)閎相相電壓;到Wt3時(shí)刻第三個(gè)脈沖到來，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120o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120o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。

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。