武大電力電子C2 1-2

1、2022-3-271電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)第第2章章 整流電路整流電路2.12.22目目 錄錄 引言引言2.1 2.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 2.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 2.1.3 2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路 2.1.4 2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路 2.2 2.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 2.2.2 2.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路

2、3 引引 言言整流電路整流電路：將交流電變?yōu)橹绷麟姟⒔涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。分類：分類：按組成的器件可分為按組成的器件可分為不可控、半控、全控不可控、半控、全控三種三種按電路結(jié)構(gòu)可分為按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路橋式電路和和零式電路零式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，又分按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為為單拍電路單拍電路和和雙拍電路雙拍電路42.1 2.1 單相可控整流電路單相可控整流電路v交流側(cè)接單相電源交流側(cè)接單相電源v重點注意：工作原理（波形分析）、重點注意：工作原理（波形分析）、定量計算、不同負載的影

3、響。定量計算、不同負載的影響。TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)00圖2-1 單相半波可控整流電路及波形2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路1. 帶電阻負載的工作情況帶電阻負載的工作情況Single Phase Half Wave Controlled Rectifier變壓器T起變換電壓和隔離的作用電阻負載的特點電阻負載的特點：電壓與電流成正比，兩者波形相同 5幾個概念的解釋：幾個概念的解釋：（1）ud為脈動直流，波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱“半波半波”整流。（2） 采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路為單相半

4、波可控整流單相半波可控整流電路。（3）ud波形在一個電源周期中只脈動1次，故該電路為單脈波單脈波整流電路。2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路6幾個重要概念：幾個重要概念：（1）觸發(fā)延遲角：）觸發(fā)延遲角：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,用表示,也稱觸發(fā)角或控制角。（2）導(dǎo)通角）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，用表示。2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路7基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值為直流輸出電壓平均值為 （2-1） VT的的 移相范圍為移相范圍為180 說明：這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流說明：這

5、種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式相位控制方式，簡稱，簡稱相相控控方式。方式。2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路82. 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阻感負載的特點：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a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + + 圖2-2 帶阻感負載的 單相半波電路及其波形2.1.1 2.1.1 單相半波

6、可控整流電路單相半波可控整流電路9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 通過器件的理想化，將電路簡化為分段線性電路分段線性電路，分段進行分析計算對單相半波電路的分析可基于上述方法進行：當VT處于斷態(tài)時，相當于電路在VT處斷開，id=0。當VT處于通態(tài)時，相當于VT短路2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路10 初始條件：初始條件：t= ，id=0。求解式（求解式（2-2）并將初始條件代入可得并將初始條件代入可得 其中其中 當當t=+ 時，時，id=0，代入式（代入式（2-3）并整）并整理得理得 tURitiLsin2dd2dd)sin(2)si

7、n(22)(2dtZUeZUitLR22)( LRZRLarctan)sin()sin(tanea)b)VTRLVTRLu2u2圖2-3 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路 a)VT處于關(guān)斷狀態(tài) b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài) （2-3）（2-2）（2-4）2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路11負載阻抗角負載阻抗角 、觸發(fā)角觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系若若 為定值為定值，a 越大，在越大，在u2正半周正半周L儲能越少，儲能越少，維持導(dǎo)電的能力就越弱，維持導(dǎo)電的能力就越弱，越小越小若若a為定值，為定值， 越大，則越大，則L貯能越多，貯能越多，越大；越大

8、；且且 越大，在越大，在u2負半周負半周L維持晶閘管導(dǎo)通的維持晶閘管導(dǎo)通的時間就越接近晶閘管在時間就越接近晶閘管在u2正半周導(dǎo)通的時間，正半周導(dǎo)通的時間，ud中負的部分越接近正的部分，平均值中負的部分越接近正的部分，平均值Ud越越接近零，輸出的直流電流平均值也越小。接近零，輸出的直流電流平均值也越小。 2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路122.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路為避免為避免Ud太小，在整流電路的太小，在整流電路的負載兩端并聯(lián)負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。續(xù)流二極管。a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiV

9、TIdIdt1ttttttOOOOOO-+b)c)d)e)f)g)iVDRiVDR圖2-4 單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形 當當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儲存的能量保證了電流儲存的能量保證了電流id在在L-R-VDR回路中流通，此過程回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。續(xù)流期間通常稱為續(xù)流。續(xù)流期間ud為為0，ud中不再出現(xiàn)負的部分中不再出現(xiàn)負的部分.13數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 若近似認為id為一條水平線，恒為Id，則有 ddVT2IId2dVT2)(21ItdII2.1.

10、1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO-+b)c)d)e)f)g)iVDRiVDRddVD2RIId22dVD2)(21RItdII14 單相半波可控整流電路的特點：單相半波可控整流電路的特點：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；實際上很少應(yīng)用此種電路；分析該電路的主要目的在于利用其簡單易學(xué)的特點，建立起整流電路的基本概念。2.1.1 2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路152.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相

11、橋式全控整流電路1. 帶電阻負載的工作情況帶電阻負載的工作情況工作原理及波形分析工作原理及波形分析 VT1和和VT4組成一對橋臂，在組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓正半周承受電壓u2，得到觸得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時關(guān)過零時關(guān)斷斷VT2和和VT3組成另一對橋臂，組成另一對橋臂，在在u2正半周承受電壓正半周承受電壓-u2，得到得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當u2過零時過零時關(guān)斷關(guān)斷RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidttt000i2udidb)c)d)ud(id)uVT1,4圖2-5 單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形162.1.2 2.1.

12、2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 （2-9）a 角的移相范圍為角的移相范圍為180 。 （2-10） （2-11） 2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUU2cos19 . 02cos12222ddRURURUI2cos145.0212ddVTRUII172.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 （2-14）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。2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIII21VT2sin212)(d)sin2(21222

13、VTRUttRUI（2-12）(2-13）182.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路2. 帶阻感負載的工作情況帶阻感負載的工作情況 為便于討論，假設(shè)電路已工作于穩(wěn)為便于討論，假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，態(tài)，id的平均值不變。的平均值不變。假設(shè)負載電感很大，負載電流假設(shè)負載電感很大，負載電流id連連續(xù)且波形近似為一水平線續(xù)且波形近似為一水平線 u2過零變負時，由于電感的作過零變負時，由于電感的作用晶閘管用晶閘管VT1和和VT4中仍流過電中仍流過電流流id，并不關(guān)斷并不關(guān)斷至至t=+ 時刻，給時刻，給VT2和和VT3加加觸發(fā)脈沖，因觸發(fā)脈沖，因VT2和和VT3本已承本已承受正電

14、壓，故兩管導(dǎo)通受正電壓，故兩管導(dǎo)通TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-6 單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形 192.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 VT2和和VT3導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，u2通過通過VT2和和VT3分別向分別向VT1和和VT4施加反壓使施加反壓使VT1和和VT4關(guān)斷，流過關(guān)斷，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，此上，此過程稱過程稱換相換相，亦稱，亦稱換流換流 （2-15） 晶閘管移相范

15、圍為晶閘管移相范圍為90 。cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU20 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u2的峰值。的峰值。 晶閘管導(dǎo)通角晶閘管導(dǎo)通角與與a無關(guān)，均為無關(guān)，均為180 ddT21IIddT707. 021III2.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路變壓器二次側(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 的矩形的矩形波，其相位由波，其相位由a角決定，有效值角決定，有效值I2=Id。流過晶閘管電流的平均值和有效值分別為：流過晶閘管電流的平均值和有效值分別為：212.1.2 2.1.2 單相

16、橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3. 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 在|u2|E時，才有 晶閘管承受正電壓， 有導(dǎo)通的可能導(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與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電角。 （2-16） 在a 角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。a)b)REidudidOEudtIdOt圖2-7 單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻負載時的電路及波形 REuidd212sinUE222.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路如圖圖2-7b所示id波形在一周期內(nèi)有

17、部分時間為0的情況，稱為電流斷續(xù)電流斷續(xù)。與此對應(yīng)，若id波形不出現(xiàn)為0的點的情況，稱為電流連續(xù)電流連續(xù)。當時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當 t= 時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲為 。 負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)則電動機的機械特性將很軟。 232.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長聯(lián)一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長

18、晶閘管導(dǎo)通的時間晶閘管導(dǎo)通的時間這時整流電壓這時整流電壓ud的波形和負載電流的波形和負載電流id的波形與電感的波形與電感負載電流連續(xù)時的波形相同，負載電流連續(xù)時的波形相同，ud的計算公式亦一的計算公式亦一樣樣24為保證電流連續(xù)所需的電感量為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出可由下式求出 Oud0Eidtt =圖2-8 單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況dmin23dmin21087. 222IUIUL（2-17）2.1.2 2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路252.1.3 2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路 2.1.3 單

19、相全波可控整流電路單相全波可控整流電路圖2-9 單相全波可控整流電路及波形a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOtt 單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的輸入端看均是基本一致的262.1.3 2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路兩者的區(qū)別兩者的區(qū)別 （1）單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，繞組及鐵芯對銅、）單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，繞組及鐵芯對銅、鐵等材料的消耗多鐵等材料的消耗多 （2）單相全波只用）單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少個晶閘管，比單相全控橋少2個，相個，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少應(yīng)

20、地，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電個；但是晶閘管承受的最大電壓為壓為 ，是單相全控橋的，是單相全控橋的2倍倍 （3）單相全波導(dǎo)電回路只含）單相全波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少個晶閘管，比單相橋少1個，個，因而管壓降也少因而管壓降也少1個個從上述（從上述（2）、（）、（3）考慮，單相全波電路有利于在低輸）考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應(yīng)用。出電壓的場合應(yīng)用。222U272.1.4 2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路單相全控橋中，每個導(dǎo)單相全控橋中，每個導(dǎo)電回路中有電回路中有2個晶閘管，個晶閘管，為了對每個導(dǎo)電回路進為了對每個導(dǎo)電回路進行控制，只需

21、行控制，只需1個晶閘管個晶閘管就可以了，另就可以了，另1個晶閘管個晶閘管可以用二極管代替，從可以用二極管代替，從而簡化整個電路。如此而簡化整個電路。如此即成為單相橋式半控整即成為單相橋式半控整流 電 路 （ 先 不 考 慮流 電 路 （ 先 不 考 慮VDR）。）。a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdtttttttiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖2-10 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負載時的電路及波形282.1.4 2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路半控電路與全控電路在電

22、阻負載時的工作情況相同半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同單相半控橋帶阻感負載的情況單相半控橋帶阻感負載的情況 假設(shè)負載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)假設(shè)負載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)在在u2正半周，觸發(fā)角正半周，觸發(fā)角a處給晶閘管處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，加觸發(fā)脈沖，u2經(jīng)經(jīng)VT1和和VD4向負載供電向負載供電 u2過零變負時，因電感作用使電流連續(xù)，過零變負時，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。繼續(xù)導(dǎo)通。但因但因a點電位低于點電位低于b點電位，使得電流從點電位，使得電流從VD4轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移至VD2，VD4關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組

23、，而是由VT1和和VD2續(xù)流續(xù)流在在u2負半周觸發(fā)角負半周觸發(fā)角a 時刻觸發(fā)時刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，則向?qū)?，則向VT1加反壓使之關(guān)斷，加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)經(jīng)VT3和和VD2向負載供電。向負載供電。u2過零變過零變正時，正時，VD4導(dǎo)通，導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。關(guān)斷。VT3和和VD4續(xù)流，續(xù)流，ud又為零又為零292.1.4 2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路 續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極管的作用若無續(xù)流二極管，則當若無續(xù)流二極管，則當a 突然增大至突然增大至180 或觸發(fā)脈沖或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)

24、通的情況，這使輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定，為零，其平均值保持恒定，稱為失控稱為失控有續(xù)流二極管有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由時，續(xù)流過程由VDR完成，晶閘管完成，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控關(guān)斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗降，有利于降低損耗302.1.4 2.1.4 單相橋式半控整流電路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 相當于把

25、圖圖2-4a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來實現(xiàn)圖2-11 單相橋式半控整流電路的另一接法負載Tu2VD3VD4VT1VT2312.2 2.2 三相可控整流電路三相可控整流電路 v負載容量較大，或要求直流電壓負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時用。脈動較小、易濾波時用。v基本的是三相半波可控整流電路，基本的是三相半波可控整流電路，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣 。2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 1. 電阻負載電阻負載電路的特點：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角

26、形避免3次諧波流入電網(wǎng)三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt圖2-12 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及a =0時的波形 322.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，成為三相半波不可控整流電路. 此時，相電壓最大的一個所對應(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 一周期中，一周期中，在 t1 t2期間，VD1導(dǎo)

27、通，ud=ua 在 t2 t3期間， VD2導(dǎo)通，ud=ub 在 t3 t4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc二極管換相時刻為自然換相點自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角a的起點，即a =0 332.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a =0 時的工作原理分析時的工作原理分析(波形圖）波形圖）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：第1段，VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為uT1=0第2段，在VT1關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab，為一段線電壓第3段，在

28、VT3導(dǎo)通期間，uT1=ua-uc=uac為另一段線電壓增大a值,將脈沖后移,整流電路的工作情況相應(yīng)地發(fā)生變化342.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 =30 時的波形時的波形 負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài) =30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac圖2-13 三相半波可控整流電路，電阻負載， =30時的波形 30 的情況的情況特點：負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1圖2-14 三相半波可控整流電路，電阻負載， =60時的波形 電阻負載時角的移相范圍為1

29、50352.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路整流電壓平均值的計算整流電壓平均值的計算 （1）a30 時，負載電流連續(xù)時，負載電流連續(xù)，有 當a=0時，Ud最大，為 。 （2）a30 時，負載電流斷續(xù)時，負載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有： cos17. 1cos263)(sin2321226562dUUttdUU2d0d17. 1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dUttdUU（2-18）(2-19)362.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。

30、負載電流平均值為 （2-20） 晶閘管承受的最大反向電壓，由圖2-13e不難看出為變壓器二次線電壓峰值，即 （2-20）由于晶閘管陰極與零點間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽極與零點間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此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 RUIdd2FM2UU222RM45. 2632UUUU372.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 2. 阻感負載阻感負載特點：阻感負載，L值很大，id波形基本平直a30時：整流電壓波形與電阻負載時相同a 30時（如a=60時的波形如圖2-16所示）u2過零時，VT1

31、不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，由VT2導(dǎo)通向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負的部分阻感負載時的移相范圍為90382.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系Ud/U2與a 成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負載中的電感量不是很大，則當a30 后，ud中負的部分減少， Ud略為增加，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 （2-23）晶閘管的額定電流為 （2-24）晶閘管最大正反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值 ddVT2577. 031IIIIdVTVT(AV)368. 057

32、. 1III2RMFM45. 2UUU（2-25）392.2.1 2.2.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 圖圖2-16中中id波形有一定波形有一定的脈動，但為簡化分的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將析及定量計算，可將id近似為一條水平線近似為一條水平線三相半波的主要缺點三相半波的主要缺點在于其變壓器二次電在于其變壓器二次電流中含有直流分量，流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少為此其應(yīng)用較少abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT1圖2-16 三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及 =60時的波形

33、動畫演示402.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路應(yīng)用最為廣泛共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（ VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（ VT4，VT6，VT2）bacTn負載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1圖2-17 三相橋式全控整流電路原理圖編號：1、3、5，4、6、2 412.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路1. 帶電阻負載時的工作情況帶電阻負載時的工作情況a =0 時的情況時的情況假設(shè)將電路中的晶閘管換作二假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管進行分析極管進行分析對于共陰極阻的對于共陰

34、極阻的3個晶閘管，陽個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通導(dǎo)通對于共陽極組的對于共陽極組的3個晶閘管，陰個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的導(dǎo)通說負得最多）的導(dǎo)通任意時刻共陽極組和共陰極組任意時刻共陽極組和共陰極組中各有中各有1個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)個晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1圖2-18 三相橋式全控整流電路帶電阻負載 =0時的波形 422.2.

35、22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路從相電壓波形看從相電壓波形看，共陰極組晶閘管導(dǎo)通時，ud1為相電壓的正包絡(luò)線，共陽極組導(dǎo)通時，ud2為相電壓的負包絡(luò)線，ud=ud1 - ud2是兩者的差值，為線電壓在正半周的包絡(luò)線直接直接從線電壓波形看從線電壓波形看， ud為線電壓中最大的一個，因此ud波形為線電壓的包絡(luò)線 時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(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表

36、表2-1 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 =0 時晶閘管工作情況時晶閘管工作情況432.2.22.2.2三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特點三相橋式全控整流電路的特點（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組管同時通形成供電回路，其中共陰極組 和共陽極組各和共陽極組各1，且不能為同，且不能為同1相器件相器件.（2）對觸發(fā)脈沖的要求：）對觸發(fā)脈沖的要求：按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差的順序，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，共陽極組極組VT4

37、、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180 442.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 （3）ud一周期脈動一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，次，每次脈動的波形都一樣， 故該電路為故該電路為6脈波脈波整流電路整流電路 （4）需保證同時導(dǎo)通的）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 可采用兩種方法：一種是可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)寬脈沖觸發(fā) 另一種是另一種是雙脈沖觸發(fā)雙脈沖觸發(fā)（常用）（常用） （5）晶閘管承受最大正、反向電壓為）晶

38、閘管承受最大正、反向電壓為線電壓的峰值。線電壓的峰值。452.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路a=30 時的工作情況時的工作情況(波形圖）波形圖）區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了區(qū)別在于：晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30 ，組成，組成ud的每一段線電壓因此推遲的每一段線電壓因此推遲30 從從 t1開始把一周期等分為開始把一周期等分為6段，段，ud波形仍由波形仍由6段線電段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表2-1的規(guī)律的規(guī)律變壓器二次側(cè)電流變壓器二次側(cè)電流ia波形的特點：在波形的特點：在VT1處于通態(tài)處于通態(tài)的的120 期間

39、，期間，ia為正，為正，ia波形的形狀與同時段的波形的形狀與同時段的ud波波形相同，在形相同，在VT4處于通態(tài)的處于通態(tài)的120 期間，期間，ia波形的形狀波形的形狀也與同時段的也與同時段的ud波形相同，但為負值。波形相同，但為負值。462.2.2 2.2.2 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 a=60 時工作時工作情況情況 ud波形中每波形中每段線電壓的段線電壓的波形繼續(xù)后波形繼續(xù)后移，移，ud平均平均值繼續(xù)降低。值繼續(xù)降低。a=60 時時ud出出現(xiàn)為零的點?，F(xiàn)為零的點。 = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1O

40、tOtuVT1圖2-20 三相橋式全控整流電路帶電阻負載 =60時的波形 472.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路當當a60 時，如時，如a=90 時時電阻負載情況下的工作波形如電阻負載情況下的工作波形如圖圖2-21所示所示：ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1圖圖2-21 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帶電阻負載a =90 時的時的波形波形 482.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路小結(jié)小結(jié)當當a60 時，時，ud波形均連續(xù)，對于電

41、阻負波形均連續(xù)，對于電阻負載，載，id波形與波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)；波形形狀一樣，也連續(xù)；當當a60 時，時，ud波形每波形每60 中有一段為零，中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負值；波形不能出現(xiàn)負值；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a角角的移相范圍是的移相范圍是120 。動畫演示492.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路2阻感負載時的工作情況阻感負載時的工作情況a60 時時ud波形連續(xù)，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ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣區(qū)別在于：區(qū)別在于：由于負載不同，同樣的整流輸

42、出電壓加到負載上，得到的負載電流得到的負載電流id波形不同波形不同。阻感負載時，由于電感的作用，使得負載電流波形變得平直，當電感足夠大的時候，負載電流的波形可當電感足夠大的時候，負載電流的波形可近似為一條水平線。近似為一條水平線。502.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua = 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuac iVT1ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc圖2-22 三相橋式全控整流電路帶阻感負載 =0時的波形圖2-2

43、3 三相橋式全控整流電路帶阻感負載 =30時的波形512.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路a 60 時時阻感負載時的工作情阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同，況與電阻負載時不同，電阻負載時電阻負載時ud波形不波形不會出現(xiàn)負的部分，而會出現(xiàn)負的部分，而阻感負載時，由于電阻感負載時，由于電感感L的作用，的作用，ud波形會波形會出現(xiàn)負的部分出現(xiàn)負的部分帶阻感負載時，三相帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的橋式全控整流電路的a 角移相范圍為角移相范圍為90 = 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1u

44、VT1圖2-24 三相橋式整流電路帶阻感負載， =90時的波形 522.2.22.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3定量分析定量分析當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載當整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載a60 時）的平均值為：時）的平均值為： 帶電阻負載且?guī)щ娮柝撦d且a 60 時，整流電壓平均值為：時，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Rcos34. 2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134. 2)(sin63232dUttdUU（2-26）（2-27）532.2.22.2.2三相橋式全控整流電

45、路三相橋式全控整流電路當整流變壓器為圖當整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負載時，中所示采用星形接法，帶阻感負載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，為正負半周各寬中所示，為正負半周各寬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： （2-28）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流電路接反電勢阻感負載反電勢阻感負載時時，在負載電感足，在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性夠大足以使負載電流連續(xù)的情況

46、下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計算Id時有所不同，接反電勢阻感負載時的時有所不同，接反電勢阻感負載時的Id為：為： （2-29） 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。ddddIIIII816. 03232)(3221222REUIdd54圖圖2-1 2-1 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TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)0055圖圖2-2 2-2 帶阻感負載的單相半波電路及其波

47、形帶阻感負載的單相半波電路及其波形 a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +56圖圖2-3 2-3 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)b)VTRLVTRLu2u2VT處于關(guān)斷狀態(tài)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)57圖圖2-4 2-4 單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形 a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO - +b)c)d)e)f)g)iVDRiVDR58圖圖2-5 2-5 單

48、相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidttt000i2udidb)c)d)ud(id)uVT1,459圖圖2-6 2-6 單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形 TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,460圖圖2-7 2-7 單相橋式全控整流電路接反電動勢單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻電阻負載時的電路及波形負載時的電路及波形a)b)REidudidOEu

49、dtIdOt61圖圖2-8 2-8 單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況 Oud0Eidtt =62圖2-9 單相全波可控整流電路及波形 a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOtt63圖圖2-10 2-10 單單相橋式半控相橋式半控整流電路，整流電路，有續(xù)流二極有續(xù)流二極管，阻感負管，阻感負載時的電路載時的電路及波形及波形a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdttttttt iVT1iVD4iVT2iV

50、D3iVDR64圖圖2-11 2-11 單相橋式半控整流電路的另一接法單相橋式半控整流電路的另一接法 負載Tu2VD3VD4VT1VT265圖圖2-122-12三相半波三相半波可控整流可控整流電路共陰電路共陰極接法電極接法電阻負載時阻負載時的電路及的電路及 =0=0 時的時的波形波形 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1tttttug1ug2ug3ug166圖圖2-13 2-13 三相半波三相半波可控整流可控整流電路，電路，時時的波形的波形 =30u2uaubucOtOtOtOtOtuGud

51、uabuact1iVT1uVT1uac67圖圖2-14 2-14 三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，時的波形時的波形 tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT168圖圖2-15 2-15 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路U Ud d/U/U2 2與與的關(guān)系的關(guān)系 03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U269圖圖2-162-16三相半波可控三相半波可控整流電路，整流電路，時的電時的電路及路及時時的波形的波形 abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT170圖圖2-17 2-17 三相橋式全控整流電路原理圖三相橋式全控整流電路原