三相橋式全控整流電路是從三相半波可控整流電路發(fā)展起來(lái)的，實(shí)質(zhì)上是一組共陰極與一組共陽(yáng)極（三個(gè)晶閘管陰極分別接至整流變壓器星形接法的副邊三相繞組，陽(yáng)極連在一起接至副邊星形的中點(diǎn)）的三相半波可控整流電路的串聯(lián)。

1．電感性負(fù)載

三相橋式全控整流電路主回路接線如圖1所示。三相整流變壓器△/Y接法，以利減小變壓器磁通、電勢(shì)中的諧波。整流橋由6只晶閘管組成，以滿足整流元件全部可控的要求。由于習(xí)慣上希望晶閘管的導(dǎo)通按1→2→3→4→5→6順序進(jìn)行，則晶閘管應(yīng)按圖示進(jìn)行標(biāo)號(hào)。分析中假定，ωL_d>>R_d，為大電感負(fù)載，負(fù)載電流i_d連續(xù)平直。

圖1  三相橋式全控整流電路

(1)  α＝0°

圖2為α＝0°時(shí)，大電感負(fù)載下的電壓、電流波形。三相橋式電路在任何時(shí)刻必須有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，一個(gè)在共陰極組，一個(gè)在共陽(yáng)極組以構(gòu)成回路。這樣，負(fù)載上獲得的是相應(yīng)相間的線電壓。比較相、線電壓波形可以看出，相電壓的交點(diǎn)與線電壓的交點(diǎn)在同一位置上，使得線電壓的交點(diǎn)同樣也是自然換流點(diǎn)。這樣，分析三相橋式全控電路工作過(guò)程時(shí)，可以直接在線電壓波形上根據(jù)給定控制角來(lái)求取直流電壓波形。

圖2  三相橋式全控整流電路波形(電感性負(fù)載，α＝0°)

(2)  0°＜α ≤60°

圖3為α＝30°時(shí)的整流電路電壓波形，其中直流電壓u_d波形可以直接從線電壓u<?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 />_2l波形上分析求得。圖3還給出了負(fù)載電流i_d、晶閘管VT₁上電流i_T1及變壓器副邊a相電流i_a的波形。

圖3  三相橋式全控整流電路波形(電感性負(fù)載，α =30°)

圖4  三相橋式全控整流電路波形(電感性負(fù)載，α=60°)

(3) α＞60°

α＞60°后，線電壓瞬時(shí)值將過(guò)零變負(fù)，此時(shí)由于流過(guò)負(fù)載電感L_d中的電流有減小趨勢(shì)，使得L_d上感應(yīng)出順晶閘管單向?qū)щ姺较虻淖愿须妱?shì)e_L，這樣作用在導(dǎo)通晶閘管對(duì)上的陽(yáng)極電壓為（u_2L＋e_L）。由于負(fù)載電感足夠大，使得在下一對(duì)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通之前能保證(u_2L＋e_L)＞0，盡管線電壓過(guò)零變負(fù)，仍能保證原導(dǎo)通的晶閘管對(duì)繼續(xù)導(dǎo)通，直流電壓u_d中出現(xiàn)了負(fù)電壓波形。圖5為α = 90°時(shí)的u_d與u_T1電壓波形。

圖5  三相橋式全控整流電路波形(電感性負(fù)載，α=90°)

 (4) 基本數(shù)量關(guān)系

直流平均電壓U_d計(jì)算如下

                               (1)

由上式可見(jiàn)三相橋式全控整流電路帶電感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90°。

晶閘管電流與三相半波時(shí)相同，即晶閘管電流平均值為

                                                             （2）

晶閘管電流有效值為

                                                            (3)

變壓器次級(jí)繞組電流為正、負(fù)對(duì)稱的矩形波電流，其平均值為零，有效值為

                                         (4)

晶閘管承受的最大正、反向峰值電壓與三相半波時(shí)相同，為線電壓峰值

                                                          (5)

(5) 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求

在電感性負(fù)載下每個(gè)晶閘管各導(dǎo)通1/3周期（120°），共陰極與共陽(yáng)極組同相元件導(dǎo)通時(shí)間上互差半個(gè)周期（180°），使得三相整流電路中的晶閘管將按1→2→3→4→5→6的順序?qū)�通，且兩相鄰序�?hào)晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間上互差60°。這樣一個(gè)導(dǎo)通的順序也就是各元件上門極觸發(fā)脈沖的順序，觸發(fā)電路必須按此順序依次將觸發(fā)信號(hào)施加到對(duì)應(yīng)晶閘管門極之上。

整流電路在正常工作中，后一號(hào)元件觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)前一號(hào)元件正在工作，確保了任何時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組都各有一元件導(dǎo)通以構(gòu)成回路。但電源剛合閘時(shí)，必須同時(shí)觸發(fā)一對(duì)晶閘管電路才能啟動(dòng)。此外在電阻性負(fù)載α＞60°后，電流將出現(xiàn)斷續(xù)，電路中電流每次均是從無(wú)到有，都相當(dāng)于一次電路啟動(dòng)。為了保證整流電路合閘后能正常啟動(dòng)或者電流斷續(xù)后能再次導(dǎo)通，必須使共陽(yáng)極組及共陰極組內(nèi)應(yīng)導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管同時(shí)具有觸發(fā)脈沖。

圖6  三相橋式全控整流電路的觸發(fā)脈沖（α=0˚）

有兩種脈沖形式可以達(dá)到這一要求：一種是采用寬度大于60°而小于120°的寬脈沖觸發(fā)，如圖6b)所；另一種方法是在觸發(fā)某一號(hào)晶閘管時(shí)，同時(shí)給前一號(hào)晶閘管補(bǔ)發(fā)一脈沖。如圖6c)所示，兩次脈沖之間相隔60°，故稱雙窄脈沖觸發(fā)。

2．電阻性負(fù)載

(1) α≤60°

設(shè)負(fù)載電阻大小為R_d。當(dāng)α≤60°時(shí)，直流電壓u_d及直流電流i_d連續(xù)，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120°，直流電壓、晶閘管上承受的電壓與電感性負(fù)載時(shí)相同。圖7給出了α＝60°時(shí)的波形圖。可以看出，α＝60°是電阻負(fù)載下電流連續(xù)與否的臨界點(diǎn)。當(dāng)α＞60°后，由于線電壓過(guò)零變負(fù)時(shí)，無(wú)負(fù)載電感產(chǎn)生的自感電勢(shì)保證晶閘管繼續(xù)承受正向陽(yáng)極電壓，元件即被阻斷，輸出直流電壓為零，電流變?yōu)椴贿B續(xù)，不再出現(xiàn)電感負(fù)載時(shí)那種u_d為負(fù)值的情況。

  圖7  電阻性負(fù)載(α＝60°)

 (2) α＝90°

圖8給出了α＝90°時(shí)的電壓波形、晶閘管VT₁的電流i_T1及電壓u_T1波形。

圖8  電阻性負(fù)載(α＝90°)