三相全控桥变流电路电压波形的快速绘制方法

文章编号:1004210(2000)0120042204

三相全控桥变流电路电压波形的快速绘制方法

陶臻宇,陶甫廷

(广西工学院计算机与电气工程系,广西柳州　545006)摘　要:本文提供了一种快速、简便的三相全控桥变流电路输出电压Ud、晶闸管两端电压UT波形的绘制方法。该方法是直接利用整流变压器次级线电压波形来绘制,其关键是利用变压器二次线电压下标的两个字母及其变化,确定各个晶闸管的导通区间。关　键　词:三相全控桥;电压波形;绘制方法中图分类号:TN349　　　　文献标识码:B

0　引言

　　三相全控桥变流电路有三相全控桥式整流电路和有源逆变电路。而电压波形有整流输出电压波形和晶

闸管两端电压波形。甚至还有当电路中某一个晶闸管元件因故阻断时的整流输出电压波形,以及共阴极组和共阳极组控制角Α不一致时(三相半控桥就是这种情况的特例)的电压波形。负载又有电阻性负载、电感性负载和电势负载之分[1]。这些电压波形的绘制往往对于初学者感到不易掌握。本文提供的绘制方法是直接利用整流变压器次级线电压波形来绘制,其关键是注重六个线电压波形下标的两个字母及其变化,以确定各个晶闸管的导通区间,进而确定各区间的电压。初学者用本方法,绘制电压波形就是一件简单的事了。

1　绘制方法

　　要点是:

　　(1)六个线电压下标的第一个字母U、V、W对应共阴极组的三个晶闸管VT1、VT3、VT5;第二个字母U、V、W对应共阳极组的三个晶闸管VT4、VT6、VT2。

　　(2)相临线电压的交点即是自然换流点,也即是控制角Α的起算点。它对应着相应线电压60°位置。

[2]

　　(3)三相全控桥每60°换流一次。这样,从自然换流点起往右,线电压下标的第一个字母发生改变即意味着共阴极组发生换流;而线电压下标的第二个字母发生改变即意味着共阳极组发生换流。111　输出电压Ud波形的绘制

11111　共阴极组与共阳极组控制角Α一致时,输出电压波形的绘制　若为大电感负载,则输出电压波形必为连续的波形,每个晶闸管导通120°,每60°换流一次[3]。根据前面所述要点,从每一个线电压的自然换流点往右移Α角的位置开始画,每一个线电压画60°区间,即构成六个线电压构成的输出电压波形,如图1(a)所示。若为电阻负载,则每个线电压只画到过零点为止,如图1(b)所示。

11112　共阴极组和共阳极组控制角不一致时,输出电压波形的绘制　三相全控桥共阴极组和共阳极组控制角Α不一致时,相临两个线电压下标的第一个字母发生变化,即意味着共阴极组换流;而相临两个线电压下标的第二个字母发生变化,即意味着共阳极组换流。如:给定共阴极组的控制角为Α1,则线电压UUV、UVW、UWU应从自然换流点右移Α1的位置开始画;给定共阳极组的控制角为Α2,则线电压UUW、UVU、UWV应从自然换流点右移

(或Α),而Α)[或Α)]时,。但应注意到,当给定的控制度ΑΑ2的位置开始画1>60°2>60°2<(Α1-60°1<(Α2-60°

收稿日期:2000-01-20;修订日期:2000-02-22

作者简介:陶臻宇(1978-),男(汉),湖南长沙人,广西工学院学生1

第1期　　　　　　　　　　陶臻宇等:三相全控桥变流电路电压波形快速绘制方法43

意味着共阴极组晶闸管的触发脉冲作用点已超过了自然换流点,共阳极组触发脉冲的作用点在共阴极组触发脉冲作用点之前。由于自然换流点之后UUW>UUV、UVU>UVW、UWV>UUW,因此T1与T6、T3与T2、T5与

也即输出电压波形中,不可能有线电压UUV、显然,输出电压T4不再可能组成导通对。UVU、UWV的波形出现。波形由三个电压波形构成,而不是由六个线电压波形构成。图2(a)是控制角Α、时的输出电压波1=30°2=0°Α

形。图2(b)是控制度Α、时的输出电压波形。1=90°Α2=0°

图1　输出电压波形

图2　输出电压波形

112　晶闸管两端电压UVT波形的绘制

　　对于三相全控桥变流接电路大电感负载和三相全控桥有源逆变电路晶闸管两端电压波形的绘制要点是:

　　(1)每个晶闸管导通120°。因此,晶闸管两端电压波形由三段构成,即两段线电压和一段零电压构成。　　(2)若需绘制的是共阴极组的晶闸管两端电压波形,则只需根据线电压下标的第一个字母来绘制;若需绘制的是共阳极组的晶闸管两端电压波形,则只需根据线电压下标的第二个字母来绘制。　　(3)当需绘制两端电压波形的晶闸管导通时,则该晶闸管两端电压为零。

　　(4)当需绘制两端电压波形的晶闸管不导通时,则该晶闸管两端电压由同组的另外两个晶闸管的导通情况来决定。但必须注意的是,一定要以晶闸管的阴极作为参考电位。

　　(5)绘制晶闸管两端电压波形时,首先确定晶闸管两端电压为零的120°间。然后再确定两个线电压分别所处的120°区间。

　　如绘制共阴极组的晶闸管VT3两端电压波形,则　　VT3导通时:UVT3=0

　　VT3不导通时:VT1导通,UVT3=UVU

VT5导通,UVT3=UVW

44广西工学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年3月

可见,两个线电压下标的第一个字母均为所需绘制波形的晶闸管所对应的相,而第二个字母则为同组另两个晶闸管所对应的相。图3即是所绘制的三相全控桥整流电路接大电感负载,Α=60°时,晶闸管VT3两端的电压波形。此时,晶闸管处于共阴极组的V相。因此,下标第一个字母为V的线电压按顺序有UVW、UVU。这样,线电压UVW的120°位置往右120°区间即是晶闸管VT3导通的区间,UVT3=0;此区间往右120°区间即是晶闸管VT5的导通区间,UVT3=UVW;而此区间往左120°区间则是晶闸管VT1的导通区间,UVT3=UVU。这样就绘制了一个周期的UVT3电压波形,前后补齐,即绘制成功我们所需要绘制的晶闸管VT3两端的电压波形。

　　如绘制共阳极组的晶闸管VT4两端电压波形,则

　　VT4导通时:UVT4=0

　　VT4不导通时:VT2导通,UVT4=UWU　　　　　　　　　VT6导通,UVT4=UVU

可见,两个线电压下标的第二个字母均为所需绘制波形的晶闸管所对应的相,而第一个字母则为同组另两个晶闸管所对应的相。图4即是所绘制的三相全控桥整流电路接大电感负载,Α=30°时,晶闸管VT4两端的电压波形。此时,晶闸管处于共阳极组的U相,因此,下标第二个字母为U的线电压按顺序有UVU、位置往右120°UWU。这样,线电压UVU90°

区间即是晶闸管VT4导通的区间,UVT4=0;此区间往右120°区间即是晶闸管VT6导通的区间,UVT4;而此区间往左120°区间则为晶闸管VT2导通的区间,UVT4=UWU。这样就绘制了一个周期的UVT4波形,前后补齐,即绘制成功我们所需要的晶闸管VT4两端的电压波形。

　　对于三相全控桥变流电路接电阻负载和三相全

图4　VT4两端电压波形

控桥变流电路接大电感负载,但共阳极组的控制角

(即是三相半控桥电路)的情况下,绘制晶闸管两端电压波形则有两种情况:一种是控制角Α大Α永远等于0°

于或等于60°;另一种是控制角Α小于60°。前者的绘制与前面所讲述的绘制方法完全相同。后者则晶闸管两

端电压波形由四段构成,即增加一段三管均不导通、相电压构成的区间,这里就不再详述。

图3　VT3波形

3　结束语

　　纵上所述,绘制电压波形的关键所在,是利用线电压下标的两个字母来确定每个晶闸管的导通区间,进而确定每个区间的电压值。

　　绘制输出电压波形时,一般从线电压UUV开始,按线电压的顺序绘制一个周期,然后前后补齐。绘制晶闸管两端电压波形时,则首先确定所需绘制波形的晶闸管的导通区间,该区间的电压为零。再确定同组另两个晶闸管导通的区间以及三管均不导通的区间,以确定这些区间的电压值。这样,就可绘制出一个周期的电压波形,然后再前后补齐。

第1期　　　　　　　　　　陶臻宇等:三相全控桥变流电路电压波形快速绘制方法45

[　参　考　文　献　]

[1]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:高等教育出版社,1994137～731[2]莫正康1半导体变流技术[M]1北京:机械工业出版社,19971[3]吕家元1半导体变流技术[M]1天津:天津大学出版社,1996178～791

Awaytofastprotractvoltagewaveformofa

three-phasefull-controlledbridgecircuitTAOZhen2yu,TAOFu2ting(ComputerandElectricalEngineeringDepartment,GuangxiInstituteofTechnology　GuangxiLiuzhou　545006,China)

Abstract:Thepapersoffersafast,simpleandconvenientwaytoprotractdeflectorcircuitoutputvoltagewaveUdofathree2phasefull2controlledbridgeanddouble2endvoltagewaveUVTofathyristor1Thiswaydirectlyusessecondaryline2voltagewaveofatransformertoprotract,thekeyistousethetwosubscriptlettersanditschangeofthesecongaryline2voltageofatransformertoconfirmconductiveintervalsofathyristor1

KeyWords:three2phase　full2controlledbridge;voltagewaveform;protractingway

(上接第41页)

[　参　考　文　献　]

[1]第三届全国大学生电子设计竞赛组委会1第三届大学生电子设计竞赛获奖作品选[Z]119971942361[2]汤元信1浅谈大学生电子设计竞赛题目[J]1电气电子教学学报,1999,(1):6221[3]康华光1电子技术基础(模拟部分)[Z]1北京:高等教育出版社,1988156725951

Ananalysisandstudyofthecontestof

collegestudentelectronicdesign

ZENWen2bo

(DepartmentofComputerandElectricalEngineering,

GuangxiInstituteofTechnology,GuangxiLiuzhou545006,China)

Abstract:Accordingtothewriter’sworkingexperienceandunderstandingwhenguidingthestudentstoattendtheContestofNationalCollegeStudentElectronicDesign,thewriterstudiedthequestionsofthetestandgivessomefeasibledesigningschemesofthetest1

Keywords:electronicdesign;analysisofthetest;watertemperaturecontroller;measuringamplifier1