電力電子技術(shù)-Chapter5整流public2013

1、12345相控有源逆變電路相控有源逆變電路 PWM整流電路整流電路 同步整流電路同步整流電路 6概述概述 不控整流電路不控整流電路 相控整流電路相控整流電路基本內(nèi)容 凡能將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路統(tǒng)稱為整流電路，簡(jiǎn)稱為AC-DC。 整流電路是出現(xiàn)最早的電力電子電路，自20世紀(jì)20年代至今已經(jīng)歷了以下幾種類型：u旋轉(zhuǎn)式變流機(jī)組（交流電動(dòng)機(jī)-直流發(fā)電機(jī)組）u靜止式離子整流器和靜止式半導(dǎo)體整流器 整流電路有多種分類方法u按交流電源輸入相數(shù)來(lái)分類，可分為單相與多相整流電u按電路結(jié)構(gòu)來(lái)分類，可分為半波、全波與橋式整流電路u若按整流電路中使用的電力電子器件來(lái)劃分，可分為不控整流電路、相控電路、PWM整

2、流電路 5.1 概述概述 利用電力二極管的單相導(dǎo)電性可以十分簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)交流直流電力變換。 由于二極管整流電路輸出的直流電壓只與交流輸入電壓的大小有關(guān)，不能控制其數(shù)值，故稱為不控整流電路。5.2 不控整流電路不控整流電路t0223二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1截止VD1導(dǎo)通負(fù)載電壓udu20u2負(fù)載電流idu2/R0u2/R二極管端電壓uVD10u20負(fù)載電壓平均值Ud 電源變壓器副邊電壓有效值為U202245. 0)(dsin221UttU5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路圖5-1 單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載電路及波形 表5-1 單相半波不控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況不帶續(xù)流

3、二極管的單相半波整流電路帶阻感負(fù)載電路及波形 t0t1t12二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1導(dǎo)通 VD1截止負(fù)載電壓udu2u20負(fù)載電流id有有0二極管端電壓uVD100u25.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路表5-2 單相半波不控整流電路阻感負(fù)載時(shí)各區(qū)間各區(qū)間工作情況帶續(xù)流二極管的單相半波整流電路帶阻感負(fù)載電路及帶大電感負(fù)載電流波形波形 t02二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD1截止、VD2導(dǎo)通負(fù)載電壓udu20負(fù)載電流id穩(wěn)定直流整流二極管電流iVD1方波電流0續(xù)流二極管電流iVD20方波電流整流二極管端電壓uVD10u2續(xù)流二極管端電壓uVD2-|u2|05.2.1 單相不

4、控整流電路單相不控整流電路表5-3 單相半波不控整流電路大電感負(fù)載帶續(xù)流二極管時(shí)各區(qū)間工作情況 除阻感負(fù)載不帶續(xù)流二極管電路之外，半波整流負(fù)載電壓僅為交流電源的正半周電壓，從而使交流電源利用率偏低，且輸出脈動(dòng)大，因此使用范圍較窄。 若能經(jīng)過變換將交流電源的負(fù)半周電壓也得到利用，即獲得圖5-2a中的負(fù)載電壓波形，則負(fù)載電壓平均值Ud可提高1倍，從而使交流電源利用率成倍提高。 采用單相全波整流電路單相全波整流電路 5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載電路及波形 圖5-2a 單相全波整流電路負(fù)載電壓波形 單相全波整流電路圖5-2 單相全波整流電路及工作波形a)單相

5、全波整流電路負(fù)載電壓波形 b)單相全波整流電路 c)交流輸入正半周整流電路工作圖 d)交流輸入負(fù)半周整流電路工作圖 5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路t02二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD2導(dǎo)通、VD1截止ud|u2|u2|uVD1和uVD2uVD1=0，uVD2= -2|u2|uVD1= -2|u2|，uVD2=0負(fù)載電壓平均值Ud0229 . 0)(dsin21UttU5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路表5-4 單相全波整流電路各區(qū)間工作情況圖5-3 單相橋式整流電路圖5-2 單相全波整流電路 5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路222U單相全波整流電路

6、必須要有一個(gè)帶中心抽頭的變壓器，且二極管承受的最高電壓為 。為獲得全波整流電路的負(fù)載電壓波形，并克服全波整流電路的缺點(diǎn)，可采用橋式整流電路a)單相橋式整流電路 b)交流輸入正半周單相橋式整流電路工作圖 c)交流輸入負(fù)半周單相橋式整流電路工作圖 5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路t02二極管導(dǎo)通情況VD1和VD4導(dǎo)通、VD2和VD3截止VD2和VD3導(dǎo)通、VD1和VD4截止ud|u2|u2|uVDuVD1,4=0， uVD2,3= -|u2|uVD3=0， uVD1,4= -|u2|Ud0229 . 0)(dsin21UttU5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路表5-5 單相橋

7、式整流電路各區(qū)間工作情況 在單相輸入的AC-DC整流電路中，單相橋式整流電路應(yīng)用極為廣泛。 半波整流電路交流電源電流是單方向的，電源變壓器存在直流磁化現(xiàn)象，是半波整流電路的應(yīng)用不廣泛的主要原因之一。 而橋式和全波電路電源電流雙向流動(dòng)，使交流電源得到充分利用，也不存在電源變壓器直流磁化現(xiàn)象。5.2.1 單相不控整流電路單相不控整流電路 單相交流整流電路的功率通常限制在數(shù)個(gè)kW以下，因此要求更大功率直流電源的設(shè)備就需要利用三相交流電源和三相整流電路，其中應(yīng)用最廣泛的是三相橋式整流電路。 由于三相橋式整流電路多用于中、大功率場(chǎng)合，因此很少采用單個(gè)二極管進(jìn)行組合，而多采用三相整流模塊，如圖5-4a所示

8、。圖5-4 三相橋式整流電路 5.2.2 三相不控整流電路三相不控整流電路 整流模塊電路 共陰極組的3個(gè)二極管中陽(yáng)極所接交流電壓瞬時(shí)值最高的一個(gè)二極管導(dǎo)通 共陽(yáng)極組的3個(gè)二極管中陰極所接交流電壓瞬時(shí)值最低的一個(gè)二極管導(dǎo)通 即任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有1個(gè)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。圖5-4 三相橋式整流電路和負(fù)載電壓波形 5.2.2 三相不控整流電路三相不控整流電路 電路電壓波形時(shí)時(shí) 段段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的二極管VD1VD1VD3VD3VD5VD5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的二極管VD6VD2VD2VD4VD4VD6整流輸出電壓uduabuacubcubaucaucb整流電壓平均值Ud2

9、323234. 2)(dsin2331UttU 表5-6 三相橋式整流電路各區(qū)間工作情況 5.2.2 三相不控整流電路三相不控整流電路 將負(fù)載電壓ud波形中的一個(gè)周期分成6段，每段60，每段導(dǎo)通的二極管及輸出整流電壓的情況如表5-6所示。 交流電經(jīng)過二極管整流后多為方向單一的直流電，但是大小還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般不能直接給裝置供電。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。 濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓或電流中的波動(dòng)成分盡可能地減小，使其輸出接近恒定值的直流電。 常用的濾波電路有電容濾波電路、電感濾波電路和復(fù)式濾波電路。 5.2.3 整

10、流濾波電路整流濾波電路 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 1電容濾波電路電容濾波電路 將電容作為儲(chǔ)能元件,利用了電容兩端電壓不能突變的特點(diǎn)。 目前大量普及的微機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品中所采用的開關(guān)電源中，通常都是在單相橋式不控整流橋后面并聯(lián)一個(gè)較大容值的濾波電容以平滑其輸出直流電壓，如圖5-5a所示。圖5-5 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形圖5-5 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 在t=0時(shí)刻，交流電壓u2高于電容電壓ud，二極管VD1和VD4導(dǎo)通，交流電源開始向電容C充電，并為負(fù)載提供能量； 電容電壓逐步升高，當(dāng)整流橋輸入電壓低于

11、電容電壓時(shí)，二極管VD1和VD4關(guān)斷，此后電容C放電，為負(fù)載提供能量，直至二極管VD2和VD3導(dǎo)通；該過程周而復(fù)始。電路負(fù)載電壓波形 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 圖5-5 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形電路負(fù)載電壓波形2d2UU 負(fù)載固定的情況下，電容器C的容量越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。 空載時(shí)，由于電容C儲(chǔ)存的電荷無(wú)法釋放， 。重載時(shí)由于負(fù)載電阻值較小，Ud逐漸趨向于0.9U2。 顯然，電容C的容量越大，濾波效果越好，輸出波形越趨于平滑，輸出電壓Ud也越高。但是，當(dāng)電容容量達(dá)到一定值以后，再加大電容容量對(duì)提高濾波效果已無(wú)明顯作用。 5.2.3 整流濾波電路整流濾

12、波電路 2電感濾波電路電感濾波電路 電容濾波電路利用了電容兩端電壓不能突變的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電壓平滑。 電感濾波電路則是利用流進(jìn)電感中的電流不能突變的特點(diǎn)，使輸出電流平滑。 電感有電流平波作用。電感濾波電路及對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流波形如圖5-6所示。圖5-6 電感濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 對(duì)于負(fù)載而言，采用大電容濾波的整流電路相當(dāng)于直流電壓源，而采用大電感濾波的整流電路相當(dāng)于直流電流源。 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 3復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波電路 復(fù)式濾波器的組成。 圖5-7所示是由電感與電容組成的2階LC濾波器，其濾波效果比單一電容所構(gòu)成的一階濾

13、波器的濾波效果有顯著提高 ，適用于負(fù)載電流較大、要求紋波很小的場(chǎng)合。但是由于電感體積和重量相對(duì)較大（高頻時(shí)可減?。?，成本也較高，一般情況下使用得不多。圖5-7 電感和電容組成的復(fù)式濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形 5.2.3 整流濾波電路整流濾波電路 在上述3種形式的濾波電路中，電容濾波電路的應(yīng)用相對(duì)較多 。 注意注意：在電容濾波電路中，當(dāng)電路接入電網(wǎng)時(shí)瞬間，電容的充電過程會(huì)導(dǎo)致電流浪涌，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要考慮整流橋的抗浪涌能力。 也可采用圖5-8所示的抗浪涌電路，也稱作軟起電路。圖5-8 單相橋式不可控整流電路的抗浪涌電路 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 1

14、倍壓不控整流電路 世界各國(guó)的市電電壓（單相電壓）并不完全一樣，有的單相電壓有效值為110V，有的為220V（或230V），如我國(guó)的市電電壓標(biāo)準(zhǔn)為220V。為適應(yīng)兩種不同交流電壓如110V和220V的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)兩種輸入電源的轉(zhuǎn)換，可采用圖5-9所示的倍壓整流技術(shù)。 圖5-9 倍壓不可控整流電路 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 兩種輸入交流電壓的轉(zhuǎn)換由開關(guān)S來(lái)完成。 當(dāng)輸入220V交流電壓時(shí)，開關(guān)S斷開，此時(shí)，由二極管VD1VD4組成的全橋整流電路對(duì)220V交流電壓進(jìn)行整流，若輸出濾波電容容量足夠大，則整流電路輸出負(fù)載兩端的直流電壓ud 。 當(dāng)輸入電壓為110V交流電壓時(shí)

15、，開關(guān)S閉合：在輸入交流電壓正半周，110V交流電壓通過VD1、C1進(jìn)行半波整流，若輸出濾波電容C1容量足夠大，則C1上輸出的直流電壓ud1 ；2V2202V110 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 而在輸入交流電壓負(fù)半周，110V交流電壓通過VD2、C2進(jìn)行半波整流，若輸出濾波電容C2容量足夠大，則 C2上 輸 出 的 直 流 電 壓 ud2 。 顯然，在輸入電壓為110V交流電壓時(shí)，若開關(guān)S閉合，此時(shí)整流電路輸出負(fù)載兩端的直流電壓應(yīng)為ud2+ud2 =ud 。 S閉合時(shí)的電流被稱為二倍壓整流。還有多倍壓整流電路，其基本原理與二倍壓整流一樣。2V1102V220 2倍

16、流不控整流電路 出于電隔離和電壓匹配的需要，在DC/DC變換中常采用間接變換方案，即含有DC-AC-DC的直流變換電路。其輸出端整流電路屬于高頻整流電路，輸出為正負(fù)對(duì)稱的方波。 當(dāng)輸出為低壓大電流時(shí)，傳統(tǒng)的橋式整流電路中存在兩個(gè)二極管壓降，二極管的導(dǎo)通損耗會(huì)大大降低電路的效率；而全波整流電路雖然只需要2個(gè)二極管，損耗小，但變壓器二次側(cè)繞組有中心抽頭，給高頻變壓器的繞制帶來(lái)困難。 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 倍流整流電路變壓器二次側(cè)匝數(shù)與全波整流電路相等，比全橋電路多一倍，但不用中心抽頭，電路中只有兩個(gè)二極管

17、，繞組中的電流iT只是輸出電流iL的一半。換句話說(shuō)，輸出電流iL是繞組電流iT的兩倍，這也是倍流整流電路得名的由來(lái)。圖5-10 倍流整流電路 與全波整流電路相比，倍流整流電路中的整流二極管電壓定額不變，流過的電流數(shù)值少一半。雖然用了兩個(gè)濾波電感，但由于流過的電流只為負(fù)載電流的一半，故電感量可小一些，繞制電感的導(dǎo)線可細(xì)一些，因此電感體積縮小不少，兩個(gè)電感的體積和重量與全波整流電路的濾波電感差不多。 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 圖5-10 倍流整流電路 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 t0t1段，電源電壓uT處于正半周，二極管VD1截止，VD

18、2正偏導(dǎo)通，iL1由電源經(jīng)L1、VD2和負(fù)載R流過，為負(fù)載R提供能量，同時(shí)L1儲(chǔ)能，因此該段被稱為L(zhǎng)1儲(chǔ)能期。 而L2經(jīng)VD2釋放能量給R，iL1和iL2流動(dòng)方向如圖c所示，iL=iL1+iL22iL1。c） 圖5-10 倍流整流電路 t2t3段，電源電壓uT處于負(fù)半周，二極管VD1正偏導(dǎo)通，VD2截止，iL2由電源經(jīng)L2、VD1和負(fù)載R流過，為負(fù)載R提供能量，同時(shí)L2儲(chǔ)能，而L1經(jīng)VD1釋放能量給R，因此該段被稱為L(zhǎng)1放能期。 iL1和iL2流動(dòng)方向如圖d所示，iL=iL1+iL22iL1。 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 d） t1t2段和t3t4，電源電壓uT=

19、0，L1和L2分別通過VD1和VD2續(xù)流，為R提供能量，該段被稱為L(zhǎng)1L2放能區(qū)。 iL1和iL2流動(dòng)方向如圖e所示，iL=iL1+iL22iL1。 5.2.4 倍壓、倍流不控整流電路倍壓、倍流不控整流電路 e） 若將不控整流電路中的整流二極管換成晶閘管或GTR等全控器件，則整流電路就成為可控整流電路。 其中以晶閘管為整流器件的相控整流電路是經(jīng)典的可控整流電路，該整流電路有多種形式，其負(fù)載有電阻負(fù)載、阻感負(fù)載和反電勢(shì)負(fù)載等，負(fù)載的性質(zhì)不同，晶閘管整流電路的工作情況也不一樣，但它們都基于一個(gè)工作原理移相控制技術(shù)。 5.3 相控整流電路相控整流電路 5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 在分析晶閘

20、管可控整流電路時(shí)，為便于分析，認(rèn)為晶閘管為理想開關(guān)元件，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)管壓降為零，關(guān)斷時(shí)漏電流為零，且認(rèn)為晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷瞬時(shí)完成。 將圖5-1中的二極管換成晶閘管即組成單相半波相控整流電路，但該電路輸出脈動(dòng)大，且易造成電源變壓器鐵心直流磁化，實(shí)際上很少采用。RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udid 將單相橋式不控整流電路中的二極管換成晶閘管，即構(gòu)成單相橋式相控整流電路，如圖5-11a所示。VT1VT4組成可控整流橋，由整流變壓器T供電，u1為變壓器一次側(cè)電壓，變壓器二次側(cè)出線連接在橋臂的中點(diǎn)a、b端上，變壓器二次側(cè)電壓，R為純負(fù)載電阻。5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù)

21、在u2的正半周，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，負(fù)載電流id為零，負(fù)載電壓ud也為零，假設(shè)各晶閘管漏電阻相等，則VT1和VT4各分擔(dān)u2/2的正向電壓，VT2和VT3各分擔(dān)u2/2的反向電壓。在t=時(shí)刻，給VT1和VT4施加觸發(fā)脈沖uG，此時(shí)VT1和VT4承受正壓而導(dǎo)通，ud=u2；VT2和VT3承受u2的反向電壓，id=u2/R；圖5-11 帶電阻負(fù)載的單相 橋式相控整流電路和波形5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 當(dāng)u2過零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷，而此時(shí)VT2和VT3尚無(wú)觸發(fā)脈沖，處于截止?fàn)顟B(tài)，VT2和VT3各分擔(dān)u2/2的正向電壓，VT1和VT4各

22、分擔(dān)u2/2的反向電壓，ud=0。 在u2的負(fù)半周，在t=+時(shí)刻給VT2和VT3施加觸發(fā)脈沖，VT2和VT3導(dǎo)通，ud=-u2=|u2|；VT1和VT4承受u2的反向電壓；當(dāng)u2進(jìn)入正半周時(shí)，VT2和VT3關(guān)斷。 圖5-11 帶電阻負(fù)載的單相 橋式相控整流電路和波形5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 觸發(fā)角也可稱作控制角，指從晶閘管開始承受正向電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度。晶閘管可控整流電路是通過控制觸發(fā)角的大小，即控制觸發(fā)脈沖起始相位來(lái)控制輸出電壓大小，故稱為相控電路。 導(dǎo)通角 指晶閘管在一個(gè)周期中處于通態(tài)的電角度，圖5-11中4個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角均為-。幾個(gè)重要概念：5.3.1 移移相控

23、制技術(shù)相控制技術(shù) 移相 改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變觸發(fā)角的大小，稱為移相。通過改變觸發(fā)角的大小，可使整流平均電壓ud發(fā)生變化的控制方式稱為移相控制。改變觸發(fā)角使整流電壓平均值從最大值降到零，此時(shí)角對(duì)應(yīng)的變化范圍稱為移相范圍，如單相橋式相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍為180。 同步 使觸發(fā)脈沖與相控整流電路的電源電壓之間保持頻率和相位的協(xié)調(diào)關(guān)系稱為同步，同步是相控電路正常工作必不可少的條件。 換流 在相控整流電路中，一路晶閘管導(dǎo)通變換為另一路晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換流，也稱換相。5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) t0+ +2晶閘管導(dǎo)通情況VT1,4截止VT2,3截止VT1,4導(dǎo)通VT

24、2,3截止VT1,4截止VT2,3截止VT1,4截止VT2,3導(dǎo)通ud0|u2|0|u2|id0|u2|/R0|u2|/RuVTuVT1,4=1/2|u2|uVT2,3= -1/2|u2|uVT1,4=0uVT2,3= -|u2|uVT1,4= -1/2|u2|uVT2,3=1/2|u2|uVT1,4= -|u2|uVT2,3=0Ud 負(fù)載電流平均值IdUd/R晶閘管的電流平均值IdT （晶閘管VT1、VT4 和VT2、VT3輪流導(dǎo)通，則流過晶閘管的電流平均值為負(fù)載電流平均值的一半）變壓器二次電流有效值I2 負(fù)載電流有效值I與I2相同流過晶閘管的電流有效值IT2sin21)(d)sin2(12

25、22RUttRU2sin212)(d)sin2(21222RUttRU2cos145. 0212dRUI2222cos19 . 0)cos1 (2)(dsin21UUttU表5-7 單相橋式相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，通過前面分析單相半波整不控流電路帶感性負(fù)載的工作狀態(tài)可知，由于電感有阻止電流變化的作用，電流變化時(shí)電感L兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)eL與電源電壓u2疊加，使得在交流輸入電壓u2過零變負(fù)后，晶閘管仍然在一段時(shí)間內(nèi)承受正壓而導(dǎo)通，這會(huì)造成負(fù)載電壓ud在會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。 為便于分析，假設(shè)負(fù)載電感很大，即LR，并且電路已處于穩(wěn)態(tài)，則負(fù)

26、載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。 圖5-12 帶阻感負(fù)載的單相橋式相控整流電路和波形 5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 圖5-12 帶阻感負(fù)載的單相橋式相控整流電路和波形 22U 在u2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id而不關(guān)斷；至t=+時(shí)刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，則兩管導(dǎo)通，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，實(shí)現(xiàn)換流。 由于電感很大，流過晶閘管的電流近似為定值Id，則每個(gè)晶閘管連續(xù)導(dǎo)通180，即導(dǎo)通角為180。通過晶閘管VT1和VT4

27、兩端的電壓波形可以看出，晶閘管可能承受的最大正、反向電壓均為 ，這是因?yàn)榇箅姼胸?fù)載時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，不存在4個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通的情況。5.3.1 移移相控制技術(shù)相控制技術(shù) 222cos9 . 0cos22)( dsin21UUttUt+2+2+3+晶閘管導(dǎo)通情況VT1,4導(dǎo)通VT2,3截止VT1,4截止VT2,3導(dǎo)通VT1,4導(dǎo)通VT2,3截止ud|u2|u2|u2|uVTuVT1,4=0，uVT2,3= -|u2|uVT1,4= -|u2|，uVT2,3=0uVT1,4=0，uVT2,3= -|u2|Ud id幅值為Id=Ud/R的定值電流表5-8 單相橋式相控整流電路大電感負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情

28、況5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 單相可控整流電路元件少，線路簡(jiǎn)單，但其輸出電壓的脈動(dòng)較大，同時(shí)由于單相供電，引起三相電網(wǎng)不平衡，故適用于小容量設(shè)備。當(dāng)容量較大，要求輸出電壓脈動(dòng)較小，則多采用三相可控整流電路。三相可控整流電路有三相半波、三相橋等多種形式。其中三相半波可控電路是多相整流電路的基礎(chǔ)，其它電路可以看作三相半波可控電路不同形式的組合。 5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-13 帶電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及=0的工作波形 為得到零線，變壓器二次側(cè)要接成星形，而一次側(cè)接成三角形，為3次諧波電流提供通路，減少3次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響

29、。三個(gè)晶閘管陰極連接在一起，陽(yáng)極分別接入a、b、c三相電源，這種接法稱為共陰極接法。1三相半波共陰極相控整流電路帶電阻性負(fù)載5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-13 帶電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及=0的工作波形 若將電路中的晶閘管VT1VT3換作二極管VD1VD3，該電路即成為三相半波不可控整流電路，則相電壓最大的一相所對(duì)應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓。在一個(gè)周期中，在t1-t2期間，VD1導(dǎo)通，ud=ua；t2-t3期間，VD2導(dǎo)通，ud=ub；t3-t4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc，每相晶閘管的導(dǎo)通角均為1

30、20。5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-13 帶電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及=0的工作波形 在相電壓的交點(diǎn)t1、t2、t3、t4處，電流從一個(gè)二極管轉(zhuǎn)移到另一個(gè)二極管，定義二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)。對(duì)三相半波整流電路而言，自然換相點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角的起點(diǎn)，即=0。這是三相電路和單相電路的一個(gè)區(qū)別，單相相控整流電路的自然換相點(diǎn)是變壓器二次電壓的過零點(diǎn)，而三相相控整流電路的自然換相點(diǎn)是相電壓的交點(diǎn)。 相鄰的觸發(fā)脈沖應(yīng)間隔120，與晶閘管的導(dǎo)通角相對(duì)應(yīng)，晶閘管VT1兩端的電壓波形，由3段組成；第1段是VT1導(dǎo)通期間

31、，uVT1為晶閘管導(dǎo)通管壓降，近似為0；第2段是VT2導(dǎo)通期間，uVT1=ua-ub=uab，為線電壓；第3段是VT3導(dǎo)通期間，uVT1=ua-uc=uac。其它兩管的電壓波形形狀相同，相位依次滯后120。 5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-13 帶電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及=0的工作波形5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-14 三相半波相控整流電路帶電阻負(fù)載=30和=60的工作波形 增大值，將脈沖后移，整流電路的工作波形相應(yīng)地發(fā)生變化。在t1時(shí)刻之后，ubua，此時(shí)VT2開始承受正壓，但由于沒有觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通，VT1仍然導(dǎo)通

32、。直到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)，VT2導(dǎo)通，VT1承受反壓而關(guān)斷。從輸出電壓和電流的波形來(lái)看，晶閘管的導(dǎo)通角仍為120，但這時(shí)負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)。與 =0 時(shí)相比，晶閘管承受的電壓中出現(xiàn)了正的部分。5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-14 三相半波相控整流電路帶電阻負(fù)載=30和=60的工作波形 若30，則當(dāng)相電壓過零變負(fù)時(shí)，該相晶閘管關(guān)斷。而此時(shí)下一相晶閘管雖承受正壓，但因無(wú)觸發(fā)脈沖而不導(dǎo)通，負(fù)載電壓和電流均為零，直到下一相晶閘管的觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止，這會(huì)導(dǎo)致負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120。圖5-14b為 =60時(shí)的波形，此時(shí)晶閘管導(dǎo)通角為90。5.3.2 三相半

33、波相控整流電路三相半波相控整流電路 由于電流斷續(xù)，晶閘管承受電壓情況較為復(fù)雜。 0t1段，VT1截止，VT3導(dǎo)通，則uVT1=uac； t1t2段，c相電壓過零變負(fù)，VT3截止，VT1承受正壓，由于沒有觸發(fā)信號(hào)不導(dǎo)通，則uVT1=ua； t2t3段，VT1導(dǎo)通，則uVT1=0； t3t4段，a相電壓過零變負(fù)，VT1截止，VT2承受正壓，但由于沒有觸發(fā)信號(hào)不導(dǎo)通，則uVT1=ua； t4t5段，VT2導(dǎo)通，則uVT1= uab； t5t6段，b相電壓過零變負(fù)，VT2截止，VT3承受正壓，但由于沒有觸發(fā)信號(hào)不導(dǎo)通，則uVT1=ua； t6t7段，VT3導(dǎo)通，則uVT1=uac；若繼續(xù)增大，整流電壓

34、ud越來(lái)越小， =150時(shí)，整流電壓ud輸出為零。故電阻負(fù)載時(shí)，三相半波可控整流電路的移相范圍為150。晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次線電壓峰值，即，而晶閘管可能承受的最大正向電壓為變壓器二次相電壓峰值，即 需要注意的是：在圖5-13和5-14中，t=0是a相電壓從負(fù)半周到正半周的過零點(diǎn)，當(dāng)觸發(fā)角=0時(shí)，t=/6。 . 5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路 圖5-14 三相半波相控整流電路帶電阻負(fù)載=30和=60的工作波形 22UUFM5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路cos17. 1cos263)(sin2321226562UUttdUt+/6+5/6

35、+5/6+3/2+3/2+13/6晶閘管導(dǎo)通情況VT1導(dǎo)通，VT2,3截止VT2導(dǎo)通，VT1,3截止VT3導(dǎo)通，VT1,2截止uduaubucuVT10uabuaci VT1ua/ R00Ud 負(fù)載電流平均值IdUd/R晶閘管的電流平均值IdT(1/3)Id表5-9 三相半波共陰極相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況（30）5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路)6cos(1223)(sin2321262UttdUt+/6+5/6+5/65/35/3+3/2+3/27/37/3+13/6晶閘管導(dǎo)通情況VT1導(dǎo)通VT2,3截止VT1,2,3截止VT2導(dǎo)通VT1,3截止VT1,2,3

36、截止VT3導(dǎo)通VT1,2截止VT1,2,3截止udua0ub0uc0uVT10uauabuauacuaiVT1ua/R00000Ud 表5-10 三相半波共陰極相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況（30）5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路圖5-15 帶阻感負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及 =60的工作波形 為便于分析，假設(shè)電感極大，且電路已工作在穩(wěn)態(tài)，因此負(fù)載電流id的波形基本是平直的。30時(shí)，負(fù)載電壓ud波形與電阻負(fù)載時(shí)相同； 而30時(shí)，當(dāng)某相電壓過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用，電流不會(huì)降到零，因此該相晶閘管仍然導(dǎo)通，直到下一相晶閘管觸發(fā)脈沖的到來(lái)，才發(fā)生換流。 2三相半

37、波共陰極相控整流電路帶阻感性負(fù)載5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路圖5-15 帶阻感負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及 =60的工作波形 22RMFM45. 26UUUUVT2導(dǎo)通時(shí)，VT1承受反壓而關(guān)斷。同理當(dāng)VT3導(dǎo)通時(shí)，VT2承受反壓而關(guān)斷。這種情況下，負(fù)載電壓波形中會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，隨著的增大，負(fù)載電壓波形中負(fù)的部分將增加，到當(dāng)=90時(shí)，負(fù)載電壓ud波形中正負(fù)面積相等，負(fù)載電壓平均值Ud為零，即大電感負(fù)載時(shí)三相半波相控整流電路的移相范圍為90。晶閘管可能承受的最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值，即5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路cos17

38、.1)(sin232126562UttdUdd577.031IIt+/6+5/6+5/6+3/2+3/2+13/6晶閘管導(dǎo)通情況VT1導(dǎo)通，VT2,3截止VT2導(dǎo)通，VT1,3截止VT3導(dǎo)通，VT1,2截止uduaubucuVT10uabuacUd i d幅值為Id= Ud/R的定值電流晶閘管電流的有效值IVT表5-11 三相半波共陰極相控整流電路大電感負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況 當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞時(shí)，負(fù)載可看成是一個(gè)直流電壓源，對(duì)于整流電路而言，它們就是反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。 圖5-16為三相半波共陰極相控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載的電路和工作波形。設(shè)反電動(dòng)勢(shì)為E，若在時(shí)觸發(fā)晶閘管VT1，由

39、于此時(shí)uaE，VT1承受反壓不能導(dǎo)通。在時(shí)，uaE，則VT1承受正壓可以導(dǎo)通。因此稱為最小導(dǎo)電角。5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路圖5-16 帶反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及工作波形 3三相半波共陰極相控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路圖5-16 帶反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載的三相半波相控整流電路共陰極接法及工作波形 REUIdd另外在t1時(shí)，由于uaE，VT1承受反壓而關(guān)斷，此時(shí)VT2尚未導(dǎo)通，id=0，而ud=E。不難看出，在角相同時(shí)，該電路整流輸出電壓平均值比帶電阻負(fù)載時(shí)大。若電路帶有足夠大的電感時(shí)負(fù)載電流id連續(xù)，

40、其負(fù)載電壓ud波形連續(xù)，與該電路帶大電感負(fù)載時(shí)的負(fù)載電壓ud波形相同。負(fù)載電流id仍近似為水平直線，但幅值即整流輸出電流的平均值為5.3.2 三相半波相控整流電路三相半波相控整流電路圖5-17 三相半波共陽(yáng)極相控整流電路及負(fù)載電壓波形 將三個(gè)晶閘管的陽(yáng)極連在一起，其陰極分別接變壓器的三個(gè)繞組，變壓器的零線作為輸出電壓的正端，晶閘管共陽(yáng)極端作為輸出電壓的負(fù)端。 與共陰極電路不同的是，由于電路采用共陽(yáng)極接法，各晶閘管只能在相電壓為負(fù)時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通，換流總是從電位較高的相換到電位較低的相。自然換相點(diǎn)為三相電壓負(fù)半波的交點(diǎn)，負(fù)載電壓ud為負(fù)值。4三相半波共陽(yáng)極相控整流電路5.3.2 三相半波相控整流電路三

41、相半波相控整流電路 三相半波相控整流電路晶閘管元件少，只需三套觸發(fā)裝置，控制比較容易，但缺點(diǎn)也很明顯： 1）變壓器每相繞組只有1/3周期流過電流，變壓器利用率低； 2）變壓器二次側(cè)的電流為單方向，易造成變壓器鐵心直流磁化。而且在三鐵心變壓器中，三相直流勵(lì)磁方向相同，磁通互相抵制，在鐵芯中無(wú)法形成通路，只能從空氣隙或外殼中通過，產(chǎn)生較大的漏磁通，引起附加損耗。若不用整流變壓器，將三相半波相控整流電路直接接入電網(wǎng)，直流分量會(huì)流入電網(wǎng)，除引起電網(wǎng)額外損耗外，還會(huì)增大零線電流，則必須加大零線截面積。因此三相半波可控整流電路一般用于中、小容量設(shè)備。5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 在

42、三相半波共陰極整流電路中相繞組流過的電流均為正向，而三相半波共陽(yáng)極整流電路中相繞組流過的電流均為負(fù)向。為克服直流磁化現(xiàn)象，將三相半波共陰極相控整流電路和三相半波共陽(yáng)極相控整流電路串聯(lián)，如圖a。圖5-18 帶電阻負(fù)載的三相橋式相控整流電路及 =0的工作波形 如果兩組電路負(fù)載對(duì)稱，觸發(fā)角相同，則它們輸出電流的平均值Id1與Id2相等，則在變壓器繞組中一個(gè)周期流過的正、反向電流的平均值相等，直流磁勢(shì)相互抵消，且能提高變壓器利用率。由于此時(shí)零線流過的電流為0，即去掉零線也不會(huì)影響電路工作，即構(gòu)成如5-18b所示的三相橋式相控整流電路。VT1，VT3，VT5組成共陰極組，VT4，VT6，VT2組成共陽(yáng)極

43、組。5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路圖5-18 帶電阻負(fù)載的三相橋式相控整流電路及 =0的工作波形5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 觸發(fā)角的起點(diǎn)，仍然是從自然換相點(diǎn)開始計(jì)算，注意正負(fù)方向均有自然換相點(diǎn)。同三相不控橋式整流電路相同，負(fù)載電壓ud為變壓器二次側(cè)線電壓u2L的包絡(luò)線。將流過VT1的電流波形順延180即可獲得流過VT4的電流波形，與同一橋臂的兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通角相差180相對(duì)應(yīng)；而相繞組電流波形為該相共陰極和共陽(yáng)極晶閘管電流波形的疊加，如ia的電流波形為iVT1和iVT4（反向）的疊加。1三相橋式相控整流電路帶電阻性負(fù)載=60是三相橋式相控整流電路電

44、阻性負(fù)載電壓ud波形連續(xù)與斷續(xù)的臨界點(diǎn)。5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路圖5-19 三相橋式相控整流電路帶電阻負(fù)載 =30和 =60的工作波形a) =30 b) =605.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路cos34.2)(dsin63123232dUttUUt+/6+/2+/2+5/6+5/6+7/6+7/6+3/2+3/2+11/6+11/6+13/6晶閘管導(dǎo)通情況VT1,6導(dǎo)通其它截止VT1,2導(dǎo)通其它截止VT3,2導(dǎo)通其它截止VT3,4導(dǎo)通其它截止VT5,4導(dǎo)通其它截止VT5,6導(dǎo)通其它截止uduabuacubcubaucaucbuVT100uabua

45、buacuacUd三相橋式整流電路中負(fù)載電壓為線電壓的包絡(luò)線，=0對(duì)應(yīng)于相電壓/6，對(duì)應(yīng)到線電壓則為/3。表5-12 三相橋式相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況（60） 圖5-20a是=90時(shí)電阻負(fù)載情況下的工作波形。電阻負(fù)載時(shí)，當(dāng)60時(shí)，ud波形不再連續(xù)， 若繼續(xù)增大，到120時(shí)，Ud為0，因此電阻負(fù)載時(shí)三相橋式相控整流電路的移相范圍為120。圖5-20a中，在t1時(shí)刻，uab過零，則VT1和VT6由通態(tài)轉(zhuǎn)為關(guān)斷。到t2時(shí)刻，應(yīng)給VT2觸發(fā)脈沖，若VT1此時(shí)無(wú)觸發(fā)脈沖不能導(dǎo)通，則沒有電流流過，即VT2也無(wú)法導(dǎo)通。 5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路圖5-20 三相橋式相控

46、整流電路電阻負(fù)載=90的負(fù)載電壓波形和觸發(fā)脈沖波形a)=90負(fù)載電壓波形 b)寬脈沖觸發(fā)波形 c)雙窄脈沖觸發(fā)波形)3cos(134. 2)(dsin63232dUttUU5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 為保證同時(shí)2個(gè)晶閘管都能導(dǎo)通，觸發(fā)時(shí)可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)（觸發(fā)脈沖寬度大于60而小于120，一般取80100），如圖5-20b所示 另一種是雙脈沖觸發(fā)，即用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，在ud的六個(gè)時(shí)間段，給應(yīng)該導(dǎo)通的晶閘管都提供觸發(fā)脈沖，而不管其原來(lái)是否導(dǎo)通，所以每隔60就需要提供兩個(gè)觸發(fā)脈沖。實(shí)際提供脈沖的順序?yàn)椋?,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1

47、,2如圖5-20c所示。圖5-20 三相橋式相控整流電路電阻負(fù)載=90的負(fù)載電壓波形和觸發(fā)脈沖波形a)=90負(fù)載電壓波形 b)寬脈沖觸發(fā)波形 c)雙窄脈沖觸發(fā)波形三相橋式相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)晶閘管承受的最大反壓為變壓器二次線電壓峰值，即，而晶閘管可能承受的最大正壓則要根據(jù)負(fù)載電流是否連續(xù)進(jìn)行分析。以晶閘管VT1為例，在VT1導(dǎo)通之前，VT5和VT6導(dǎo)通，負(fù)載電壓ud=ucb，VT1承受的電壓為uac，在圖5-19b中t1時(shí)刻（=60 時(shí)的觸發(fā)時(shí)刻），ucb過零，若60 ，則此時(shí)VT1沒有觸發(fā)脈沖不導(dǎo)通，即所有晶閘管均不導(dǎo)通，在t1t2段，uac電壓最高，則VT1與VT2共同承擔(dān)uac，直到V

48、T1和VT6導(dǎo)通。因此三相橋式相控整流電路電阻負(fù)載時(shí)晶閘管VT1可能承受的最大正壓就出現(xiàn)t1時(shí)刻，即5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路22FM2233sin32UUU22RM45. 26UUU5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 阻感負(fù)載時(shí)，當(dāng)60 時(shí)ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。由于電感的作用，使得負(fù)載電流id波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流id的波形可近似為一條水平線。 當(dāng)60 時(shí)，電感性負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同，電阻負(fù)載時(shí)ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分，而

49、電感性負(fù)載時(shí)，由于電感的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 2三相橋式相控整流電路帶阻感性負(fù)載在90 時(shí)，ud波形上下對(duì)稱，平均值為零。因此帶電感性負(fù)載時(shí)，三相橋式相控整流電路的移相范圍為90 。由于大電感負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管承受的最大正、反壓均為變壓器二次線電壓峰值，即由于負(fù)載電流連續(xù)，5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路圖5-21 三相橋式相控整流電路阻感負(fù)載 =90 的工作波形22RMFM45. 26UUUU cos34.22dUU5.3.3 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 三相橋式全控整流電路可等效為兩個(gè)三相半波可控整流電路相的串聯(lián)，采用相同的觸發(fā)角，三相橋式相控

50、整流電路的整流輸出的平均電壓Ud數(shù)值是三相半波可控整流電路的2倍。因此在輸出整流電壓相同的情況下，三相橋式整流電路晶閘管的電壓額定值可比三相半波整流電路的晶閘管低一半。5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路 在晶閘管單相橋整流電路中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，實(shí)際上若為了對(duì)每個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需1個(gè)晶閘管就可以了，另1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡(jiǎn)化觸發(fā)電路。如此即成為單相橋式半控整流電路，如圖5-22a所示。 當(dāng)負(fù)載為電阻性負(fù)載時(shí)，晶閘管單相半控橋與晶閘管單相全控橋工作過程和波形完全一致。圖5-22 單相橋式半控整流電路帶阻感負(fù)載的電路和波形 在u2電壓正半周、觸發(fā)角為時(shí)，觸發(fā)

51、VT1，VT1和VD4導(dǎo)通。當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但因a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)電位，使得VD2正偏導(dǎo)通，而VD4反偏截止，電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD2，電流id不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。此時(shí)整流橋輸出電壓為VT1和VD2的正向壓降，接近于零，所以整流輸出電壓ud沒有負(fù)半波。這種現(xiàn)象被稱為自然續(xù)流，在這點(diǎn)上，晶閘管半控橋與晶閘管全控橋是不同的。 5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路圖5-22 單相橋式半控整流電路帶阻感負(fù)載的電路和波形 在u2電壓負(fù)半周，具有與正半周相似的特性，觸發(fā)角時(shí)觸發(fā)VT3，VT3和VD2導(dǎo)通，u2過零變正時(shí)電流id經(jīng)V

52、T3和VD4自然續(xù)流。 綜上所述，晶閘管單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)的工作特點(diǎn)是：晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻換流，二極管在電源電壓過零時(shí)換流；由于自然續(xù)流的作用，整流輸出電壓的波形與晶閘管全控橋整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)相同，移相范圍為0180，流過晶閘管和二極管的電流都是寬度為的方波，交流側(cè)電流為正負(fù)對(duì)稱的交變方波。5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路圖5-22 單相橋式半控整流電路帶阻感負(fù)載的電路和波形5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路表5-13 單相橋式半控整流電路大電感負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況t+22+2晶閘管導(dǎo)通情況VT1導(dǎo)通，VT3截止VT1截止，VT3導(dǎo)通二極管導(dǎo)通情況VD

53、2截止，VD4導(dǎo)通VD2導(dǎo)通，VD4截止VD2導(dǎo)通，VD4截止VD2截止，VD4導(dǎo)通 晶閘管單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)雖然本身具有自然續(xù)流能力，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，當(dāng)角突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，即半周期ud為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定，角失去控制作用，稱為失控。為避免失控，帶電感性負(fù)載的半控橋式整流電路需另加續(xù)流二極管，如圖5-23a所示。5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路圖5-23 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，帶阻感負(fù)載的電路和波形 5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路 有續(xù)流二極管VD

54、R時(shí)，當(dāng)u2電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)VDR完成續(xù)流，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時(shí)，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，也有利于降低損耗。圖5-23 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，帶阻感負(fù)載的電路和波形 5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路表5-13單相橋式半控整流電路大電感負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況（有續(xù)流二極管） t+22+2晶閘管導(dǎo)通情況VT1導(dǎo)通，VT3截止VT1截止，VT3截止VT1截止，VT3導(dǎo)通VT1截止，VT3截止二極管導(dǎo)通情況VD2截止，VD4導(dǎo)通，VDR截止VD2截止，VD4截止，VDR導(dǎo)通VD2導(dǎo)通，VD4截止，VDR截止VD2截止，

55、VD4截止，VDR導(dǎo)通5.3.4 橋式半控整流電路橋式半控整流電路 單相橋式半控整流電路還有另一種接法，即保留VT1和VT2，VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管，續(xù)流由VD3和VD4來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路和工作波形如圖5-24所示。圖5-24 單相橋式半控整流另一種接法的電路和波形a)電路 b)波形 與圖5-23單相橋式半控整流電路相比，圖5-24電路的晶閘管連接方式使得晶閘管觸發(fā)電路需要隔離。5.3.5 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 在前面分析整流電路時(shí)，都忽略了整流變壓器漏感的影響，認(rèn)為晶閘管的換相是瞬時(shí)完成的。實(shí)際上由于變壓器存在漏感，在換相時(shí)

56、，電感對(duì)電流的變化起阻礙作用，電流不能突變，使得實(shí)際換相過程不能瞬時(shí)完成。 整流變壓器漏感可用一個(gè)集中的電感LB表示，并將其折算到變壓器二次側(cè)。以三相半波電路為例來(lái)分析變壓器漏感對(duì)換相影響。 5.3.5 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 假設(shè)負(fù)載電感L很大，則負(fù)載電流id為幅值恒定的直流電流Id 。 從VT1換相至VT2的過程中，因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變，于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路，兩相之間的電位差瞬時(shí)值是ub-ua，電位差在兩相回路中產(chǎn)生一個(gè)假想的短路環(huán)流ik，如圖中虛線所示（實(shí)際上每相晶閘管都是單向?qū)щ姷?，相?dāng)于在原有的電流上

57、迭加一個(gè)ik，ik與換相前每個(gè)晶閘管初始電流之和是換相過程中流過晶閘管的實(shí)際電流）。 圖5-25 考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)換相波形a)等效電路 b)換相波形5.3.5 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 由于兩相都有電感LB，所以ib=ik是逐漸增大的，而a相電流ia=Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷,換相過程結(jié)束。換相過程持續(xù)的時(shí)間用電角度表示，稱為換相重疊角。 換相過程中，整流輸出電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。圖5-25 考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)換相波形

58、a)等效電路 b)換相波形5.3.5 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud的波形出現(xiàn)一個(gè)明顯的缺口，少了圖中陰影的面積，使得ud平均值降低，這塊面積是負(fù)載電流id換相引起的，稱為換相壓降，用Ud來(lái)表示。其換相壓降相當(dāng)于陰影部分的電壓降在一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)的平均值 。 圖5-25 考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)換相波形a)等效電路 b)換相波形5.3.5 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響 表5-15 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算電路形式電路形式單相全波單相全波單相全控橋單相全控橋三相半波三相半波

59、三相全控橋三相全控橋m m脈波整流電路脈波整流電路dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2 UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd由表5-15可知，與Id和XB的值成正比，這是因?yàn)橹丿B角的產(chǎn)生是由于換相期間變壓器漏感儲(chǔ)存了電磁能量而引起的，Id和XB越大，變壓器儲(chǔ)存的能量越大，釋放的時(shí)間越長(zhǎng)，越大。當(dāng)90時(shí)，越大，越小，這是因?yàn)樵酱螅噜徬嗟南嚯妷翰钪翟酱?，兩相重疊導(dǎo)電時(shí)dik/dt越大，即能量要釋放得快。變壓器漏感有利于限制短路電流，使得電流變化比較平緩，對(duì)限制晶閘管的di/dt有利。但由于漏感的存在，使得換相期間

60、兩相相當(dāng)于短路，若整流裝置容量很大，則換相瞬間會(huì)使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，造成電網(wǎng)波形畸變，成為干擾源，影響本身和電網(wǎng)上其它設(shè)備的正常運(yùn)行。 重疊角的計(jì)算較為復(fù)雜，本書直接給出結(jié)論，如表5-15所示： 將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程，稱為“逆變”。 有源逆變指的是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后，將其返送回電網(wǎng)。這里的“源”指的就是電網(wǎng)。例如當(dāng)電力機(jī)車下坡行駛，機(jī)車的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到交流電網(wǎng)中去，有助于剎車。 有源逆變常用于直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速以及高壓直流輸電等。對(duì)于相控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。因此本章將