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1. 三相半波整流濾波 當(dāng)功率進(jìn)一步增加或由于其他原因要求多相整流時(shí),，三相整流電路就被提了出來(lái),。圖1所示就是三相半波整流電路原理圖。在這個(gè)電路中,，三相中的每一相都和 單獨(dú)形成了半波整流電路,，其整流出的三個(gè)電壓半波在時(shí)間上依次相差120o疊加，并且整流輸出波形不過(guò)0點(diǎn),，其最低點(diǎn)電壓 式中Up——是交流輸入電壓幅值,。 并且在一個(gè)周期中有三個(gè)寬度為120o的整流半波。因此它的濾波電容器的容量可以比單相半波整流和單相全波整流時(shí)的電容量都小,。
圖1 三相半波整流電路原理圖 2. 三相橋式（全波）整流濾波 圖2所示是三相橋式全波整流電路原理圖,。圖3是它們的整流波形圖。圖3(a)是三相交流電壓波形,；圖3(b)是三相半波整流電壓波形圖,；圖3(c)是三相全波整流電壓波形圖。在輸出波形圖中,，N粗平直虛線是整流濾波后的平均輸出電壓值,，虛線以下和各正弦波的交點(diǎn)以上（細(xì)虛線以上）的小脈動(dòng)波是整流后未經(jīng)濾波的輸出電壓波形。
圖2 三相橋式全波整流電路原理圖 由圖1和圖2可以看出,，三相半波整流電路和三相橋式全波整流電路的結(jié)構(gòu)是有區(qū)別的,。 （1） 三相半波整流電路只有三個(gè)整流二極管，而三相全波整流電路中卻有六只整流二極管,； (2) 三相半波整流電路需要輸入電源的中線,，而三相全波整流電路則不需要輸入電源的中線。 由圖3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流電路則不需要輸入電源的中線,。
圖3 三相整流的波形圖 ① 三相半波整流波形的脈動(dòng)周期是120o而三相全波整流波形的脈動(dòng)周期是60o,； ② 三相半波整流波形的脈動(dòng)幅度和輸出電壓平均值： 三相半波整流波形的脈動(dòng)幅度是： 式中 U——脈動(dòng)幅度電壓；Up是正弦半波幅值電壓，比如有效值為380V的線電壓,， 其半波幅值電壓為： 那么其脈動(dòng)幅度電壓就是： 輸出電壓平均值Ud是從30o~150o積分得,， 式中 Ud——輸出電壓平均值； UA——相電壓有效值,。 如果濾波后再經(jīng)電容濾波,，則輸出電壓就接近于幅值Up。 三相全波整流波形的脈動(dòng)幅度是： 輸出電壓平均值Ud是從60o~120o積分得： 式中 Ud——輸出電壓平均值,， UAB——線電壓有效值,。 如果濾波后再經(jīng)電容濾波，則輸出電壓就接近于幅值Up,。 由上面的計(jì)算還可以看出,，三相全波整流比三相半波整流優(yōu)越得多，三相全波整流用比半波整流小得多的電容器就可以達(dá)到最大值Up,。因此,，UPS的輸入整流器中都采用了三相全波整流電路。 3. 三相6脈沖整流器 上面的三相全波整流是不穩(wěn)壓的,，因此在UPS中都用晶閘管整流器（簡(jiǎn)稱晶閘管）代替了二極管整流器,，如圖4所示。
圖4 三相橋式6脈沖全控整流電路原理圖 圖中的晶閘管整流器VS和二極管整流器VD的工作方式有很大區(qū)別,。 （1） 二極管整流器VD陽(yáng)極和陰極之間的正向電壓只要大于其PN結(jié)的勢(shì)壘電壓,，二極管就導(dǎo)通。而晶閘管整流器VS,，在其控制極沒有觸發(fā)信號(hào)加上時(shí),，只要其陽(yáng)極和陰極之間的正向電壓不大到把管子擊穿，那么它就不導(dǎo)通,。 （2） 晶閘管整流器VS的導(dǎo)通條件有： ① 陽(yáng)極和陰極之間的正向電壓,。對(duì)于二極管整流器來(lái)說(shuō)，這個(gè)電壓只要在0.7V左右時(shí),，就開始導(dǎo)通了；而晶閘管一般規(guī)定在6V以上,。 ② 控制極觸發(fā)信號(hào)電壓,。晶閘管一般都用脈沖觸發(fā)，要求這個(gè)電壓脈沖要有一定的幅度和寬度,，沒有一定的幅度就不能抵消PN結(jié)的勢(shì)壘電壓,，沒有一定的寬度就不能有足夠的時(shí)間使導(dǎo)通由一點(diǎn)擴(kuò)散到整個(gè)PN結(jié)。一般要求幅度為3~5V,，寬度4~10μs,，觸發(fā)電流5~300mA。 ③ 維持電流。是指可以維持晶閘管整流器VS導(dǎo)通的最小電流,，一般對(duì)20A到200A的晶閘管來(lái)說(shuō),，規(guī)定其維持電流小于60mA。 ④ 擎住電流,。是指晶閘管被打開而控制極觸發(fā)信號(hào)電壓消失后,，可以維持繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流，這個(gè)電流一般是維持電流的若干倍,。 （3）控制角α與導(dǎo)通角θ為了表征晶閘管對(duì)交流電壓的控制行為而引出了這兩個(gè)參量,。圖5所示是控制角α與導(dǎo)通角θ的關(guān)系。下面就對(duì)它們的含義進(jìn)行討論,。
圖5 控制角α與導(dǎo)通角θ的關(guān)系 ①控制角α,。當(dāng)交流正半波加到晶閘管上時(shí)，就具有了使晶閘管導(dǎo)通的基礎(chǔ)條件,，什么時(shí)刻給晶閘管控制極加觸發(fā)信號(hào)使其開通呢,？從交流正弦波過(guò)0開始，一直到晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通（時(shí)間b）的這段晶閘管不導(dǎo)通的時(shí)間0b,，稱為控制角,，用α表示。由于晶閘管開啟很快,，一般是小于1μs,，故認(rèn)為加觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間就是晶閘管被打開的時(shí)間，即一般都把開啟時(shí)間忽略不計(jì),。 ②導(dǎo)通角θ,。由于晶閘管的開啟是一個(gè)正反饋過(guò)程，故打開后就不能自動(dòng)關(guān)斷,，這個(gè)導(dǎo)通過(guò)程要一直延續(xù)到電壓過(guò)0,，把從開啟到截止這段時(shí)間稱為導(dǎo)通角，用θ表示,。 UPS中的輸入整流器就是利用對(duì)上述這兩個(gè)參量的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的,。一般稱這種控制為“相控”。很明顯,，在這里α+β=180o,就是說(shuō)只要知道這兩個(gè)參數(shù)中的一個(gè),，另一個(gè)也就知道了。 4. 六相全波整流和12脈沖整流器 六相全波整流及12脈沖整流器在一些UPS中為了提高輸入功率因數(shù)或者提高功率容量,，就采用了六相全波整流即12脈沖整流,。實(shí)際上，在UPS中都采用的六相全波相控整流,，也就是通常所說(shuō)的12脈沖整流,。既然是12脈沖,，就說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是采用了12只晶閘管，一個(gè)是6相輸入電源,。
圖6 12脈沖整流電路 圖6所示是12脈沖整流電路,。不難看出，兩個(gè)整流器的結(jié)構(gòu)一模一樣,，都是三相6脈沖整流,，不同的是兩個(gè)整流器輸入變壓器的結(jié)構(gòu)不同，一個(gè)變壓器繞組是“Y”型連接,，一個(gè)變壓器繞組是“Δ”型連接,。這樣連接的結(jié)果就使二者的電壓相位差為30o，也即整流脈動(dòng)的最大寬度是30o,。由此得出多相整流時(shí)的最大脈動(dòng)寬度（即晶閘管導(dǎo)通時(shí)間θ）表達(dá)式為： 其中P為控制脈沖數(shù),，比如6脈沖時(shí)是60o，12脈沖時(shí)是30o,，18脈沖時(shí)是20o,，24脈沖時(shí)是15o等等，脈動(dòng)周期越小,，其整流輸出電壓越高,、越接近交流電壓峰值，其表示式為在區(qū)間的積分： 對(duì)于12脈沖半波整流來(lái)說(shuō),，當(dāng)α=0時(shí),， 這已是220V相電壓的峰值；若是12脈沖全波整流,，其值為： 當(dāng)α=0時(shí)其整流電壓：Ud=618V 圖中兩個(gè)一樣的整流器輸出是通過(guò)各自的扼流圈后進(jìn)行并聯(lián)的,，目的是使二者的輸出電流均衡，因?yàn)閮蓚€(gè)整流器雖然一樣,，但它們的內(nèi)阻決不會(huì)一樣,，就會(huì)造成輸出電流的不均衡。因此,，扼流圈的阻抗值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整流器的內(nèi)阻,，即整流器的內(nèi)阻和扼流圈的阻抗相比可以忽略不計(jì)。 由上面可知,，整流相數(shù)越多,，其整流輸出電壓的脈動(dòng)頻率越高，脈動(dòng)幅度越小,，脈動(dòng)系數(shù)就越小,。輸出紋波就越低,，紋波系數(shù)也就越小,。圖7給出了12脈沖整流時(shí)的波動(dòng)和多相半波整流時(shí)平均值接近峰值的情況,。
圖7 12脈沖整流時(shí)的波動(dòng)和多相半波整流時(shí)平均值接近峰值的情況 下面也給出脈動(dòng)系數(shù)和紋波系數(shù)的表達(dá)式： 脈動(dòng)系數(shù)： 紋波系數(shù)： 為了有一個(gè)量的概念，表1給出了半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù) 表1 半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)、紋波系數(shù)和整流相數(shù)的關(guān)系
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