第一章晶閘管及其可控整流電路

1、安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第一章第一章 晶閘管及其可控整流電路晶閘管及其可控整流電路安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第一節(jié)第一節(jié) 半控器件半控器件晶閘管晶閘管安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第三節(jié)第三節(jié) 半控器件半控器件晶閘管晶閘管引言引言 1956年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管。 1957年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。 1958年商業(yè)化。 開(kāi)辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代。 20世紀(jì)80年代以來(lái)，開(kāi)始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場(chǎng)合具有重要地位。 晶閘管晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（Silicon Con

2、trolled RectifierSCR）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室圖1-6 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號(hào)一一. 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理四層三端器件。電路符號(hào)。外形有螺栓型和平板型兩種封裝。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽(yáng)極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。AAGGKKb )c )a )AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一一. 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)

3、實(shí)驗(yàn)室一一. 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理式中1和2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式可得 ：圖1-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理 按晶體管的工作原理晶體管的工作原理 ，討論SCR作為開(kāi)關(guān)器件，如何形成高阻抗的阻斷工作狀態(tài)和呈低阻抗的導(dǎo)通工作狀態(tài)：111CBOAcIII222CBOKcIIIGAKIII21ccAIII（1-2）（1-1）（1-3）（1-4）)(121CBO2CBO1G2AIIII（1-5）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一一. 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管

4、的結(jié)構(gòu)與工作原理 在低發(fā)射極電流下 是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來(lái)之后， 迅速增大（圖1.5）。 阻斷狀態(tài)阻斷狀態(tài)：IG=0，1+2很小。流過(guò)晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和。 開(kāi)通狀態(tài)開(kāi)通狀態(tài)：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1的話，流過(guò)晶閘管的電流IA，將趨近于無(wú)窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。IA實(shí)際由外電路決定。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一一. 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng) 陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高 結(jié)溫較高 光觸發(fā)光觸發(fā) 光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中，稱為光控晶閘管

5、光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）。只有門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段只有門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。 其他幾種可能導(dǎo)通的情況其他幾種可能導(dǎo)通的情況：安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二二. 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 承受反向電壓時(shí)，不論門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。 承受正向電壓時(shí)，僅在門(mén)極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開(kāi)通。 晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用。 要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。晶閘管正常工作時(shí)的特性總結(jié)如下：晶閘管正常工作時(shí)的特性總結(jié)如下：安

6、徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二二. 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性（1）正向特性 IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。 正向電壓超過(guò)正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。 隨著門(mén)極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UFboUDSMUDRMURRMURSM1. 1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性圖1-8 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二二. 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 反向特性類似二極管的反向特性。 反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的

7、反相漏電流流過(guò)。 當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。圖1-6 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UFboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性反向特性安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二二. 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 門(mén)極特性 離散性大 廠家給出圖示特性范圍。 晶閘管三個(gè)電極的判斷極限高阻IgUgk極限低阻AKG負(fù)極AK數(shù)百略大G幾十幾百正極安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三三. 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的

8、正向峰值電壓。 反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM 在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。 通態(tài)（峰值）電壓通態(tài)（峰值）電壓UT 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。通 常 取 晶 閘 管 的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓額定電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓23倍。使用注意：使用注意：1. 電壓定額電壓定額安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三三. 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流 IT(AV）在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正

9、弦半波電流的平均值最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則有效值相等的原則來(lái)選取晶閘管。維持電流維持電流 IH 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。擎住電流擎住電流 IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后， 能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常IL約為約為IH的的24倍倍。浪涌電流浪涌電流ITSM指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流 。2. . 電流定額電流定額安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三三. 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)（1) 開(kāi)通過(guò)程 延遲時(shí)間延遲時(shí)間td (0.51.5

10、s) 上升時(shí)間上升時(shí)間tr (0.53 s)開(kāi)通時(shí)間開(kāi)通時(shí)間tgt以上兩者之和， tgt=td+ tr100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA（2) 關(guān)斷過(guò)程 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr 關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間t tq以上兩者之和tq=trr+tgr 普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒3. 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)圖1-11 晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程波形安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三三. 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 除開(kāi)通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間tq外，還有：斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 指在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)

11、路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通 態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 電壓上升率過(guò)大，使充電電流足夠大，就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通 。 通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dt 指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的最大通態(tài)電流上升率。 如果電流上升太快，可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。3 3）動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第二節(jié) 整流電路引言整流電路的分類整流電路的分類： 按組成的器件可分為不可控不可控、半控半控、全控全控三種。 按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路橋式電路和零式電路零式電路。 按交流輸入相數(shù)分為單相電路單相電路和多相電路多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分

12、為單拍電路單拍電路和雙拍電路雙拍電路。整流電路整流電路： 出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟０不諑煼洞髮W(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第二節(jié) 單相橋式可控整流電路安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路1. 帶電阻負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況a)u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4圖1-14 單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形工作原理及波形分析工作原理及波形分析 VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。 VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u

13、2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系ppwwp2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUU（1-8）a 角的移相范圍為180。 向負(fù)載輸出的平均電流值為： 流過(guò)晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：2cos145.0212ddVTRUII2cos19 . 02cos12222ddpRURURUI(1-9)pwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4安徽

14、師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路 流過(guò)晶閘管的電流有效值： 變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等： 由式（1-10）和式（1-11）得：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量 S=U2I2。pppwwpp2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUI（1-11）pppwwpp2sin21)()sin2(12222RUtdtRUII（1-10）II21VT 表（1-3）pwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路2.帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 u2OwtOwtO

15、wtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖1-15 單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。 u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。 至t=+ 時(shí)刻，晶閘管VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3兩管導(dǎo)通。 VT2和VT3導(dǎo)通后，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過(guò)VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過(guò)程稱換相換相，亦稱換流換流。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系ppwwpcos9 . 0co

16、s22)(dsin21222dUUttUU（1-14） 晶閘管移相范圍為90。 晶閘管導(dǎo)通角與a無(wú)關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值： 變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。ddT21IIddT707. 021III 晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22U2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 單相橋式半控整流電路電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡(jiǎn)化整個(gè)電路。 如此即成為單

17、相橋式半控單相橋式半控整流電路整流電路（先不考慮VDR）。udOb)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖1-19 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形電阻負(fù)載電阻負(fù)載 半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 單相橋式半控整流電路單相半控橋帶單相半控橋帶阻感負(fù)載阻感負(fù)載的情況的情況 圖1-19 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。 u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二

18、次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。 在u2負(fù)半周觸發(fā)角a時(shí)刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，u2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。 u2過(guò)零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 單相橋式半控整流電路續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極管的作用 避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。 若無(wú)續(xù)流二極管，則當(dāng)a 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，這使ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控失控。 有

19、續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過(guò)程由VDR完成，避免了失控的現(xiàn)象。 續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路的另一種接法v 相當(dāng)于把圖1-14a中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1-19 單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第三節(jié) 三相可控整流電路安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第三節(jié) 三相可控整流電路引言v 交流測(cè)由三相電源供電。v 負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、容易濾波。v 主要講解三相半波可控整流電路和三

20、相橋式全控整流電路 。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路 電路的特點(diǎn)： 變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。 三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 。圖1-20 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 1.電阻負(fù)載電阻負(fù)載自然換相點(diǎn)： 二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)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a的起點(diǎn)，即a =0 。b)c)d)e)f)u2Riduaubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt

21、安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路a =0 時(shí)的工作原理分析時(shí)的工作原理分析 變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。 晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖1-20 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 =30 的波形（的波形（圖1-21） 特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。 30 的情況（的情況（圖1-22 ） 特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt安徽師范大學(xué)智能控制

22、技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路pwwpppcos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU（1-19）當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為 。2d0d17.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dpppwwpppUttdUU(1-23)整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算a30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路 Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U2圖

23、2-15 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路 負(fù)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，即晶閘管陽(yáng)極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即RUIdd（1-20）222RM45.2632UUUU（圖1-21d）22UUFM（圖1-21d ）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路1.阻感負(fù)載阻感負(fù)載圖1-24 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及 =60時(shí)的波形 特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。 a30時(shí)：整流電壓波形與電

24、阻負(fù)載時(shí)相同。 a30時(shí)（如a=60時(shí)的波形如圖2-16所示）。u2過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來(lái)，才換流，ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。 阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtwtwt安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 由于負(fù)載電流連續(xù)， Ud可由式（1-19）求出，即2d0d17. 1UUU Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3

25、給出了這種情況的一個(gè)例子。03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U2圖2-15 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 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 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值 三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。ddVT2577. 031IIII（1-24）dVTVT(AV)368. 057. 1III（-）2RMFM45. 2UUU（-）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二.

26、三相橋式全控整流電路三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路圖1-25 三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路1.帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況當(dāng)a60 時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖： a =0 （圖126 ） a =30 （圖127b） a =60 （圖127c）當(dāng)a60 時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波

27、形不能出現(xiàn)負(fù)值 波形圖： a =90 （ 圖127d）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路晶閘管及輸出整流電壓的情況如表21所示時(shí) 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb 請(qǐng)參照?qǐng)D126安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4

28、-VT5-VT6的順序，相位依次差60。 共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差120。 同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差180。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1，且不能為同1相器件。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路（3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖 可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā) 一種是雙脈沖觸發(fā)（常用） (5）晶閘管承受的電壓波

29、形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室a60 時(shí)時(shí)（a =0 圖126；a =30 圖127b） 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二. 三相橋式全控整流電路2. 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況阻感負(fù)載時(shí)的工作情況主要包括a 60 時(shí)（時(shí)（ a =90圖129） 阻感負(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。 阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90 。 區(qū)別在于：

30、得到的負(fù)載電流id波形不同。 當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id的波形可近似為一條水平線。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路3. 定量分析定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載a60 時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且a 60時(shí)，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Rwwpppcos34.2)(sin63123232dUttdUU（1-25）)3cos(134.2)(sin63232dpwwpppUttdUU（1-27）安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二. 三相橋式全控整流電路 當(dāng)整流變壓器采用星形接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23

31、中所示，其有效值為：ddddIIIII816.03232)(3221222ppp（1-29）晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為：REUIdd（1-）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第四節(jié) 反電勢(shì)負(fù)載的特點(diǎn)晶閘管整流電路反電勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作狀態(tài)當(dāng)電源電壓小于反電勢(shì)E，則SCR反偏關(guān)斷不導(dǎo)通角： 計(jì)算： =（90度輸出電壓最大、導(dǎo)通角最?。┘尤隠則系統(tǒng)導(dǎo)電角增加反電勢(shì)負(fù)載的特點(diǎn)導(dǎo)電角下降輸

32、出平均電壓上升負(fù)載回路加電感可使導(dǎo)電角增加安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室第四節(jié) 反電勢(shì)負(fù)載的特點(diǎn)1. 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況圖1-31 單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 在|u2|E時(shí)，才有晶閘管承 受正電壓，有導(dǎo)通的可能。在a 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。導(dǎo)通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，id即降至0使得 晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 。REuidd與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電， 稱為停止導(dǎo)電角，212sinUE（1-31）b)idOEudwtIdOwtq安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路 當(dāng) 時(shí)，觸發(fā)脈沖到來(lái)

33、時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。圖1-31 單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)電阻電阻負(fù)載時(shí)的波形 電流斷續(xù)電流斷續(xù) 觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)w wt= 時(shí)刻有晶閘管開(kāi)始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為 。 如圖1-31所示id波形所示：電流連電流連續(xù)續(xù)ub)idOEdwtIdOwtq安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室一. 單相橋式全控整流電路負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動(dòng)機(jī) 的機(jī)械特性將很軟 。為了克服此缺點(diǎn)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器。 這時(shí)整流電壓ud的波形和負(fù)載電流id的波形與阻感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同，ud的計(jì)算公式也一樣。 為

34、保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：dmin23dmin21087.222IUIULpw（1-）圖1-32 單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpq = p安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室1 本章小結(jié) 可控整流電路，重點(diǎn)掌握：電力電子電路作為分段線性電路進(jìn)行分析的基本思想、單相全控橋式整流電路和三相全控橋式整流電路的原理分析與計(jì)算、各種負(fù)載對(duì)整流電路工作情況的影響；安徽師范大學(xué)智能控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 1小結(jié)小結(jié)思考題思考題SCR結(jié)構(gòu)，工作原理（通斷條件）結(jié)構(gòu)，工作原理（通斷條件）特性與參數(shù)特性與參數(shù)U，I。電路電路 單相（半波，橋式）單相（半波，橋式） 三相（半波（零式），橋式）三相（半波（零式），橋式） 主電路形式必須清楚（半控電路自學(xué)）主電路形式必須清楚（半控電路自學(xué)）以以R負(fù)載為例分析工作原理，作在各種負(fù)載為例分析工作原理，作在各種，角時(shí)角時(shí)L負(fù)載的特點(diǎn)負(fù)載的特點(diǎn) 1）加上）加上L，負(fù)載端出現(xiàn)負(fù)電壓，換流（斷流，后導(dǎo)通，負(fù)載端出現(xiàn)負(fù)電壓，換流（斷流，后導(dǎo)通 器件將其關(guān)斷）器件將其關(guān)斷） 2）反電勢(shì)負(fù)載的特點(diǎn)。）反電勢(shì)負(fù)載的特點(diǎn)?；靖拍睿夯靖拍睿?自然換流點(diǎn)（二極管整流電路中，剛開(kāi)始導(dǎo)電的角度）自然換流點(diǎn)（二極管整流電路中，剛開(kāi)始導(dǎo)電的角度） 觸發(fā)延遲角觸發(fā)延遲角 移相范圍移相