同步发电机励磁系统培训教材 南京南瑞电气控制公司
通元件为SCR1和D6，输出电压ud 为线电压uab。到ωt2时刻的e点，c相电位开始低于b相电位，共阳极组元件间发生自然换流，电流从b相的D6转移到c相的D2，导通元件为SCR1和D2，输出电压ud为线电压uac。
同理，在ωt3时刻触发SCR3，此时b相电位最高，SCR3承受正向阳极电压而触发导通。在SCR3导通的同时，将反向电压加到SCR1迫使它关断，电流从SCR1转移到SCR3，发生触发换流。导通元件变为SCR3和D2，输出电压为线电压ubc。在ωt4的ɡ点，a相电位又开始低于c相电位，又发生自然换流，电流从D2换至D4，导通元件为SCR3和D4，输出电压为uba.这样依次在α=30的时刻，给阳极电压最高一相的可控硅管引入触发脉冲，使可控硅元件触发换流，共阳极组的二极管仍自然换流。在负载电阻上便得到α=30时，如图2-20（b）中画有阴影线的相电压导通部分，把它的下包络线拉平，就得到2-20（d）所示的输出电压ud波形。
图2-21是α=60时的波形。在控制角α=60的ωt1瞬间，a相的SCR1和受触发而导通。在ωt1-ωt3期间，a相电位高，b 相的SCR3未加触发，c相电位最低，输出电压ud的波形就是uac。同理，在ωt3时b相的SCR3触发换流，a相的D4自然换流，在ωt3-ωt5期间，ud的波形就是uba。依此类推，输出电压ud的波形处于连续的临界情况，每周内有三个波头。平均电压Ud则比α=30时降低了。
图2-22是α=120时的波形。在α=120的ωt2时刻，a相的SCR1接受触发信号而导通，这以后b相的电位虽高于a相，但b相的可控硅管SCR3尚未被触发，仍是截止的。ωt2-ωt3期间c相电位最低。但在ωt3的ɡ点之后，c相电位高于a相，故导通的SCR1受反向电压而截止，输出电压ud=0。一直持续到ωt4时刻，b相才触发导通。以下类似上述情况。输出电压如图2-22（c）所示那样是不连续的，每个可控硅元件每周期的导通角是60。这时输出电压的平均值ud大幅度下降。 错误!
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图2-21 α=60°时三相半控桥的波形图 图2-22 α=120°时三相半控桥的波形
(a)相电压波形(b)触发脉冲(c)直流电压波形 (a)相电压波形(b)触发脉冲(c)直流侧电压波形
图2-22是α=120时的波形。在α=120的ωt2时刻，α相的SCR1接受触发信号而导通，这以后b相的电位虽高于a相，但b相的可控硅管SCR3尚未被触发，仍是截止的。ωt2-ωt3期间c相电位最低。但在ωt3的ɡ点之后，c相电位高于a相，故导通的SCR1受反向电压而截止，输出电压ud=0。一直持续到ωt4时刻，b相才触发导通。以下类似上述情况。输出电压如图2-22（c）所示那样是不连续的，每个可控硅元件每周期的导通角是60。这时输出电压的平均值ud大幅度下降。
控制角α增大到180，则输出电压平均值ud=0。当α由180逐渐减小到0时，输出电压的波形将三相对称地沿图2-23中的箭头方向变化，由零逐渐增加到每周三个波头，而后每周六个波头。当α＞60时，波形是不连续的，每周期内有三个波头，每个整流元件的导通角＜120。当α＜60后，则输出电压Ud的波形是连续的，每周期内有六个波头，每个整流元件的导通角是120。
现在计算控制角α变化时，三相半控整流桥输出电压的平均值Ud。由于输出直流电压波形在每周期内重复出现三次，故只须计算1/3周期内的平均值即可。
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图2-23控制角α改变时输出电压波形的变化图 图2-24计算Ud的积分面积 (a)α＜60°；(b)α＞60° 当0≤α≤60时，由图2-24（a）可见，整流电压的面积由两部分组成：一部分是ABCD，另一部分是DCEF，将这两块面积相加再平均，得：
??23????1??? Ud?2Usin?td?t?2Usin(?t?)d?t11??2????32?????33??30
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?32?U11?cos?1?cos??1.35U1 22?Ud0其中Udo?1?cos? (2-5) 232?U1?1.35U1，为α=00时输出直流电压的平均值，这时其值最大，等
于三相全波不可控整流电路的输出电压。
当60≤α≤180时，由图2-24（b）可见，每块导通面积的宽度将小于120，电压将出现不连续的情况，而ud电压的平均值为
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Ud?12?34?3?3???2U1sin(?t?)d?t
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?32?U11?cos?1?cos? (2-6) ?Ud0220
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比较式（2-5）与式（2-6）可见，控制角α小于60与大于60的两种情况，计算平均电压的公式是相同的。
比值Ud/U2随α变化的关系曲线，如图2-25所示。
流过整流变压器副方、可控硅整流元件及硅整流二极管的电流有效值I2、ISCR、ID与输出电流平均值Id之比，随α变化的关系曲线也如图2-25所示。
上述波形分析及计算，对于带续流二极管的电感性负载电路同样适用。
2.52.342.0Ud/U21.51.00.8170.5780.5I2/IdID/IdISCR/Id3060900120150180α(°)
图2-25 三相半控桥有关电量与α的关系
2.4.4、三相全波全控整流电路
在三相全波整流接线中，六个桥臂元件全都采用可控硅管，就成为图2-26（a）所示的三相全波全控整流电路。它不同于三相全波半控整流电路，可控硅元件都要靠触发换流，并且一般要求触发脉冲的宽度应大于60，但小于120，一般取80-100，即所谓“宽脉冲触发”。这样才能保证整流电路刚投入之际，例如共阴极组的某一元件被触发时，共阳极组的前一元件的触发信号依然存在，共阴极组与共阳极组各有一元件同时处在被触发状态，才能构成电流的通路。投入时一经触发通流，以后各元件则可依次触发换流。另外也可以采用“双脉冲触发”的方式，即本元件被触发的同时，还送一触发脉冲给前一元件，以便整流桥刚投入时构成电流的最初的通路，其后整流电路便进入正常工作状态。
双脉冲触发电路较复杂些，但它可以减小触发装置的输出功率，减小脉冲变压器的铁芯体积。
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UaUbUc0ωt1ωt3ωt5ωt0ωt2ωt4ωt6(b)ωtugBSCR1abcSCR435idug0ug1ug3ug5ug1ωt(c)ug2Ud62R0ug6ug2ug4ug6ωt1612323454561SCR6触发换流Ud(a)(d)0Udωt 图2-26 三相全波全控整流（α=0°时）
(a)电路图；(b)相电压波形；(c)触发脉冲；(d)直流侧电压波形
图2-26（c）是表示宽脉冲触发方式的各臂触发脉冲。由于工作于整流状态时通常共阴极组是在相电压的正半周时触发，共阳极组是在负半周时触发，故接在同一相上的两可控硅的触发脉冲，例如a相的ug1与ug4,b相的ug3与ug6，c相的ug5与ug2，相位应该差180。
全控整流电路的工作特点是既可工作于整流状态，将交流转变成直流；也可工作于逆变状态，将直流转变成交流。下面说明这两种工作状态。 1) 整流工作状态
先讨论控制角α=0的情况。参看图2-26，在ωt0-ωt1期间，a相的电位最高，b相的电位最低，有可能构成通路。若在ωt0以前共阳极组的SCR6的触发脉冲Ug6 还存在，在ωt0（α=0）时给共阴极的SCR1以触发脉冲ug1，则可由SCR1与 SCR6构成通路：交流电源的a相→SCR1→R→SCR6→回到电源b相。在负载电阻R上得到线电压uab.此后只要按顺序给各桥臂元件以触发脉冲，就可依次换流。例如在ωt1-ωt2期间，c相电位最低，在ωt1时间向SCR2输入触发脉冲ug2,共阳极组的SCR2即导通，同组的SCR6因承受反向电压而截止。电流的通路换成：a→SCR1→R→SCR2→c。负载电阻R上得到线电压uac. 余类推，每隔60依次向共阴极组或共阳极组的可控硅元件以触发脉冲，则每隔60有一个臂的元件触发换流，每周期内每臂元件导电120。
控制角α=0时负载电阻R上得到的电压波形ud 如图2-26（d)所示，它与三相桥式不可
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