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第二节三相半波可控整流电路PPT课件

1.三相半波可控整流电路概述

1.三相半波可控整流电路是电力电子技术中常用的一种电路，主要用于将交流电转换为直流电。该电路通过可控硅元件实现交流电的半波整流和可控输出。在工业生产、照明、电机控制等领域有着广泛的应用。以我国为例，三相半波可控整流电路在电力拖动系统中的应用比例高达80%以上，极大地提高了电力系统的效率。

2.在三相半波可控整流电路中，三个可控硅元件分别与三相交流电源相连，通过控制这些元件的导通角来调节输出直流电压的大小。这种电路具有结构简单、成本低廉、调节方便等优点。例如，在某工厂的电力拖动系统中，采用三相半波可控整流电路对电机进行调速，通过调整导通角，使电机在0-180°范围内实现平滑调速，有效提高了生产效率。

3.尽管三相半波可控整流电路在实际应用中具有诸多优势，但同时也存在一些问题。如输出电流脉动较大，容易产生谐波干扰，影响电力系统的稳定运行。此外，由于电路中只有半波整流，导致输出电压利用率较低，能源浪费现象严重。为解决这些问题，研究人员对三相半波可控整流电路进行了改进，如采用三相桥式整流电路，提高了电路的输出电压利用率，减小了电流脉动，降低了谐波干扰。据统计，采用改进后的三相半波可控整流电路后，电力系统的效率提高了约10%，能源浪费现象得到有效控制。

二、2.电路组成与工作原理

1.三相半波可控整流电路主要由三相交流电源、三个可控硅元件、负载电阻和触发电路组成。其中，三相交流电源提供输入电压，可控硅元件作为开关元件，通过控制其导通角来调节输出电压。负载电阻用于将整流后的直流电压转换为实际工作所需的能量。以某工业电机控制系统为例，该系统采用三相半波可控整流电路，通过控制导通角实现了电机的平滑调速。

2.工作原理方面，当三相交流电源接入电路时，每个可控硅元件在相应的交流电压过零点时被触发导通。在导通期间，电流从电源流向负载，完成半波整流。导通角度的不同决定了输出电压的大小。例如，若导通角为30°，则输出电压约为输入电压的57.7%。在实际应用中，通过调节触发脉冲的相位，可以实现对输出电压的精确控制。

3.触发电路是三相半波可控整流电路的关键部分，它负责产生触发脉冲，控制可控硅元件的导通。触发电路通常由脉冲发生器、脉冲放大器和脉冲分配器组成。脉冲发生器产生具有一定宽度和幅度的脉冲信号，脉冲放大器将信号放大至可控硅元件所需的触发电压，脉冲分配器则将脉冲信号均匀分配到每个可控硅元件。以某通信设备电源为例，该电源采用三相半波可控整流电路，通过触发电路实现了电源的稳定输出。

三、3.电压和电流波形分析

1.在三相半波可控整流电路中，电压和电流波形的分析是理解电路工作状态和性能的关键。当电路运行时，每个可控硅元件在每个半波周期内导通一次，因此输出电压和电流都是非连续的。输出电压波形呈现为一系列的正弦波，但每个周期只有半个波，且由于可控硅的导通角度不同，波形的幅度也会有所变化。以一个典型的50Hz交流电源为例，若导通角为60°，则输出电压波形将是一个幅值约为输入电压57.7%的正弦波。

2.电流波形与电压波形相比，其特点更为复杂。由于负载的特性，电流波形可能会出现较大的脉动。在理想情况下，如果负载是一个纯电阻，电流波形将是一个与输出电压波形相似的脉冲序列。然而，在实际应用中，由于负载的非线性特性，电流波形可能会出现畸变，如尖峰、振荡等现象。这些现象可能会对电路的性能产生不利影响，尤其是在高频应用中。

3.为了更好地分析电压和电流波形，通常需要对电路进行仿真实验。通过仿真软件，可以观察到不同导通角下电压和电流的波形变化。例如，当导通角从0°增加到180°时，输出电压的幅值将逐渐增加，而电流的脉动也会随之增加。在实际应用中，通过调整导通角和负载特性，可以优化电路的电压和电流波形，减少谐波失真，提高电路的效率和稳定性。通过这样的分析，设计人员可以更好地选择合适的电路参数和元件，以满足特定的应用需求。

四、4.主要参数计算

1.在三相半波可控整流电路中，主要参数的计算对于确保电路的正常运行至关重要。首先，输出电压的平均值可以通过以下公式计算：\(V_{DC}=\frac{3}{2π}V_{rms}\sin(α)\)，其中\(V_{rms}\)是输入电压的有效值，\(α\)是导通角。例如，对于一个输入电压为220V（有效值），导通角为60°的电路，其输出电压的平均值大约为155V。

2.对于电流的计算，需要考虑负载电阻和输出电压。输出电流的平均值可以通过\(I_{DC}=\frac{V_{DC}}{R_{load}}\)来计算，其中\(R_{load}\)是负载电阻。例如，如果一个电路的输出电压平均值为200V，负载电阻为100Ω，则输出电流的平均值