第3章整流電路--2012

1、第第3章章 可控整流電路可控整流電路 3.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 -1 3.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 -2 3.3 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 -3 3.4 電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路 -7 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) -6 3.6 大功率可控整流電路大功率可控整流電路 3.7 整流電路的有源逆變工作狀態(tài)整流電路的有源逆變工作狀態(tài) -4 3.8 相控電路的驅(qū)動(dòng)控制相控電路的驅(qū)動(dòng)控制 -5 本章小結(jié)本章小結(jié) 引言引言整流電路（整流電路（Rectifier）是電力電子電路中出現(xiàn)最）是電力電子電路

2、中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔茉绲囊环N，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。供給直流用電設(shè)備。 整流電路的分類整流電路的分類 按組成的器件可分為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。三種。 按電路結(jié)構(gòu)可分為按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式橋式電路和電路和零式零式電路。電路。 按交流輸入相數(shù)分為按交流輸入相數(shù)分為單相單相電路和電路和多相多相電路電路。 按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，分按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，分為為單拍單拍電路和電路和雙拍雙拍電路。電路。3.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可

3、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(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況 變壓器變壓器T起起變換電壓和隔離變換電壓和隔離的的作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時(shí)作用，其一次側(cè)和二次側(cè)電壓瞬時(shí)值分別用值分別用u1和和u2表示，有效值分別表示，

4、有效值分別用用U1和和U2表示，其中表示，其中U2的大小根據(jù)的大小根據(jù)需要的直流輸出電壓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(fù)載的特點(diǎn)是電阻負(fù)載的特點(diǎn)是電電壓壓與電流與電流成正比，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(shí)，認(rèn)為在分析整流電路工作時(shí)，認(rèn)為晶閘管（開關(guān)器件）為晶閘管（開關(guān)器件）為理想器件理想器件，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)其管壓降等于零，即晶閘管導(dǎo)通時(shí)其管壓降等于零，晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于零，晶閘管阻斷時(shí)其漏電流等于零，除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(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷程，一般認(rèn)為晶閘管的開通與關(guān)斷過程瞬時(shí)完

5、成。過程瞬時(shí)完成。 改變觸發(fā)時(shí)刻，改變觸發(fā)時(shí)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(shí)值變化的但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流脈動(dòng)直流，其波形只在，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“半半波波”整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為整流。加之電路中采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相單相，故該電路稱為故該電路稱為單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路。整流電壓。整流電壓ud波形在一個(gè)電源波形在一個(gè)電源周期中只脈動(dòng)周期中只脈動(dòng)1次次，故該電路為，故該電路為單脈波整流電路單脈波整流電路?；緮?shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 a a

6、：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：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)角或稱為觸發(fā)延遲角，也稱觸發(fā)角或控制角控制角。 q q：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為導(dǎo)通角導(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a a增大，增大，Ud減小，該電路中減小，該電路中VT的的a a移相范圍移相范圍為為180 。 通過控制觸發(fā)脈沖的通過控制觸發(fā)脈沖的相位相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為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(jiǎn)稱控制方式，簡(jiǎn)稱相控方式相控方式。 3

7、.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)(sin221222UUttdUUd（3-1）3.1.1 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(fù)載的單相半帶阻感負(fù)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(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 阻感負(fù)載的特點(diǎn)是電感對(duì)電流變化有抗阻感負(fù)載的特點(diǎn)是電感對(duì)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

8、析 晶閘管晶閘管VT處于斷態(tài)處于斷態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。 在在w wt1時(shí)刻，即觸發(fā)角時(shí)刻，即觸發(fā)角a a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(fù)的過零點(diǎn)處，由正變負(fù)的過零點(diǎn)處，id已經(jīng)處于減已經(jīng)處于減小的過程中，但尚未降到零，因此小的過程中，但尚未降到零，因此VT仍處仍處于通態(tài)于通態(tài)。 w wt2時(shí)刻，電感能量釋放完畢，時(shí)刻，電感能量釋放完畢，id降至降至零，零，VT關(guān)斷并立即承受反壓關(guān)斷并立即承受反壓。 由于電感的存在延遲了由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時(shí)刻，的關(guān)斷時(shí)刻，使使ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時(shí)

9、相波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時(shí)相比其平均值比其平均值Ud下降。下降。 t23.1.1 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基本分析方法電力電子電路的一種基本分析方法 把器件理想化，將電路簡(jiǎn)化為把器件理想化，將電路簡(jiǎn)化為分分段線性電路段線性電路。 器件的每種狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)一種器件的每種狀態(tài)組合對(duì)應(yīng)一種線線性電路拓?fù)湫噪娐吠負(fù)?，器件通斷狀態(tài)變化時(shí)，器件通斷狀態(tài)變化時(shí)，電路拓?fù)浒l(fā)生改變。電路拓?fù)浒l(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(shí)，相當(dāng)于電路處于斷態(tài)時(shí)，相當(dāng)于電路在在VT處斷開，處斷開，id=0。當(dāng)。當(dāng)VT處于通處于通時(shí)，相當(dāng)于時(shí)，相當(dāng)

10、于VT短路。兩種情況的短路。兩種情況的等效電路如圖等效電路如圖3-3所示。所示。 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)當(dāng)電路復(fù)雜、不僅要考慮通態(tài)、斷態(tài)，還要考慮開通過程、關(guān)斷過程時(shí)，當(dāng)電路復(fù)雜、不僅要考慮通態(tài)、斷態(tài)，還要考慮開通過程、關(guān)斷過程時(shí)，需要用到需要用到“分時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”，逐個(gè)狀態(tài)一一分析。，逐個(gè)狀態(tài)一一分析。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(shí)，如下方程成立：處于通態(tài)時(shí)，如下

11、方程成立： 在在VT導(dǎo)通時(shí)刻，有導(dǎo)通時(shí)刻，有w wt=a a，id=0，這是式（，這是式（3-2）的初）的初始條件。求解式（始條件。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，式中， ， 。由此式可得出圖。由此式可得出圖3-2e所示的所示的id波形。波形。當(dāng)當(dāng)w wt=q q+a a時(shí)，時(shí)，id=0，代入式（，代入式（3-3）并整理得）并整理得 22)( LRZwRLtgw1)sin()sin(aqaqtge圖圖3-3 b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài)處于導(dǎo)通狀態(tài) (3-2)(3-3)(

12、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 若若 為定值，為定值，a a 角大，角大，q q 越小。越小。 若若a a為定值，為定值， 越大，越大，q q 越大越大 ，且，且 平均值平均值Ud越接近零。越接近零。目的：目的：輸出電流輸出電流 id連續(xù)，連續(xù)，使輸出電壓平均值使輸出電壓平均值Ud增大。增大。 因此常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管，因此常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管， 稱為稱為續(xù)流二極管續(xù)流二極管，用，用 VDR表示。表示。有續(xù)流二極管的電路分析有續(xù)流二極管的電路分析 u2正半周時(shí)，與沒有續(xù)流二極管正半周時(shí)，與沒有續(xù)流二極管 時(shí)的情況是一樣的。時(shí)的情況是一樣的。 當(dāng)當(dāng)u2過

13、零變負(fù)時(shí)，過零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud 為零，此時(shí)為負(fù)的為零，此時(shí)為負(fù)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(chǔ)存的能量保儲(chǔ)存的能量保 證了電流證了電流 id 在在L-R-VDR回路回路中流通，中流通， 此過程通常稱為此過程通常稱為續(xù)流續(xù)流。 若若L足夠大，足夠大，id連續(xù)連續(xù)，且，且id波形波形 接近一條水平線接近一條水平線 。u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap +ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖圖3-4 單相半波帶阻感負(fù)載有單相半波帶阻感負(fù)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 基本數(shù)量關(guān)系基

14、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(diǎn)是簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流單相半波可控整流電路的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含中含直流分量直流分量，造成變壓器鐵芯，造成變

15、壓器鐵芯直流磁化直流磁化。為使變壓器鐵芯不飽和，需增。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。大鐵芯截面積，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)(212ddDRIIpap2ddDRItdIIpapwpapp2)(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(fù)載時(shí)的電路及波形帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形a)帶電阻

16、負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)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(duì)橋臂，組成一對(duì)橋臂，VT2 和和VT3組成另一對(duì)橋臂。組成另一對(duì)橋臂。 在在u2正半周，正半周，a點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位。點(diǎn)電位。 若若4個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，個(gè)晶閘管均不導(dǎo)通，id=0,ud=0,VT1、VT4串聯(lián)承受電壓串聯(lián)承受電壓u2。 在觸發(fā)角在觸發(fā)角a a處給處給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(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也過零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，降到零，VT1和和V

17、T4關(guān)斷。關(guān)斷。 在在u2負(fù)半周，仍在觸發(fā)角負(fù)半周，仍在觸發(fā)角a a處觸發(fā)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(shí)，電流又降為零，過零時(shí)，電流又降為零，VT2和和VT3關(guān)斷。關(guān)斷。VT2和和VT3的的a a=0處為處為w wt=p p基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 晶閘管承受的最大晶閘管承受的最大正向電壓正向電壓 ，最大，最大反向電壓反向電壓為為 。 整流電壓平均值為：整流電壓平均值為： = 0時(shí)，時(shí)，Ud= Ud0= 0.9U2。=180 時(shí)，時(shí)，Ud=0?？梢?，?？梢?， 角的角的移相

18、范圍移相范圍為為180 。 向負(fù)載輸出的直流向負(fù)載輸出的直流電流平均值電流平均值 為：為： 3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路222U22U)cos1 (45. 02cos122)(sin21222aapwwppa UUttUUddRUIdd (3-9)(3-10)由波形記憶公式系數(shù)由波形記憶公式系數(shù)papapwwppa2sin21)()sin2(12222RUtdtRUII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

19、，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(shí)，變壓器的容量為不考慮變壓器的損耗時(shí)，變壓器的容量為 S=U2I2 。 單位：?jiǎn)挝唬篤A，KVA。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(21222RUttRUITIIT21(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 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(fù)載時(shí)的電路及波形阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工

20、作情況 電路分析電路分析 （穩(wěn)態(tài)波形，大電感）（穩(wěn)態(tài)波形，大電感） 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(fù)載電感很大，負(fù)載電感很大，id不能突變且波不能突變且波形近似為一條水平線。形近似為一條水平線。 u2過零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用過零變負(fù)時(shí)，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(shí)刻，觸發(fā)時(shí)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

21、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。 2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4uug1, ug4ug2, ug33.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 整流電壓平均值為：整流電壓平均值為： 當(dāng)當(dāng)a a=0時(shí)，時(shí)，Ud0=0.9U2。a a=90 時(shí)，時(shí)，Ud=0。晶閘管。晶閘管移相范圍移相范圍為為90 。 晶閘管承受的最大晶閘管承受的最大正、反向電壓正、反向電壓

22、均為均為 。 晶閘管導(dǎo)通角晶閘管導(dǎo)通角q q與與a a無關(guān)，均為無關(guān)，均為180 ，其電流平均值和，其電流平均值和有效值分別為：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(fù)各的波形為正負(fù)各180 的矩形波，其的矩形波，其相位由相位由a a角決定，有效值角決定，有效值 I2=Id。 apaaapwwpcos9 . 0cos22)( dsin21222dUUttUU22UddT21IIddT707. 021III(3-15)帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞（忽略其中的電感）等時(shí)，負(fù)載可當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的

23、電樞（忽略其中的電感）等時(shí)，負(fù)載可看成一個(gè)直流電壓源，對(duì)于整流電路，它們就是反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載?？闯梢粋€(gè)直流電壓源，對(duì)于整流電路，它們就是反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。 |u2|E時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。時(shí)，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 降至降至0使得使得晶閘管關(guān)斷，此后晶閘管關(guān)斷，此后 ud=E。 與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度電角度 停止導(dǎo)電，停止導(dǎo)電， 稱為稱為停止停止導(dǎo)電角導(dǎo)電角。 當(dāng)當(dāng)a a30 當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負(fù)時(shí)，該相晶閘管關(guān)斷，但下一相晶閘當(dāng)導(dǎo)通一相的相

24、電壓過零變負(fù)時(shí)，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(shí)輸出電壓電流為零。管因未觸發(fā)而不導(dǎo)通，此時(shí)輸出電壓電流為零。 負(fù)載電流負(fù)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 。 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系電阻負(fù)載時(shí)電阻負(fù)載時(shí)a a角的角的移相范圍移相范圍為為150 。 整流電壓平均值整流電壓平均值 a a30 時(shí)，負(fù)載電流時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)連續(xù)，有，有 當(dāng)當(dāng)a a=0時(shí)，時(shí)，Ud最大，為最大，為Ud=Ud0=1.17U2。 a a30 時(shí)，負(fù)載電流時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有有 3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電

25、路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負(fù)載電流平均值為負(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 晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即值，即 RUIdd22245. 2632UUUURM22UUFM(3-20)(3-21)(3

26、-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(fù)載阻感負(fù)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的的波形基本是平直的，流過晶波形基本是平直的，流過晶閘管的電流接近閘管的電流接近矩形波矩形波。 a a30 時(shí)，整流電壓波形時(shí)，整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。與電阻負(fù)載時(shí)相同。 a a30 時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)u2過零時(shí)，過零時(shí)，由于電感的存在，阻止電流由于電感的存在，阻止電流下降，因而下降，因而VT1繼續(xù)導(dǎo)通，繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管直到下一相晶閘管VT2的觸的觸發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，發(fā)脈沖到來，才發(fā)生換流，VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向向VT1

27、施加反壓使其關(guān)斷。施加反壓使其關(guān)斷。 uaOwtOwtOOwtOOwtawtwt圖圖3-17 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a a=60 時(shí)的波形時(shí)的波形uubcduiabivt1ucidiacuabuacug1ug2ug3ug1u1231基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 a a的的移相范圍移相范圍為為90 。 整流電壓平均值整流電壓平均值 Ud/U2與與a a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，則當(dāng)不是很大，則當(dāng)a a30 后，后，ud中負(fù)的部分可能減少，中負(fù)的部分可能減少，整流電壓平均值整流電壓平均值Ud略為增略為增

28、加，如曲線加，如曲線3 所示。所示。3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路acos17.12dUU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/U2與與a a的關(guān)系的關(guān)系03060901201501.17321a/( )Ud/U2電阻電阻負(fù)載負(fù)載電感電感負(fù)載負(fù)載電阻電阻電感電感負(fù)載負(fù)載 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(diǎn)在于其變壓器二次電

29、三相半波可控整流電路的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有流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。3.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路ddTIIII577. 0312ddAVTIII368. 057. 1)(245. 2UUURMFM(3-23)(3-24)(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原理圖原理圖 陰極連接在一起的陰極連接在一起的3個(gè)個(gè)晶閘管（晶閘管（VT1，VT3，VT5）稱為稱為共陰極組共陰極組；陽極連接在；陽極連接在一起的一起的3個(gè)晶閘管（個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）稱為）稱為共陽極組共陽極組。 共陰極組中可能導(dǎo)

30、通的共陰極組中可能導(dǎo)通的晶閘管是晶閘管是a，b，c瞬時(shí)電位瞬時(shí)電位最高的；共陽極組中最高的；共陽極組中a，b，c瞬時(shí)電位最低的晶閘管可瞬時(shí)電位最低的晶閘管可能導(dǎo)通。能導(dǎo)通。 根據(jù)圖中所示標(biāo)號(hào)，根據(jù)圖中所示標(biāo)號(hào)，晶晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)殚l管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。 圖圖3-18 三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(fù)載時(shí)的工作情況帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況 電路分析電路分析各各自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)既是既是相電壓的交點(diǎn)相電壓的交點(diǎn)，同時(shí)也是，同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)線電壓的交點(diǎn)。當(dāng)當(dāng)a a60 時(shí)時(shí)

31、ud波形波形連續(xù)連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與波形與ud波形的形狀是一樣的，也波形的形狀是一樣的，也連續(xù)連續(xù)。 a a=0 時(shí)，時(shí)，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 a a=30 時(shí)，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了時(shí)，晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻推遲了30 ，組成，組成ud的每一段線電的每一段線電壓因此推遲壓因此推遲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(shí)，時(shí)，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)平均值繼續(xù)降低。降低。a a=60 時(shí)時(shí)ud出現(xiàn)了出現(xiàn)了為零的點(diǎn)

32、為零的點(diǎn)，波形見，波形見圖圖3-21。當(dāng)當(dāng)a a60 時(shí)時(shí) 因?yàn)橐驗(yàn)閕d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，晶閘管關(guān)斷，輸出也降至零，晶閘管關(guān)斷，輸出整流電壓整流電壓ud為零為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值。波形不能出現(xiàn)負(fù)值。 a a=90 時(shí)的波形見時(shí)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(diǎn)三相橋式全控整流電路的一些特點(diǎn) 每個(gè)時(shí)刻均需每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)載供電的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形成向負(fù)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(gè)個(gè)，且不能為同一相，且不能

33、為同一相的晶閘管。的晶閘管。 帶載啟動(dòng)。帶載啟動(dòng)。 共陰極組內(nèi)共陰極組內(nèi)VT1，VT3，VT5換相不受共陽極組晶閘管換相不受共陽極組晶閘管影響；反之同樣。影響；反之同樣。 整流輸出電壓整流輸出電壓ud一周期一周期脈動(dòng)脈動(dòng)6次次，每次脈動(dòng)的波形都一，每次脈動(dòng)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。 晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也一樣。受最大正、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電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求對(duì)觸發(fā)脈沖的要求 6個(gè)晶閘管的自然換相點(diǎn)按個(gè)晶閘管的

34、自然換相點(diǎn)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順的順序依次差序依次差60 ，脈沖相位也依次差，脈沖相位也依次差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 ，共陽極組，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。 同一相的上下兩個(gè)橋臂，即同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差，脈沖相差180 。在整流電路合閘啟動(dòng)過程中或電流斷續(xù)時(shí)，為確保電路的正常在整流電路合閘啟動(dòng)過程中或電流斷續(xù)時(shí)，為確保電路的正常工作，需保證同時(shí)要導(dǎo)通的工作，需保證同時(shí)要導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖。個(gè)晶閘管均有脈沖。

35、寬脈沖寬脈沖觸發(fā)觸發(fā) ：使脈沖寬度大于：使脈沖寬度大于60 （一般?。ㄒ话闳?0 100 ） 雙窄脈沖雙窄脈沖觸發(fā)觸發(fā) ：用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前：用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿相差沿相差60 ，脈寬一般為，脈寬一般為20 30 。 常用的是雙窄脈沖觸發(fā)。常用的是雙窄脈沖觸發(fā)。 3.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路阻感負(fù)載時(shí)的工作情況阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 電路分析電路分析 當(dāng)當(dāng)a a60 時(shí)時(shí) ud波形連續(xù)，電路的工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似，波形連續(xù)，電路的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、輸出整流電壓各晶閘管的通斷情況、輸出整流電

36、壓ud波形、晶閘管承受的波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣。電壓波形等都一樣。 區(qū)別在于區(qū)別在于電流電流，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id連續(xù)且近似為連續(xù)且近似為直線，直線， 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。 晶閘管導(dǎo)通晶閘管導(dǎo)通120/周期。周期。 a a=0 時(shí)的波形見時(shí)的波形見圖圖3-23，a a=30 時(shí)的波形見時(shí)的波形見圖圖3-24。 當(dāng)當(dāng)a a60 時(shí)時(shí) 由于電感由于電感L的作用，的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分負(fù)的部分。 a a=90 時(shí)的波形見時(shí)的波形見圖圖3-25。 3.2.2 三相橋式全控整流電路三相

37、橋式全控整流電路基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a a角的移相范圍是角的移相范圍是120 ，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的，帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a a角移相角移相范圍為范圍為90 。 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值 帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載當(dāng)帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載當(dāng) a a 60 時(shí)時(shí) 帶電阻負(fù)載且?guī)щ娮柝?fù)載且a a60 時(shí)時(shí) awwpapapcos34.2)(sin63123232UttdUUd)3cos(134. 2)(sin63232apwwppapUttdUUd(3-26)(3-27)3.2.2

38、 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(fù)，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖圖3-24所示，為正負(fù)所示，為正負(fù)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(shí)一致。晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。三相橋式全控整流電路接三相橋式全控整流電路接反電勢(shì)阻感負(fù)載反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的時(shí)的Id為：為： 式中式中R和和E分別為負(fù)載中的電阻值

39、和反電動(dòng)勢(shì)的值。分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。 2221222()0.8162333ddddIIIIIppp REUIdd(3-28)(3-29)3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感變壓器漏感 實(shí)際上變壓器繞組總有實(shí)際上變壓器繞組總有漏感漏感，該漏感可用一個(gè)，該漏感可用一個(gè)集中的電感集中的電感LB表示，并將其折算到表示，并將其折算到變壓器二次側(cè)變壓器二次側(cè)。 由于電感對(duì)電流的變化起阻礙作用，電感電流由于電感對(duì)電流的變化起阻礙作用，電感電流不能突變，因此不能突變，因此換相換相過程不能瞬間完成，而是會(huì)過程不能瞬間完成，而是會(huì)持續(xù)一段時(shí)間持續(xù)一段時(shí)間。 現(xiàn)以三

40、相半波為例來分析，然后將其結(jié)論推廣現(xiàn)以三相半波為例來分析，然后將其結(jié)論推廣 假設(shè)負(fù)載中電感很大，假設(shè)負(fù)載中電感很大，負(fù)載電流波動(dòng)很小，近負(fù)載電流波動(dòng)很小，近似為水平線似為水平線。 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響分析從分析從VT1換相至換相至VT2的過程的過程 在在w wt1時(shí)刻之前時(shí)刻之前VT1已經(jīng)導(dǎo)通，已經(jīng)導(dǎo)通， w wt1時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)VT2，因，因a、b兩相均兩相均有漏感，故有漏感，故ia、ib均不能突變，于均不能突變，于是是VT1和和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路兩相短路，兩相間電壓差為，兩相間電壓差為ub-ua，它在，它在ua

41、、ub兩相組成的回兩相組成的回路中產(chǎn)生路中產(chǎn)生環(huán)流環(huán)流 ik ，如圖所示。，如圖所示。 (ub-ua )， ik ； ik=ib 逐漸增大，逐漸增大，ia=Id - ik逐漸減小。逐漸減小。 當(dāng)當(dāng) ik 增大到等于增大到等于 Id 時(shí)，時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷，關(guān)斷， VT2 完全、獨(dú)立開通，完全、獨(dú)立開通，換流（換相）過程結(jié)束。換流（換相）過程結(jié)束。 換相過程持續(xù)的時(shí)間用電角度換相過程持續(xù)的時(shí)間用電角度 表示，稱為表示，稱為換相重疊角換相重疊角。 udidwtOwtO iciaibiciaIduaubuca aw wt1時(shí)時(shí)刻刻 圖圖3-26 考慮變壓器漏感時(shí)的三考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可

42、控整流電路及波形相半波可控整流電路及波形 45/1313.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 換相過程中，整流輸出電壓瞬時(shí)值為：換相過程中，整流輸出電壓瞬時(shí)值為： 2ddddbabaduutiLutiLuukBkB(3-30)udidwtOwtO iciaibiciaIduaubuca aw wt1時(shí)刻時(shí)刻 uaub556655dbdbbB66565BBB d06d13()d()()d()2 /32dd333d()d2d22dkIkkiUuutuuLttiLtL iX Itppa a ppaapa pawwppwwppp 換相壓降：與不考慮變壓器漏

43、感時(shí)相比，換相壓降：與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低的多少，平均值降低的多少，(3-31)udidwtOwtO iciaibiciaIduaubuca aw wt1時(shí)時(shí)刻刻 這里一個(gè)周期這里一個(gè)周期有三個(gè)有三個(gè)“波頭波頭”3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響換相重疊角換相重疊角 由式（由式（3-30）得出：）得出： 由上式得：由上式得： 進(jìn)而得出：進(jìn)而得出： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ，于是，于是 B2Bab2)65(sin62)(ddLtULuutikpw2Bd65sin ()d26kiUttXpww2256BB6655sin()d()coscos()2626tkUUi

44、tttXXwpappwwawawtdIik)cos(cos26B2daaXUI2dB62)cos(cosUIXaa(3-32)(3-33)(3-34)(3-35)(3-36)2ddddbabaduutiLutiLuukBkB(3-30)3.3 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 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律：隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： Id 越大則越大則 越大；越大； XB 越大越大 越大；越大； 當(dāng)當(dāng)a a 90 時(shí)，時(shí)，a a 越小越小 越大。越大。其它整流電路的分析結(jié)果其它整流電路的分析結(jié)果 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三相全控橋三相全控橋m

45、脈波整流電路脈波整流電路 dU)cos(cosaadBIXpdB2IXpdB23IXpdB3IXpdB2ImXp2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIpsin22Bd注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分?，換相時(shí)負(fù)載電流由注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分校瑩Q相時(shí)負(fù)載電流由-Id跳變到跳變到+Id，公式中電流，公式中電流 以以2Id代入；代入； 三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓等于 有效值的有效值的6脈波整流電路，故其脈波整流電路，故其m=6，相電壓按，相電壓按 代入。代入。23U23U表表3-2 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算 3.3 變

46、壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論: 出現(xiàn)換相重疊角出現(xiàn)換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值，整流輸出電壓平均值Ud降低。降低。 整流電路的工作狀態(tài)增多。整流電路的工作狀態(tài)增多。 晶閘管的晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通，有時(shí)人為串入進(jìn)減小，有利于晶閘管的安全開通，有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。 換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加通，為此必須加吸收電路吸收電路。 換相使

47、電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源干擾源。 3.3 變壓器漏感對(duì)整流電路的影響變壓器漏感對(duì)整流電路的影響例：三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，例：三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求求Ud、Id、IVD、I2 和和 的值；并作出的值；并作出 ud、iVD 和和 i2 的波形。的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路a a0時(shí)的情況。時(shí)的情況。 Ud2.34U2cosa aUd Ud3XBId p p IdUd R 解方程組得：解方程組得： Id97.38（A

48、） Ud R Id 486.9（V） 又又 =2 U2 即得出即得出 =0.892 換流重疊角換流重疊角 26.93 二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為 IVDId 56（A） I2 Id79.51（A） ud、iVD1和和i2a的波形如的波形如圖圖3-27所示。所示。acos)cos(aBdXI6cos3223 U96-15三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，“E-R-L”負(fù)載：負(fù)載：2 .1130)114. 030(622)(6 .94506 .4416 .441015031866. 010017. 150317. 1317. 1,

49、;,50,30,1,1,10012322212CosCosUIfLCosCosVERIUAfLRCosUEIIfLRIECosUiiuIUVEmHLLRVUdBddBddBdVTVTdddBpaaaaa波形求：ivt1ivt2tttuaubucua95-7三相半波可控整流電路，觸發(fā)脈沖丟失，阻性及阻感性負(fù)載時(shí)的輸出電壓三相半波可控整流電路，觸發(fā)脈沖丟失，阻性及阻感性負(fù)載時(shí)的輸出電壓波形：波形：阻性負(fù)載阻性負(fù)載阻感性負(fù)載阻感性負(fù)載Pd=UdId0 Id0 Ud0 純感性負(fù)載純感性負(fù)載Pd=UdId=0 Id0 Ud=0uauaububucuctt53/1313.4 電容濾波的不可控整流電路電容濾

50、波的不可控整流電路 3.4.1 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 3.4.2 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 3.4 電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路引言引言交交直直交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合大都采用用場(chǎng)合大都采用不可控整流電路不可控整流電路。最常用的是最常用的是單相橋式單相橋式和和三相橋式三相橋式兩種接法。兩種接法。 由于電路中的電力電子器件采用由于電路中的電力電子器件采用整流二極管整流二極管，故，故也稱這類電路為也稱這類電路為二極管整流電路二極管整流電路。3.4.1 電容濾波的

51、單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路工作原理及波形分析工作原理及波形分析 在在u2正半周過零點(diǎn)至正半周過零點(diǎn)至w wt=0期間，因期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，此階段，故二極管均不導(dǎo)通，此階段電電容容C向向R放電放電，提供負(fù)載所需電流，同時(shí)，提供負(fù)載所需電流，同時(shí)ud下降。下降。 至至w wt=0之后，之后，u2將要超過將要超過ud，使得，使得VD1和和VD4開通，開通，ud=u2，交流電源向交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。供電。 電容被充電到電容被充電到w wt=q q時(shí)，時(shí)，ud=u2，VD1和和VD4關(guān)斷。關(guān)斷。電容開始以時(shí)間常數(shù)電容開始以時(shí)間常

52、數(shù)RC按指數(shù)函數(shù)放電。按指數(shù)函數(shù)放電。 當(dāng)當(dāng)w wt=p p，即放電經(jīng)過，即放電經(jīng)過p p-q q 角時(shí)，角時(shí)，ud 降至開始充電時(shí)的初值，另一對(duì)二極降至開始充電時(shí)的初值，另一對(duì)二極管管VD2和和VD3導(dǎo)通，此導(dǎo)通，此后后 u2 又向又向C充電充電，與，與u2正半周的情況一樣。正半周的情況一樣。 圖圖3-28 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路電路 b) 波形波形 和和q q 的確定的確定: 指指VD1和和VD4導(dǎo)通的時(shí)刻與導(dǎo)通的時(shí)刻與u2 過零點(diǎn)相距的角度，過零點(diǎn)相距的角度，q q 指指VD1和和VD4的導(dǎo)通角。的導(dǎo)通角。 在在

53、VD1和和VD4導(dǎo)通期間導(dǎo)通期間 式中，式中，ud(0)為為VD1、VD4開始導(dǎo)通時(shí)刻直流側(cè)電壓值。開始導(dǎo)通時(shí)刻直流側(cè)電壓值。 將將u2代入并求解得：代入并求解得： 而負(fù)載電流為：而負(fù)載電流為： 于是于是)sin(222wtUu2021)0(sin2)0(udtiCuUutCdd)cos(22wwtCUiC)sin(222wtRURuiR)sin(2)cos(222wwwtRUtCUiiiRCd(3-37)(3-38)(3-39)(3-40)(3-41)diRiCid3.4.1 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RCwq)(tgqwqpsin2)sin(222UeURC)

54、(arctgRCwqpwwwwwsin1)()(arctg2RCRCRCeeRCRC(3-42)(3-43)(3-44)(3-45)當(dāng)當(dāng)w wt = q q 時(shí)，時(shí)，VD1和和VD4關(guān)斷關(guān)斷。將。將id(q q )= 0代入式（代入式（3-41），得：），得： 二極管導(dǎo)通后二極管導(dǎo)通后u2開始向開始向 C 充電時(shí)的充電時(shí)的ud與二極與二極管關(guān)斷后管關(guān)斷后 C 放電結(jié)束時(shí)的放電結(jié)束時(shí)的ud相等，故有下相等，故有下式成立：式成立： 由式（由式（3-44）和（）和（3-43）得）得 ，即即d3.4.1 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 q q 的另外一種確定方法：的另外一種確

55、定方法：VD1和和VD4的關(guān)斷時(shí)刻，從物理意義上講，的關(guān)斷時(shí)刻，從物理意義上講，就是兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻，一個(gè)是電源電壓的下降速度就是兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻，一個(gè)是電源電壓的下降速度|du2 /d(w wt)|，另一個(gè)是假設(shè)二極管，另一個(gè)是假設(shè)二極管VD1和和VD4關(guān)斷而電容開始單獨(dú)向電阻放關(guān)斷而電容開始單獨(dú)向電阻放電時(shí)電壓的下降速度電時(shí)電壓的下降速度|dud/d(w wt)|p（下標(biāo)表示假設(shè)），據(jù)此即可確定（下標(biāo)表示假設(shè)），據(jù)此即可確定q q。圖圖3-29 、q q 與與w wRC 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線可由式（可由式（3-45）求出）求出 ，進(jìn)而由式（，進(jìn)而由式（3-44）求出求出

56、q q ,顯然顯然 和和 q q 僅由乘積僅由乘積 w wRC 決定。決定。 0),(RCfwq0),(RCgw(3-45)(3-44)主要的數(shù)量關(guān)系主要的數(shù)量關(guān)系 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 空載空載時(shí)，時(shí)， 重載重載時(shí)，時(shí)，Ud 逐漸趨近于逐漸趨近于0.9U2，即趨近于，即趨近于 電阻負(fù)載時(shí)的特性。電阻負(fù)載時(shí)的特性。 在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容 C 值，值， 為得到為得到 平滑負(fù)載電壓，一般取平滑負(fù)載電壓，一般取 , 此時(shí)輸出電壓為：此時(shí)輸出電壓為： Ud1.2U2 (3-46)電流平均值電流平均值 輸出電流平均值輸出電流平均值 IR為：為： IR=Ud

57、/R (3-47) Id=IR (3-48) * 二極管電流二極管電流 iD平均值為：平均值為：ID=Id/2=IR/2 (3-49)二極管承受的電壓二極管承受的電壓 變壓器二次側(cè)電壓最大值，即變壓器二次側(cè)電壓最大值，即 。 3.4.1 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22U圖圖3-29 、q q 與與w wRC 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線如果，如果，即，即，RC1015，則，則， 50 電容充電時(shí)間較短，二極電容充電時(shí)間較短，二極管的電流有效值管的電流有效值 IVD 較大，較大，約約1.4IR。（無。（無C：0.8IR）3.4.1 電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相

58、不可控整流電路a)b)u2udi20qpwti2,u2,ud感容濾波的單相橋式不可控整流電路感容濾波的單相橋式不可控整流電路 實(shí)際應(yīng)用中為了實(shí)際應(yīng)用中為了抑制電流沖擊抑制電流沖擊，常在直流側(cè)串入較小的，常在直流側(cè)串入較小的電感電感。 ud 波形更平直，電流波形更平直，電流 i2 的上升段平緩了許多，這對(duì)于電路的工作的上升段平緩了許多，這對(duì)于電路的工作是有利的。是有利的。大，峰值電流小，輸出特性平坦大，峰值電流小，輸出特性平坦；笨重、體積大，易電磁干擾。；笨重、體積大，易電磁干擾。一般一般適用于低電壓、大電流場(chǎng)合。適用于低電壓、大電流場(chǎng)合。圖圖3-31 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波

59、形感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a） 電路圖電路圖 b）波形）波形3.4.2 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duuuua)b)Oiaiddabac0qwtpp3wt基本原理基本原理 當(dāng)某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，當(dāng)某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出直流電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電向電容供電，也向負(fù)載供電。 當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容單獨(dú)向負(fù)載放電電容單獨(dú)向負(fù)載放電，ud 按按指數(shù)指數(shù)規(guī)律下降。規(guī)律下降。電流電流 id 斷續(xù)和連續(xù)斷續(xù)和連續(xù) 比如在比如在VD1和

60、和VD2同時(shí)導(dǎo)通之前同時(shí)導(dǎo)通之前VD6和和VD1是關(guān)斷的，交流側(cè)向直流側(cè)的充是關(guān)斷的，交流側(cè)向直流側(cè)的充電電流電電流 id 是是斷續(xù)斷續(xù)的。的。 VD1一直導(dǎo)通，交替時(shí)由一直導(dǎo)通，交替時(shí)由VD6導(dǎo)通換相至導(dǎo)通換相至VD2導(dǎo)通，導(dǎo)通，id 是是連續(xù)連續(xù)的。的。 圖圖3-32 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a) 電路電路 b) 波形波形VD6、VD1關(guān)斷的時(shí)刻恰好與關(guān)斷的時(shí)刻恰好與VD1、VD2導(dǎo)通的時(shí)刻銜接，則直流側(cè)電流導(dǎo)通的時(shí)刻銜接，則直流側(cè)電流id連續(xù)。由此時(shí)刻連續(xù)。由此時(shí)刻 “電壓下降速度相等電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件，的原