三相桥式无控整流电路的设计和应用

1.电阻性负载

三相桥式不控整流电路简称三相桥式整流电路。电阻性负载的三相桥式整流电路如图5-4所示。整流桥臂可分为两组，其中VD1、VD2、VD3阴极接在一起，称为共阴极组，VD4、VD5、VD6阳极接在一起，称为共阳极组。电路的波形图如图5-5所示。

图5-5　电阻性负载的三相桥式整流电路波形图

图5-4　电阻性负载的三相桥式整流电路图

1）工作原理

根据优先导通原理，对于共阴极组，阳极电位最高的二极管导通，而共阳极组则阴极电位最低的二极管导通，其他二极管均承受反向电压而截止。

在 ωt1～ωt2期间，a相电压ua最高，b相电压ub最低，所以对应二极管VD1和VD5导通。忽略VD1和VD5的正向压降，输出电压ud等于线电压uab。

在 ωt2～ωt3期间，a相电压ua仍为最高，c相电压uc变为最低，所以对应二极管VD1和VD6导通。忽略VD1和VD6的正向压降，输出电压ud等于线电压uac。

在 ωt3～ωt4期间，b相电压ub变为最高，c相电压uc仍为最低，所以对应二极管VD2和VD6导通，输出电压ud等于ubc。

在 ωt4～ωt5期间，b相电压ub仍为最高，a相电压ua变为最低，所以对应二极管VD2和VD4导通，输出电压ud等于uba。

以此类推，在 ωt5～ωt6期间，二极管VD3和VD7导通，ud=uca；在 ωt6～ωt7期间，二极管VD3和VD5导通，ud=ucd。

在交流电源的一个周期内，每个二极管导通120°，每隔60°换流一次，输出电压ud出现6个波头，脉动较小。

2）基本定量关系

输出直流电压（ud的平均值）为

式中，U为交流相电压有效值；UL为交流线电压有效值，UL=。

输出直流电流为

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每一个二极管都导通120°，即1/3周期，故整流二极管的平均电流为

整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值，即

2.电感性负载

电感性负载的三相桥式整流电路如图5.6所示，大电感L与负载电阻R串联。这种电路的输出电压（ud）波形及输出直流电压、输出直流电流等计算公式均与电阻性负载时一样。

图5-6　电感性负载的三相桥式整流电路图

当电感足够大，即 ωL＞＞R时（ω为ud中所含最低次谐波的角频率，ω=2πf，f=300 Hz），输出电流id波形相当平滑，因此负载电阻R上的电压波形相当平滑；理想情况id，波形为一条水平线，相应地，流过整流元件的电流为矩形波，输入电流为交变方波。因为电感两端平均电压为零（忽略线圈电阻的压降），所以R上的直流电压等于Ud。

输出直流功率为

输入有功功率P，在理想情况下（无损耗）与输出直流功率相等，即

每相交流输入电流有效值为

输入视在功率为

可见电感性负载的三相桥式整流电路在理想情况下，功率因数为

输入三相交流电的通信用开关整流器，主回路输入侧的整流电路一般采用无工频变压器三相桥式整流电路。如果在开关整流器中接无源功率因数校正电路，则整流电路相当于接电感性负载。