三相桥式全控整流电路的设计与分析
3.4.3 强触发和双脉冲形成环节
R1VD11~VD14+C7C6VD15220V36V
图 3-3
强触发环节有单相桥式整流获得近似50V直流电压作电源，在V8导通前，50V电源经R15对C6充电，N点电位为50V。当VD15导通时，C6经脉冲变压器一次侧，R16与V8迅速放电，由于放电回路电阻很小，N点电位迅速下降，当N点电位下降到14.3V时，VD15导通，脉冲变压器TP改由+15V稳压电源供电。这时虽然50V电源也在向C6再充电使它电压回升，但由于充电回路时间常数较大，N点电位只能被15V电源钳位在14.3V。电容C5的作用是为了提高强触发脉冲前沿。
如图3-3中V5、V6两个晶体管构成一个“或”门。当V5、V6都导通时,Uc5约为-15V，使V7、V8都截止，没有脉冲输出。但只要V5、V6中有一个截止，都会使Uc5变为正电压，使V7、V8导通，就有脉冲输出。所以只要用适当的信号来控制V5或V6的截止（前后间隔60度），就可以产生符合要求的双脉冲。其中，第一个脉冲有本相触发单元的Uc对应的控制角?所产生，使V4由截止变为导通造成V5瞬间截止，于是V8输出脉冲。相隔60度的第二个脉冲是由滞后60度相位的后一相触发单元产生，在其生成第一个脉冲时刻将其信号引至本相触发单元V6的基极，使V6瞬时截止，与是本相触发单元的V8管又导通，第二次输出一个脉冲，因而得到间隔60度的双脉冲。其中VD4和R17的作用，主要是防止双脉冲信号相互干扰。
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4 保护电路的设计
为了保护设备安全，必须设置保护电路。保护电路包括过电流与过电流保护，大致可以分为两种情况：一种是在适当的地方安装保护器件，例如R-C阻容吸收回路、限流电感、快速熔断器等；另一种则是采用电子保护电路，检测设备的输出电压或输入电流，当输出电压或输入电流超过允许值时，借助整流触发控制系统使整流桥短时内工作于有源逆变工作状态，从而抑制过电压或过电流的数值。
本例中设计的三相桥式全控整流电路为大功率装置，故考虑第一种保护方案，分别对晶闸管、交流侧、直流侧进行保护设电路的设计。
4.1 晶闸管的保护电路
⑴、晶闸管的过电流保护：过电流可分为过载和短路两种情况，可采用多种保护措施。对于晶闸管初开通时引起的较大的di/dt，可在晶闸管的阳极回路串联入电感进行抑制；对于整流桥内部原因引起的过流以及逆变器负载回路接地时可以采用接入快速熔短器进行保护。
⑵、晶闸管的过电压保护：晶闸管的过电压保护主要考虑换相过电压抑制。晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。当阻断能力恢复时，恢复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联RC电路。
4.2 交流侧保护电路
晶闸管设备在运行过程中会受到由交流供电电网进入的操作过电压和雷击过电压的侵袭，同时设备自身运行中以及非正常运行中也有过电压出现，所以要进行过电压保护，可采用如图4-1所示的反向阻断式过电压抑制RC保护电路。整流电路正常工作时，保护三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值，输出电流很小，从而减小了保护元件的发热。过电压出现时，该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路，电容将吸取过电压能量转换为电场能量；过电压消失后，电容经 、 放电，将储存的电场能量释放，逐渐将电压恢复到正常值。
整流电路VD1VD2VD3RRCVD6VD5VD4C
图4-1反向阻断式过电压抑制RC电路
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4.3 直流侧阻容保护电路
直流侧也可能发生过电压，在图4-2中，当快速熔断器熔断或直流快速开关切断时，因直流侧电抗器释放储能，会在整流器直流输出端造成过电压。另外，由于直流侧快速开关（或熔断器）切断负载电流时，变压器释放的储能也产生过电压，尽管交流侧保护装置能适当地保护这种过电压，仍会通过导通的晶闸管反馈到直流侧来，为此，直流侧也应该设置过电压保护，用于抑制过电压。
VT1VT3VT5RFuFuFuMFuFuFuVT6VT4VT2图4-2 直流侧阻容保护
C
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5. 三相桥式整流电路MATLAB仿真
5.1电路的构成及其工作原理
三相桥式全控整流电路原理图如图2-1所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。
其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。同理，三相半波整流电路称为3脉动整流电路。α>0时，Ud的波形出现缺口，随着α角的增大，缺口增大，输出电压平均值降低。当α=2π／3时，输出电压为零，所以电阻性负载时，α的移相范围是O～2π／3；当O≤α≤π／3时，电流连续，每个晶闸管导通2π／3；当π／3≤α≤2π／3时，电流断续，个晶闸管导通小于2π／3。α=π／3是电阻性负载电流连续和断续的分界点。
5.2 建模
根据三相桥式全控整流电路的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如图4-2所示，设置三个交流电压源V1，V2，V2相位角依次相差120°，得到整流桥的三相电源。用6个Thyristor构成整流桥，实现交流电压到直流电压的转换。6个PULSE generator产生整流桥的触发脉冲，且从上到下分别给1～6号晶闸管触发脉冲
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图5-1
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