《電力電子技術(shù)》項目3 AC-DC整流電路

1、LOGO? ?電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)? ?工程工程3 3 AC-DCAC-DC整流電路整流電路 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 3.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路 3.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00圖圖3-1 單相半波可控整流電路及波形單相半波可控整流電路及波形帶電阻負載的工作情況帶電阻負載的工作情況 變壓器變壓器T起變換

2、電壓和隔離的起變換電壓和隔離的作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時值分別用值分別用u1和和u2表示，有效值分別表示，有效值分別用用U1和和U2表示，其中表示，其中U2的大小根的大小根據(jù)需要的直流輸出電壓據(jù)需要的直流輸出電壓ud的平均值的平均值Ud確定。確定。 電阻負載的特點是電壓與電流電阻負載的特點是電壓與電流成正比，兩者波形相同。成正比，兩者波形相同。 在分析整流電路工作時，認為在分析整流電路工作時，認為晶閘管開關(guān)器件為理想器件，晶閘管開關(guān)器件為理想器件，即晶閘管導(dǎo)通時其管壓降等于零，即晶閘管導(dǎo)通時其管壓降等于零，晶閘管阻斷時其漏電流等于零，除晶閘管阻斷時其漏電流等于

3、零，除非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過非特意研究晶閘管的開通、關(guān)斷過程，一般認為晶閘管的開通與關(guān)斷程，一般認為晶閘管的開通與關(guān)斷過程瞬時完成。過程瞬時完成。 改變觸發(fā)時刻，改變觸發(fā)時刻，ud和和id波形隨之改變，直流輸出電壓波形隨之改變，直流輸出電壓ud為極性不變?yōu)闃O性不變 但瞬時值變化的脈動直流，其波形只在但瞬時值變化的脈動直流，其波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半半波整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，波整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓故該電路稱為單相半波可控整流電路。整流電壓ud波形在一

4、個電源波形在一個電源周期中只脈動周期中只脈動1次，故該電路為單脈波整流電路。次，故該電路為單脈波整流電路。根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 ：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度稱為觸發(fā)延遲角，也稱觸發(fā)角或控制角。度稱為觸發(fā)延遲角，也稱觸發(fā)角或控制角。 ：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角。：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角。 直流輸出電壓平均值直流輸出電壓平均值 隨著隨著增大，增大，Ud減小，該電路中減小，該電路中VT的的移相范圍為移相范圍為180。 通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方

5、式稱為相位通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式?？刂品绞?，簡稱相控方式。 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路paaapwwp2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222UUttdUUd3-13.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +圖圖3-2 帶阻感負載的單相半帶阻感負載的單相半波可控整流電路及其波形波可控整流電路及其波形帶阻感負載的工作情況帶阻感負載的工作情況 阻感負載的特點是電感對電流變化有抗阻感負載的特點

6、是電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。 電路分析電路分析 晶閘管晶閘管VT處于斷處于斷態(tài)態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。 在在t1時刻，即觸發(fā)角時刻，即觸發(fā)角處處 ud=u2。 L的存在使的存在使id不能突變，不能突變，id從從0開始增開始增加。加。 u2由正變負的過零點處，由正變負的過零點處，id已處于減已處于減小的過程中，但未降到零，因此小的過程中，但未降到零，因此VT仍處于通仍處于通態(tài)。態(tài)。 t2時刻，電感能量釋放完畢，時刻，電感能量釋放完畢，id降降至零，至零，VT關(guān)斷并立即承受反壓。關(guān)斷并立即承受反壓。 由于電感的存

7、在延遲了由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時刻，的關(guān)斷時刻，使使ud波形出現(xiàn)負的局部，與帶電阻負載時相波形出現(xiàn)負的局部，與帶電阻負載時相比其平均值比其平均值Ud下降。下降。 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路電力電子電路的一種根本分析電力電子電路的一種根本分析方法方法 把器件理想化，將電路簡化把器件理想化，將電路簡化為分段線性電路。為分段線性電路。 器件的每種狀態(tài)組合對應(yīng)一器件的每種狀態(tài)組合對應(yīng)一種線性電路拓撲，器件通斷狀種線性電路拓撲，器件通斷狀態(tài)變化時，電路拓撲發(fā)生改變。態(tài)變化時，電路拓撲發(fā)生改變。 以前述單相半波電路為例以前述單相半波電路為例 當(dāng)當(dāng)VT處于斷態(tài)時，相當(dāng)處于斷

8、態(tài)時，相當(dāng) 于電路在于電路在VT處斷開，處斷開， id=0。當(dāng)。當(dāng)VT處于通時，處于通時， 相當(dāng)于相當(dāng)于VT短路。兩種情短路。兩種情 況的等效電路如圖況的等效電路如圖3-3所所 示。示。 a)b)VTRLVTRLu2u2圖圖3-3 單相半波可控整流電單相半波可控整流電路的分段線性等效電路路的分段線性等效電路 a) VT處于關(guān)斷狀態(tài)處于關(guān)斷狀態(tài) b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài)處于導(dǎo)通狀態(tài)3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路VTb)RLu2VT處于通態(tài)時，如下方程成立：處于通態(tài)時，如下方程成立： 在在VT導(dǎo)通時刻，有導(dǎo)通時刻，有t=，id=0，這是式，這是式3-2的的初始條件。求解式初始條

9、件。求解式3-2并將初始條件代入可得并將初始條件代入可得tURitiLwsin2dd2dd)sin(2)sin(22)(2waawwtZUeZUitLRd式中， ， 。由此式可得出圖3-2e所示的id波形。當(dāng)t=+時，id=0，代入式3-3并整理得 22)( LRZwRLtgw1)sin()sin(aqaqtge圖圖3-3 b) VT處于導(dǎo)通狀處于導(dǎo)通狀態(tài)態(tài) (3-2)(3-3)(3-4)3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 假設(shè)假設(shè)為定值，為定值，角大，角大，越小。越小。 假設(shè)假設(shè)為定值，為定值，越大，越大，越大越大 ，且，且 平均值平均值Ud越接近零。為解決上述矛越接近零。

10、為解決上述矛 盾，在整流電路的負載兩端并聯(lián)一盾，在整流電路的負載兩端并聯(lián)一 個二極管，稱為續(xù)流二極管，用個二極管，稱為續(xù)流二極管，用 VDR表示。表示。有續(xù)流二極管的電路有續(xù)流二極管的電路 電路分析電路分析 u2正半周時，與沒有續(xù)流二極管正半周時，與沒有續(xù)流二極管 時的情況是一樣的。時的情況是一樣的。 當(dāng)當(dāng)u2過零變負時，過零變負時，VDR導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud 為零，此時為負的為零，此時為負的u2通過通過VDR向向VT 施加反壓使其關(guān)斷，施加反壓使其關(guān)斷，L儲存的能量保儲存的能量保 證了電流證了電流id在在L-R-VDR回路中流通，回路中流通， 此過程通常稱為續(xù)流。此過程通常稱為續(xù)流。 假設(shè)假設(shè)L

11、足夠大，足夠大，id連續(xù)，且連續(xù)，且id波形接波形接 近一條水平線近一條水平線 。u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp -ap +ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖圖3-4 單相半波帶阻感負載有單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形續(xù)流二極管的電路及波形 根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 流過晶閘管的電流平均值流過晶閘管的電流平均值IdT和有效值和有效值IT分別為：分別為： 續(xù)流二極管的電流平均值續(xù)流二極管的電流平均值IdDR和有效值和有效值IDR分別為分別為 其移相范圍為其移相范圍為180，其承受的最大正反向電壓均為，其承受的最大正反向電壓均為u2的

12、峰值即的峰值即 。 續(xù)流二極管承受的電壓為續(xù)流二極管承受的電壓為-ud，其最大反向電壓為，其最大反向電壓為 ，亦為，亦為u2的峰值。的峰值。 單相半波可控整流電路的特點是簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中單相半波可控整流電路的特點是簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵芯不飽和，需增大含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。為使變壓器鐵芯不飽和，需增大鐵芯截面積，增大了設(shè)備的容量。鐵芯截面積，增大了設(shè)備的容量。 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路ddTIIpap2ddTItdIIpapwppa2)(212ddDRIIpap2dd

13、DRItdIIpapwpapp2)(2122(3-5)(3-6)(3-7)(3-8)22U22U3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖圖3-5 單相全控橋式單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形帶電阻負載時的電路及波形a)帶電阻負載的工作情況帶電阻負載的工作情況 電路分析電路分析 閘管閘管VT1和和VT4組成一對橋臂，組成一對橋臂，VT2和和VT3組成另一對橋臂。組成另一對橋臂。 在在u2正半周即正半周即a點電位高于點電位高于b點點 假 設(shè)假 設(shè) 4 個 晶 閘 管 均 不 導(dǎo) 通 ，個 晶 閘 管 均

14、不 導(dǎo) 通 ，id=0,ud=0,VT1、VT4串聯(lián)承受電壓串聯(lián)承受電壓u2。 在在角處給角處給VT1和和VT4加觸發(fā)加觸發(fā) 脈沖，脈沖，VT1和和VT4即導(dǎo)通，電流從電源即導(dǎo)通，電流從電源a端經(jīng)端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源流回電源b端。端。 當(dāng)當(dāng)u2過零時，流經(jīng)晶閘管的電流過零時，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，也降到零，VT1和和VT4關(guān)斷。關(guān)斷。 在在u2負半周，仍在負半周，仍在角處觸發(fā)角處觸發(fā)VT2和和VT3，VT2和和VT3導(dǎo)通，電流從電導(dǎo)通，電流從電源源b端流出，經(jīng)端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源流回電源a端。端。 到到u2過零時，電流又降為零，過零時，電流又降為零，VT2和和VT

15、3關(guān)斷。關(guān)斷。 VT2和和VT3的的a a=0處為處為w wt=p p3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路v單相橋式全控整流電路的特點：單相橋式全控整流電路的特點： 由于在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負由于在交流電源的正負半周都有整流輸出電流流過負載，故該電路為載，故該電路為全波整流全波整流。 一個周期內(nèi)，整流電壓波形脈動一個周期內(nèi)，整流電壓波形脈動2次，屬于次，屬于雙脈波整雙脈波整流電路流電路。 變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在直

16、流不存在直流磁化問題磁化問題，變壓器繞組的利用率也高。，變壓器繞組的利用率也高。根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為 和和 。 整流電壓平均值為：整流電壓平均值為： =0時，時，Ud= Ud0U2。=180時，時，Ud=0?？梢?，?？梢?，角角的移相范圍為的移相范圍為180。 向負載輸出的直流電流平均值為：向負載輸出的直流電流平均值為： 3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路222U22Upaaapwwp2cos19 . 02cos122)( dsin21222UUttUUd2cos19 . 02cos12222

17、aapRURURUIdd(3-9)(3-10)流過晶閘管的電流平均值流過晶閘管的電流平均值 ： 流過晶閘管的電流有效值為：流過晶閘管的電流有效值為： 變壓器二次側(cè)電流有效值變壓器二次側(cè)電流有效值I2與輸出直流電流有效值與輸出直流電流有效值I相等，相等，為為 由式由式3-12和和3-13可見：可見：不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量為不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量為S=U2I2。3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路2cos145. 0212aRUIIddTpapapwwppa2sin212)(d)sin2(21222RUttRUITpapapwwppa2sin21)(

18、)sin2(12222RUtdtRUIIIIT21(3-11)(3-12)(3-13)(3-14)3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u圖圖3-6 單相橋式全控整流電流帶單相橋式全控整流電流帶阻感負載時的電路及波形阻感負載時的電路及波形帶阻感負載的工作情況帶阻感負載的工作情況 電路分析電路分析 在在u2正半周期正半周期 觸發(fā)角觸發(fā)角a a處給晶閘管處給晶閘管VT1和和VT4加加觸發(fā)脈沖使其開通，觸發(fā)脈沖使其開通，ud=u2。 負載負載電感很大電感很大，id不能突變且波

19、不能突變且波形近似為形近似為一條水平線一條水平線。 u2過零變負時，由于電感的作用過零變負時，由于電感的作用晶閘管晶閘管VT1和和VT4中仍流過電流中仍流過電流id，并不，并不關(guān)斷。關(guān)斷。 w wt=p p+a a時刻，觸發(fā)時刻，觸發(fā)VT2和和VT3，VT2和和VT3導(dǎo)通，導(dǎo)通，u2通過通過VT2和和VT3分別分別向向VT1和和VT4施加反壓使施加反壓使VT1和和VT4關(guān)斷，關(guān)斷，流過流過VT1和和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和和VT3上，此過程稱為上，此過程稱為換相換相，亦稱，亦稱換流換流。 3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 整流電

20、壓平均值為：整流電壓平均值為： 當(dāng)當(dāng)=0時，時，Ud0U2。=90時，時，Ud=0。晶閘管移相范。晶閘管移相范圍為圍為90。 晶閘管承受的最大正反向電壓均為晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。 晶閘管導(dǎo)通角晶閘管導(dǎo)通角與與無關(guān)，均為無關(guān)，均為180，其電流平均值，其電流平均值和有效值分別為：和有效值分別為： 和和 。 變壓器二次側(cè)電流變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負各的波形為正負各180的矩形波，的矩形波，其相位由其相位由角決定，有效值角決定，有效值I2=Id。 apaaapwwpcos9 . 0cos22)( dsin21222dUUttUU22UddT21IIddT707. 021III(3

21、-15)帶反電動勢負載時的工作情況帶反電動勢負載時的工作情況 當(dāng)負載為蓄電池、直流電動機的電樞忽略其中的電感等時，負載可看當(dāng)負載為蓄電池、直流電動機的電樞忽略其中的電感等時，負載可看成一個直流電壓源，對于整流電路，它們就是反電動勢負載。成一個直流電壓源，對于整流電路，它們就是反電動勢負載。 電路分析電路分析 |u2|E時，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。時，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。 晶閘管導(dǎo)通之后，晶閘管導(dǎo)通之后，ud=u2， ，直至，直至|u2|=E，id即降至即降至0使得晶使得晶閘管關(guān)斷，此后閘管關(guān)斷，此后ud=E。 與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度與電阻負載時相比，晶

22、閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電稱為停止導(dǎo)電角。角。 當(dāng)當(dāng)30 當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負時，該相晶閘管關(guān)斷，但下一相晶閘管因未當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負時，該相晶閘管關(guān)斷，但下一相晶閘管因未觸發(fā)而不導(dǎo)通，此時輸出電壓電流為零。觸發(fā)而不導(dǎo)通，此時輸出電壓電流為零。 負載電流負載電流斷續(xù)斷續(xù)，各晶閘管導(dǎo)通角，各晶閘管導(dǎo)通角小于小于120 。 3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系電阻負載時電阻負載時角的移相范圍為角的移相范圍為150。 整流電壓平均值整流電壓平均值 30時，負載電流連續(xù)，有時，負載電流連續(xù)，有 當(dāng)當(dāng)=0時，時，Ud最大，為最大

23、，為Ud=Ud0U2。 30時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有時有 aapwwpapapcos17.1cos263)(sin2321226562UUttdUUd)6cos(1675.0)6cos(1223)(sin2321262apappwwppapUttdUUd(3-18)(3-19)3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路Ud/U2隨隨a a變化的規(guī)律變化的規(guī)律 03060901201501.17321a/( )Ud/U2圖圖3-16 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路Ud/U2與與a a的關(guān)系的關(guān)系電阻電阻

24、負載負載電感電感負載負載電阻電電阻電感負載感負載3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路負載電流平均值為負載電流平均值為晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次線電壓峰值晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次線電壓峰值,即即 晶閘管陽極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓晶閘管陽極與陰極間的最大電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即的峰值，即 RUIdd22245. 2632UUUURM22UUFM(3-20)(3-21)(3-22)3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路阻感負載阻感負載 電路分析電路分析 L值很大，整流電流值很大，整流電流id的波形根本平直，流過晶的波形根本

25、平直，流過晶閘管的電流接近矩形波。閘管的電流接近矩形波。 30時，整流電壓時，整流電壓波形與電阻負載時相同。波形與電阻負載時相同。 30時，當(dāng)時，當(dāng)u2過過零時，由于電感的存在，零時，由于電感的存在，阻止電流下降，因而阻止電流下降，因而VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來，的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，由才發(fā)生換流，由VT2導(dǎo)通導(dǎo)通向負載供電，同時向向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷。施加反壓使其關(guān)斷。 uuuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu圖圖3-17 三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，阻感負載時

26、的電路及阻感負載時的電路及a a=60 時的波時的波形形3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 的移相范圍為的移相范圍為90。 整流電壓平均值整流電壓平均值 Ud/U2與與的關(guān)系的關(guān)系 L很大，如曲線很大，如曲線2所示。所示。 L不是很大，那么當(dāng)不是很大，那么當(dāng)30后，后，ud中負的中負的局部可能減少，整流電局部可能減少，整流電壓平均值壓平均值Ud略為增加，略為增加，如曲線如曲線3 所示。所示。acos17.12dUU03060901201501.17321a/( )Ud/U2圖圖3-16 三相半波可控整三相半波可控整流電路流電路Ud/U

27、2與與a a的關(guān)系的關(guān)系3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 晶閘管的額定電流為晶閘管的額定電流為 晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值，即值，即 三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次電流三相半波可控整流電路的主要缺點在于其變壓器二次電流中含有中含有直流分量直流分量，為此其應(yīng)用較少。，為此其應(yīng)用較少。ddTIIII577. 0312ddAVTIII368. 057. 1)(245. 2UUURMFM(3-23)(3-24)(3-25)3.

28、2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路原理圖原理圖 陰極連接在一起的陰極連接在一起的3個個晶閘管晶閘管VT1，VT3，VT5稱為共陰極組；陽極連接在稱為共陰極組；陽極連接在一起的一起的3個晶閘管個晶閘管VT4，VT6，VT2稱為共陽極組。稱為共陽極組。 共陰極組中與共陰極組中與a，b，c三相電源相接的三相電源相接的3個晶閘管個晶閘管分別為分別為VT1，VT3，VT5，共陽極組中與共陽極組中與a，b，c三相三相電源相接的電源相接的3個晶閘管分別個晶閘管分別為為VT4，VT6，VT2。 晶閘管的導(dǎo)通順序為晶閘管的導(dǎo)通順序為VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 圖圖3-18 三

29、相橋式全控整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原理圖3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負載時的工作情況帶電阻負載時的工作情況 電路分析電路分析 各自然換相點既是各自然換相點既是相電壓相電壓的交點，同時也是的交點，同時也是線電壓線電壓的交點。的交點。 當(dāng)當(dāng)a a60 時時 ud波形均波形均連續(xù)連續(xù)，對于電阻負載，對于電阻負載，id波形與波形與ud波形的形狀是一樣波形的形狀是一樣的，也的，也連續(xù)連續(xù)。 a a=0 時，時，ud為線電壓在正半周的為線電壓在正半周的包絡(luò)線包絡(luò)線。波形見。波形見圖圖3-19 表表3-1 三相橋式全控整流電路電阻負載三相橋式全控整流電路電阻負載a a

30、=0 時晶閘管工作情況時晶閘管工作情況3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 a a=30 時，晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了時，晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30 ，組成，組成ud的每的每一段線電壓因此推遲一段線電壓因此推遲30 ，ud平均值降低，波形見平均值降低，波形見圖圖3-20。 a a=60 時，時，ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移，波形中每段線電壓的波形繼續(xù)向后移，ud平均值繼續(xù)降低。平均值繼續(xù)降低。a a=60 時時ud出現(xiàn)了出現(xiàn)了為零的點為零的點，波形見，波形見圖圖3-21。當(dāng)當(dāng)a a60 時時 因為因為id與與ud一致，一旦一致，一旦ud降為至零，降為至零，id也降至零

31、，晶閘管也降至零，晶閘管關(guān)斷，輸出整流電壓關(guān)斷，輸出整流電壓ud為零為零，ud波形不能出現(xiàn)負值。波形不能出現(xiàn)負值。 a a=90 時的波形見時的波形見圖圖3-22。 3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路的一些特點三相橋式全控整流電路的一些特點 每個時刻均需每個時刻均需2個個晶閘管同時導(dǎo)通，形成向負載供電的晶閘管同時導(dǎo)通，形成向負載供電的回路，共陰極組的和共陽極組的回路，共陰極組的和共陽極組的各各1個個，且不能為同一相，且不能為同一相的晶閘管。的晶閘管。 對觸發(fā)脈沖的要求對觸發(fā)脈沖的要求 6個晶閘管的脈沖按個晶閘管的脈沖按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5

32、-VT6的順序，的順序，相位依次差相位依次差60 。 共陰極組共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差的脈沖依次差120 ，共陽極，共陽極組組VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。 同一相的上下兩個橋臂，即同一相的上下兩個橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差，脈沖相差180 。3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路整流輸出電壓整流輸出電壓ud一周期脈動一周期脈動6次，每次脈動的波形都一次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為樣，故該電路為6脈波整流電路。脈波整流電路。在整流電路合閘啟動過程中或電流斷續(xù)時，為確保電路在整流電路合閘啟動過程中

33、或電流斷續(xù)時，為確保電路的正常工作，需保證同時導(dǎo)通的的正常工作，需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖個晶閘管均有脈沖 寬脈沖觸發(fā)寬脈沖觸發(fā) ：使脈沖寬度大于：使脈沖寬度大于60一般取一般取80100 雙脈沖觸發(fā)雙脈沖觸發(fā) ：用兩個窄脈沖代替寬脈沖，兩個窄脈沖的：用兩個窄脈沖代替寬脈沖，兩個窄脈沖的前沿相差前沿相差60，脈寬一般為，脈寬一般為2030 。 常用的是雙脈沖觸發(fā)。常用的是雙脈沖觸發(fā)。 晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也一樣。最大正、反向電壓的關(guān)系也一樣。3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流

34、電路阻感負載時的工作情況阻感負載時的工作情況 電路分析電路分析 當(dāng)當(dāng)60時時 ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負載時十波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負載時十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。晶閘管承受的電壓波形等都一樣。 區(qū)別在于電流，當(dāng)電感足夠大的時候，區(qū)別在于電流，當(dāng)電感足夠大的時候，id、iVT、ia的波形在導(dǎo)通段都可近似為一條水平線。的波形在導(dǎo)通段都可近似為一條水平線。 =0時的波形見時的波形見圖圖3-23，=30時的波形見時的波形見圖圖3-24。 當(dāng)當(dāng)60時時 由于電感由于電感L的作用，

35、的作用，ud波形會出現(xiàn)負的局部。波形會出現(xiàn)負的局部。 =90時的波形見時的波形見圖圖3-25。 3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路根本數(shù)量關(guān)系根本數(shù)量關(guān)系 帶電阻負載時三相橋式全控整流電路帶電阻負載時三相橋式全控整流電路角的移相范圍角的移相范圍是是120，帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的，帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的角移相范圍為角移相范圍為90。 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值 帶阻感負載時，或帶電阻負載帶阻感負載時，或帶電阻負載60時時 帶電阻負載且?guī)щ娮柝撦d且60時時 awwpapapcos34.2)(sin63123232UttdUUd)3cos(13

36、4. 2)(sin63232apwwppapUttdUUd(3-26)(3-27)3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路輸出電流平均值為輸出電流平均值為Id=Ud/R。當(dāng)整流變壓器為圖當(dāng)整流變壓器為圖3-17中所示采用中所示采用星形接法星形接法，帶阻感負，帶阻感負載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖3-23中所示，為正負中所示，為正負半周各寬半周各寬120 、前沿相差、前沿相差180 的矩形波，其有效值為：的矩形波，其有效值為： 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。三相橋式全控整流電路接三相橋式全控整

37、流電路接反電勢阻感負載反電勢阻感負載時的時的Id為：為： 式中式中R和和E分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。 2221222()0.8162333ddddIIIIIppp REUIdd(3-28)(3-29)任務(wù)任務(wù)3.3 電容濾波的不可控整流電電容濾波的不可控整流電路路.1 1 電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路.2 2 電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3.3.1電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 1. 1. 工作原理及波形分析工作原理及波形分析圖1 電容濾波

38、的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路 b) 波形根本工作過程：根本工作過程： 在u2正半周過零點至w wt=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負載所需電流。 至w wt=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時向負載R供電。3.3.1電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 詳細分析關(guān)鍵在于求出d 和q 222sin()uUtwd220( 0 )2s i n1( 0 )tuUuid tuCdddC將u2代入并求解得：而負載電流為：于是12)cos(22CdwwtCUi（3）)sin(222RdwtR

39、URui（4）)sin(2)cos(222RCddwdwwtRUtCUiii（5）3.3.1電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：)sin(2)cos(222RCddwdwwtRUtCUiii 設(shè)VD1和VD4的導(dǎo)通角為q，那么當(dāng)wt= q 時，VD1和VD4關(guān)斷。將id (q ) = 0代入式5，得： 二極管導(dǎo)通后u2開始向C充電時的ud與二極管關(guān)斷后C放電結(jié)束時的ud相等。由式6和7得：5RCwdq)(tan（6）ddqwqpsin2)sin(222UeURC（7）（8）)arctan(RCwdqp（9）arctan()2sin()1RCRCR

40、CRCeeRCwdwwwdw 在wRC時，即可由式9求出d ，進而由式8求出q 。顯然d d 和q q 僅由乘積w wRC決定。圖2給出了根據(jù)以上兩式求得的d d 和q q 角隨w wRC變化的曲線圖2 d、q 與wRC的關(guān)系曲線 8)arctan(RCwdqp9dwwwdwwsin1)()arctan(2RCRCRCeeRCRC3.3.1電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 二極管VD1和VD4關(guān)斷的時刻，即wt到達q 的時刻，還可用另一種方法確定：VD1和VD4的關(guān)斷時刻，從物理意義上講，就是兩個電壓下降速度相等的時刻。一個是電源電壓的下降速度|du2 /d(w t)|，另一個是假設(shè)二極管VD1和VD4關(guān)斷而電容開始單獨向電阻放電時電壓的下降速度|dud /d(w t)| p下標(biāo)表示假設(shè)。3.3.1電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 1 1輸出電壓平均值輸出電壓平均值整流電壓平均值整流電壓平均值UdUd可根據(jù)前述波形及有關(guān)計算公式推可根據(jù)前述波形及有關(guān)計算公式推導(dǎo)得出，但推導(dǎo)繁瑣。導(dǎo)得出，但推導(dǎo)繁瑣?？蛰d時，空載時， 。重載時，重載時，UdUd逐漸趨近于逐漸