三相整流电路

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什么是三相整流电路？

三相整流电路是使用三相变压器和三个二极管对输入交流电压进行整流的设置，三个二极管分别连接到变压器次级绕组的三相。

为什么会有三相整流电路？

单相整流电路进行整流，也就是将交流电转换为直流电源，但仅使用变压器次级线圈的单相进行转换，二极管连接到单向变压器的次级绕组。这种电路的缺点就是纹波系数高。

在半波整流电路的情况下，纹波系数为1.21，在全波整流电路的情况下，纹波系数为0.482。在这两种情况下，纹波系数的值都不能忽略。(关于半波整流电路和全波整流电路，我在之前的文章中有详细的讲解，大家可以直接点进去看)

半波整流电路

全波整流电路

因此，在这种类型的布置中，我们需要平滑电路来消除这些波纹。这些纹波是直流电压中的交流分量被称为脉动直流电压。如果在多个应用中使用这种脉动直流电压，则会导致设备性能不佳。因此使用平滑电路、滤波器作为整流系统的平滑电路。

但是在这个平滑过程之后，整流电路的电压在某个点下降到零。因此，如果用三相变压器代替单相变压器，纹波系数可以在很大程度上降低。三相变压器的显着优势之一是即使不使用平滑装置，整流电压也不会降至零。

三相半波整流电路

在三相整流电路中，三个二极管分别连接到变压器的次级绕组。次级绕组的三相以星形连接，因此也称为星级次级。

三相半波整流原理电路图

二极管的阳极端连接到变压器的次级绕组。并且变压器的三相在一个称为中性点的公共点连接在一起。该中性点为负载提供负极端子并接地。

三相半波整流电路输出电压波形图

每个二极管导通三分之一的交流周期，其余两个二极管将保护开路。输出的直流电压将介于电源电压的峰值和电源电压的一半之间。

三相半波整流电路的纹波系数由以下等式推导出来：

三相半波整流电路的纹波系数

从以上计算可以看出，三相半波整流电路的纹波系数为0.17，即17%，单相半波整流电路的纹波系数值为1.21，全相全波整流电路的值为0.482.由此可见，与单相整流电路相比，三相整流电路的纹波系数值要小得多。

而三相整流电路的纹波频率很高，因此，由于这一点，这些波纹可以很容易地被过滤掉。三相整流电路的波纹频率是电源频率的三倍。由于这种平滑过程在三相整流电路的情况下比单相整流电路更为容易。

三相全波整流器

在三相全波整流器中使用了六个二极管。它也被称为6二极管半波整流电路。在这种情况下，每个二极管导通交流周期的 1/6部分。三相全波整流器输出直流电压波动较小。输出电压在峰值电压的最大值（即Vsmax）和最大电压的86.6%之间波动。

三相全波整流电路原理图

三相全波整流器的优点是输出电压经过调节，不会降至零。输出电压保持在最大电压的86.6%和电压峰值之间。因此，它似乎受到监管。

三相全波整流电路电压输出波形图

输出电压波动低的主要原因是使用了大量二极管。使用6个二极管为宜。这是因为如果使用超过 6个二极管，则电路成本会增加。此外，电路复杂性增加，输出电压的调节不会有显着增加。

三相桥式整流器

由于桥式整流器中不需要中心抽头变压器，因此广泛使用桥式布置类型。使用桥式整流器的优点是负载电流 Idc是流过二极管的峰值电流的 0.95 倍。

Vdc约为三相半檐整流器中通过变压器次级绕组的交流电压有效值的 2.34 倍。三相桥式整流器中的每个二极管仅承载流过负载的电流的 1/3。

三相整流桥式接线图及工作原理

因此，这种类型的桥接布置在各种应用中更为优选。

三相整流电路原理

三相整流是将三相交流电源转换为脉动直流电压的过程，因为整流是将正弦电压和频率的输入电源转换为固定电压的直流电源。因此，电源整流将交流电源变为单向电源。

但我们也看到，每相使用一个二极管的三相半波非受控整流器需要星形连接的电源作为第四根中性线 (N) 来闭合从负载到电源的电路。每相使用两个二极管的三相全波桥式整流器只需要三个电源线，没有中性线，例如由三角形连接的电源提供的电源线。

与全波桥式整流电路相比，全波桥式整流电路的另一个优点是负载电流在桥上得到了很好的平衡，从而提高了效率（输出直流功率与提供的输入功率之比）并降低了幅度和频率上的纹波含量。

通过增加桥式配置中的相数和二极管的数量，可以获得更高的平均直流输出电压和更小的纹波幅度，例如，在 6 相整流中，每个二极管将仅导通六分之一周期。

此外，多相整流电路产生更高的纹波频率意味着更少的电容滤波和更平滑的输出电压。因此，可以设计 6、12、15 甚至 24 相非受控整流器来改善各种应用的纹波系数。