整流電路學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1整流整流(zhngli)電路電路 第一頁，共60頁。 按照輸入交流電源的相數(shù)按照輸入交流電源的相數(shù):單相、三相和多相整流單相、三相和多相整流(zhngli)電路；電路； 按電路中組成的電力電子器件控制特性按電路中組成的電力電子器件控制特性:不可控、半不可控、半控和全控整流控和全控整流(zhngli)電路；電路； 根據(jù)整流根據(jù)整流(zhngli)電路的結(jié)構(gòu)形式電路的結(jié)構(gòu)形式:半波、全波和半波、全波和橋式整流橋式整流(zhngli)電路等類型。電路等類型。 相控整流電路相控整流電路:電壓可調(diào)；電壓可調(diào)； 二極管整流電路二極管整流電路:電壓固定；電壓固定； 整流電路的類型整流電路的類型 ：第

2、1頁/共60頁第二頁，共60頁。 利用電力電子器件的可控開關(guān)特性把交流電能利用電力電子器件的可控開關(guān)特性把交流電能變?yōu)橹绷麟娔艿恼髯優(yōu)橹绷麟娔艿恼?zhngli)電路構(gòu)成的系統(tǒng)稱為整流電路構(gòu)成的系統(tǒng)稱為整流(zhngli)器。器。2、整流器電路性能和控制方式必須、整流器電路性能和控制方式必須(bx)滿足的要求：滿足的要求：1、定義：、定義：第2頁/共60頁第三頁，共60頁。1、電壓、電壓(diny)紋波系數(shù)紋波系數(shù)u（5.1.1）如果直流輸出電壓有效值用如果直流輸出電壓有效值用U表示表示(biosh)，則，則 ， 因此有：因此有：若第若第n次諧波峰值為次諧波峰值為Unm, 則定義則定義Un

3、m與與UD之比為電壓脈動(dòng)系數(shù)之比為電壓脈動(dòng)系數(shù)Sn，（5.1.3）（5.1.2）DHuUU 22DHUUU 12 DuUU 2、電壓脈動(dòng)系數(shù)、電壓脈動(dòng)系數(shù)SnDnmnUUS 第3頁/共60頁第四頁，共60頁。3、 輸入輸入(shr)電流總畸變率電流總畸變率THD（5.1.4） 2122212112121nssnsnsssssIIIIIIIITHD式中式中Isn為為n次諧波次諧波(xi b)電流有效值。電流有效值。第4頁/共60頁第五頁，共60頁。4、 輸入輸入(shr)功功率因數(shù)率因數(shù)PF 定義交流電源輸入有功功率平均值定義交流電源輸入有功功率平均值P與其視在功率與其視在功率(sh zi n

4、l)S之比為輸入之比為輸入功率因數(shù)功率因數(shù)PF（Power factor）, 即即 對(duì)于無畸變的正弦波，諧波電流在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率為零，對(duì)于無畸變的正弦波，諧波電流在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率為零，只有基波只有基波(j b)電流電流Is1形成有功功率形成有功功率 SPPF ssIUS 11cos ssIUP 1cos 上式中上式中1是輸入電壓與輸入電流基波分量之間的相位角。則是輸入電壓與輸入電流基波分量之間的相位角。則 稱為基波位移因數(shù)稱為基波位移因數(shù)(或基波功率因數(shù)或基波功率因數(shù))，于是輸入功率因數(shù)為，于是輸入功率因數(shù)為:1111coscos ssssssIIIUIUSPPF （5.1.5）（

5、5.1.6）第5頁/共60頁第六頁，共60頁。4、 輸入輸入(shr)功率因數(shù)功率因數(shù)PF(續(xù)續(xù))（5.1.7）ssII11111coscos ssssssIIIUIUSPPF 22122221111111THDIIIIIIInssnnsnssss 211cosTHDPF 中中 稱為基波稱為基波(j b)因數(shù)，且有因數(shù)，且有 所以所以式式（5.1.6）1cos 第6頁/共60頁第七頁，共60頁。n5.7 (n bin)電路電路n5.8 晶閘管相控電路的晶閘管相控電路的驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)控制n5.9 PWM整流電路整流電路第7頁/共60頁第八頁，共60頁。tUusin222圖圖5.2.1 單相半波單相

6、半波(bn b)可控可控整流整流 1. 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載（5.2.2）第8頁/共60頁第九頁，共60頁。 1. 電阻性負(fù)載時(shí)參數(shù)電阻性負(fù)載時(shí)參數(shù)(cnsh)計(jì)算：計(jì)算：根據(jù)波形圖根據(jù)波形圖5.2.1 (b)，可求出整流輸出電壓平均值為：可求出整流輸出電壓平均值為：2cos145. 02cos12)(sin221222 UUttdUUd 移相范圍：移相范圍：整流輸出電壓整流輸出電壓Ud的平均值從最大值變的平均值從最大值變化到零時(shí)，控制角化到零時(shí)，控制角的變化范圍為移相范圍。的變化范圍為移相范圍。當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，Ud=0，當(dāng)當(dāng)=時(shí)，時(shí)，Ud=0.45U2為最大值。為最大值。 這種通過控制觸發(fā)脈

7、沖的相位來控制直流輸出電壓這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。單相半波相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)移相范圍為單相半波相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)移相范圍為。圖圖5.2.1 單相半波可控單相半波可控 整流波形圖整流波形圖 第9頁/共60頁第十頁，共60頁。 1. 電阻性負(fù)載時(shí)參數(shù)電阻性負(fù)載時(shí)參數(shù)(cnsh)計(jì)算（續(xù)）：計(jì)算（續(xù)）： 圖圖5.2.1 單相單相(dn xin)半波可控半波可控 整流波形圖整流波形圖 242sin)()sin2(21222 UtdtUU根據(jù)有效值的定義，整流輸出電壓的有效值為根據(jù)有效

8、值的定義，整流輸出電壓的有效值為 （5.2.4）那么，整流輸出電流的平均值那么，整流輸出電流的平均值Id和有效值和有效值I分別為分別為RUI RUIdd 電流的波形系數(shù)電流的波形系數(shù)Kf為為 )cos1(2)(22sin2cos12242sin dfIIK（5.2.7）（5.2.5）（5.2.6）上式上式(5.2.7)表明，控制角表明，控制角越大，波形系數(shù)越大，波形系數(shù)Kf越大。越大。 第10頁/共60頁第十一頁，共60頁。 1. 電阻電阻(dinz)性負(fù)載時(shí)參數(shù)計(jì)算（續(xù)）：性負(fù)載時(shí)參數(shù)計(jì)算（續(xù)）： 圖圖5.2.1 單相半波單相半波(bn b)可控可控 整流原理整流原理（5.2.8）如果忽略晶

9、閘管如果忽略晶閘管T的損耗，則變壓器二次側(cè)輸出的有功功率為的損耗，則變壓器二次側(cè)輸出的有功功率為 電源輸入的視在功率為電源輸入的視在功率為（5.2.10）（5.2.9） 從上式可知，功率因數(shù)是控制角從上式可知，功率因數(shù)是控制角的函數(shù)，且越的函數(shù)，且越大，相大，相控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)PF越小。越小。 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，PF=0.707為最大值。這是因?yàn)殡娐返妮敵鲭娏髦袨樽畲笾?。這是因?yàn)殡娐返妮敵鲭娏髦胁粌H存在諧波，而且基波電流與基波電壓不僅存在諧波，而且基波電流與基波電壓(即電源輸入正弦電壓即電源輸入正弦電壓)也不同相，即是使電阻性負(fù)載，也不同相，即是使電阻性負(fù)

10、載，PF也不會(huì)等于也不會(huì)等于1。UIRIPd 2IUS2 電路的功率因數(shù)電路的功率因數(shù) 242sin22 UUIUUISPPF第11頁/共60頁第十二頁，共60頁。 2. 電感性電感性(gnxng)負(fù)載負(fù)載（等效為電感（等效為電感(din n)L和電阻和電阻R串聯(lián)）串聯(lián)）圖圖5.2.3 感性負(fù)載單相半波可控整流電路及其波形感性負(fù)載單相半波可控整流電路及其波形工作原理工作原理第12頁/共60頁第十三頁，共60頁。 2. 電感性電感性(gnxng)負(fù)載負(fù)載 )(21)(21tdutduUUULRdLdRd02)(21)(2100 diLtddtdiLtduULdL )(21tduURd故故 （5.

11、2.11）（5.2.12）（5.2.13）第13頁/共60頁第十四頁，共60頁。 2. 電感性電感性(gnxng)負(fù)載（大電感）負(fù)載（大電感） 22 0 dU第14頁/共60頁第十五頁，共60頁。 2. 電感性負(fù)載電感性負(fù)載(fzi)（大電感）（大電感） 在電源電壓正半周，負(fù)載電流由晶閘管導(dǎo)通提供；在電源電壓正半周，負(fù)載電流由晶閘管導(dǎo)通提供； 電源電壓負(fù)半周時(shí)，續(xù)流二極管電源電壓負(fù)半周時(shí)，續(xù)流二極管D維持負(fù)載電流；維持負(fù)載電流； 因此負(fù)載電流是一個(gè)連續(xù)且平穩(wěn)的直流電流。大電感負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形是一條平行于橫軸的直線，其值為因此負(fù)載電流是一個(gè)連續(xù)且平穩(wěn)的直流電流。大電感負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形是一

12、條平行于橫軸的直線，其值為Id； 第15頁/共60頁第十六頁，共60頁。 2. 電感性電感性(gnxng)負(fù)載（大電感）參數(shù)計(jì)算負(fù)載（大電感）參數(shù)計(jì)算22UddTdTIII 22 ddDdDIII 22 ddDDIII 22 ddTTIII 22 （5.2.17）（5.2.14）（5.2.15）（5.2.16）第16頁/共60頁第十七頁，共60頁。3、單相半波可控整流、單相半波可控整流(zhngli)電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：第17頁/共60頁第十八頁，共60頁。1、阻性負(fù)載、阻性負(fù)載(fzi)圖圖5.2.6 單相單相(dn xin)全控橋式整流電路全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載的電路與工作波形帶電阻

13、性負(fù)載的電路與工作波形tUtUum sin2sin222 （的移相范圍是的移相范圍是0180）工作原理分析：工作原理分析：第18頁/共60頁第十九頁，共60頁。1、阻性負(fù)載參數(shù)、阻性負(fù)載參數(shù)(cnsh)計(jì)算：計(jì)算：3）輸出電流）輸出電流(dinli)的平均值和有效值分別為的平均值和有效值分別為2）整流輸出電壓的有效值為）整流輸出電壓的有效值為 即即Ud為最小值時(shí)，為最小值時(shí)，=180，Ud為最大值時(shí)為最大值時(shí)=0，所以單相全控所以單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，的移相范圍是的移相范圍是0180。1）整流輸出電壓的平均值）整流輸出電壓的平均值 2cos19.0)c

14、os1(2)(sin21222 UUttdUUd 22sin)()sin2(1222UtdtUU2cos19 . 02 ddddRURUI 22sin2ddRURUI（5.2.18）（5.2.19）（5.2.20）（5.2.21）第19頁/共60頁第二十頁，共60頁。1、阻性負(fù)載參數(shù)、阻性負(fù)載參數(shù)(cnsh)計(jì)算：計(jì)算：4）流過每個(gè)晶閘管的平均電流為輸出）流過每個(gè)晶閘管的平均電流為輸出(shch)電流平均值的一半，即電流平均值的一半，即5）流過每個(gè)晶閘管的電流有效值為）流過每個(gè)晶閘管的電流有效值為2cos145. 0212 dddTRUII222sin2)()sin2(21222IRUtdtR

15、UIddT （5.2.23）（5.2.22）26）晶閘管承受的最大反向電壓為）晶閘管承受的最大反向電壓為 U2。 7）在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管只導(dǎo)通一次，流過晶閘管的電流）在一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)晶閘管只導(dǎo)通一次，流過晶閘管的電流波形系數(shù)為波形系數(shù)為 )cos1(2)(22sin2cos1222sin222 dddTTfTRURUIIK（5.2.24）第20頁/共60頁第二十一頁，共60頁。1、阻性負(fù)載、阻性負(fù)載(fzi)參數(shù)計(jì)算：參數(shù)計(jì)算：9） 在一個(gè)周期內(nèi)電源通過變壓器兩次向負(fù)載提供能量，因此負(fù)載電流有效值在一個(gè)周期內(nèi)電源通過變壓器兩次向負(fù)載提供能量，因此負(fù)載電流有效值d與變壓器次級(jí)電流有效值與變壓

16、器次級(jí)電流有效值I2相同。那么電路的功率因數(shù)相同。那么電路的功率因數(shù)(n l yn sh)可以按下式計(jì)算可以按下式計(jì)算8）負(fù)載電流的波形系數(shù)為）負(fù)載電流的波形系數(shù)為)cos1(2)(22sin dfIIK 22sin2222UUUUIUIUSPPFddd（5.2.26）（5.2.25）第21頁/共60頁第二十二頁，共60頁。、 的移相范圍相等，均為的移相范圍相等，均為0180；、輸出電壓平均值、輸出電壓平均值Ud是半波整流電路的倍；是半波整流電路的倍；、在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減、在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減 小一半小一半(ybn)；、功率因數(shù)提高了、功率因數(shù)提高

17、了 倍。倍。2 通過上述數(shù)量關(guān)系的分析，電阻負(fù)載時(shí)，對(duì)單相通過上述數(shù)量關(guān)系的分析，電阻負(fù)載時(shí)，對(duì)單相(dn xin)全控橋式整流電路與半波整流電路可作如全控橋式整流電路與半波整流電路可作如下比較：下比較：第22頁/共60頁第二十三頁，共60頁。2大電感大電感(din n)負(fù)載負(fù)載 圖圖5.2.8 單相全控橋式整流單相全控橋式整流(zhngli)電路帶電感性負(fù)載電路與波形圖電路帶電感性負(fù)載電路與波形圖工作原理分析：工作原理分析：電路控制角的電路控制角的移相范圍移相范圍為為0/2第23頁/共60頁第二十四頁，共60頁。2大電感大電感(din n)負(fù)載參數(shù)計(jì)算：負(fù)載參數(shù)計(jì)算：1）在電流連續(xù)）在電流連

18、續(xù)(linx)的情況下整流輸出電壓的平均值為的情況下整流輸出電壓的平均值為2）整流輸出電壓有效值為）整流輸出電壓有效值為3）晶閘管承受的最大正反向電壓為）晶閘管承受的最大正反向電壓為 U2。 cos22)(sin2122UttdUUd cos9 . 02U (090)222)()sin2(1UtdtUU 2(5.2.27) (5.2.28) 4）在一個(gè)周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通）在一個(gè)周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180，兩組輪流導(dǎo)通，兩組輪流導(dǎo)通，變壓器次級(jí)中的電流是正負(fù)對(duì)稱的方波，電流的平均值變壓器次級(jí)中的電流是正負(fù)對(duì)稱的方波，電流的平均值Id和和有效值有效值I相等，其波形系數(shù)為。相等，其波形系數(shù)為。

19、第24頁/共60頁第二十五頁，共60頁。2大電感負(fù)載大電感負(fù)載(fzi)參數(shù)計(jì)算：參數(shù)計(jì)算：5）在電流連續(xù)的情況下整流）在電流連續(xù)的情況下整流(zhngli)輸出電壓的平均值為輸出電壓的平均值為(5.2.29) (5.2.30) 單相全控橋式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，單相全控橋式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小，功率因數(shù)高，變壓器次級(jí)中電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器次級(jí)中電流為兩個(gè)等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器的利用率高。變壓器的利用率高。 在大電感負(fù)載情況下，在大電感負(fù)載情況下，接近接近/2時(shí)，輸出電壓的平均值接時(shí)，輸出電壓的平均值接近于零，負(fù)載上的電壓

20、太小。且理想的大電感負(fù)載是不存在的，近于零，負(fù)載上的電壓太小。且理想的大電感負(fù)載是不存在的，故實(shí)際電流波形不可能是一條直線，而且在故實(shí)際電流波形不可能是一條直線，而且在之前，電流就之前，電流就出現(xiàn)斷續(xù)。電感量越小，電流開始斷續(xù)的出現(xiàn)斷續(xù)。電感量越小，電流開始斷續(xù)的值就越小。值就越小。dddTdTIIII2122 dddTTIIII2122 6）結(jié)論：）結(jié)論：第25頁/共60頁第二十六頁，共60頁。3反電勢(shì)負(fù)載工作反電勢(shì)負(fù)載工作(gngzu)原理原理 反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載：反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載：對(duì)于可控整流電路來說，被充電的蓄電池、電容器、正在運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)的電樞（電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)于可控整流電路來說

21、，被充電的蓄電池、電容器、正在運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī)的電樞（電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E）等本身是一個(gè)直流電壓的負(fù)載。等本身是一個(gè)直流電壓的負(fù)載。dddRiEu dddREui 第26頁/共60頁第二十七頁，共60頁。3反電勢(shì)負(fù)載工作反電勢(shì)負(fù)載工作(gngzu)原理原理 導(dǎo)電角導(dǎo)電角時(shí)，整流電流波形出現(xiàn)斷流。其波形如圖時(shí)，整流電流波形出現(xiàn)斷流。其波形如圖5.2.9(c)所示，圖中的所示，圖中的為停止導(dǎo)電角。也就是說與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了為停止導(dǎo)電角。也就是說與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電。電角度停止導(dǎo)電。 22arcsinUE (5.2.31) 時(shí)，若觸發(fā)脈沖到來，晶閘管因承受負(fù)

22、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(dāng)時(shí)，若觸發(fā)脈沖到來，晶閘管因承受負(fù)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(dāng) 時(shí)刻晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣就要求觸發(fā)角時(shí)刻晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣就要求觸發(fā)角。 t第27頁/共60頁第二十八頁，共60頁。3反電勢(shì)負(fù)載參數(shù)反電勢(shì)負(fù)載參數(shù)(cnsh)計(jì)算計(jì)算(5.2.33) (5.2.32) l1）整流器輸出）整流器輸出(shch)端直流電壓平均值端直流電壓平均值 l2）整流電流平均值）整流電流平均值 )()cos(cos21)()sin2(122 EUEt

23、dEtUEUd EU )cos(cos2212 dddREtUtdiIsin21)(12 EURd )cos(cos212第28頁/共60頁第二十九頁，共60頁。1大電感大電感(din n)負(fù)載時(shí)的工作情況負(fù)載時(shí)的工作情況 圖圖5.2.10 單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路(dinl)帶帶大電感負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形圖大電感負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形圖 晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻被迫換流，二極管則在電源電壓過零時(shí)自然換流；由于自然續(xù)流的作用，整流輸出電壓晶閘管在觸發(fā)時(shí)刻被迫換流，二極管則在電源電壓過零時(shí)自然換流；由于自然續(xù)流的作用，整流輸出電壓ud的波形沒有負(fù)半波的部分，與全控橋電路帶電阻性負(fù)載相同

24、。的波形沒有負(fù)半波的部分，與全控橋電路帶電阻性負(fù)載相同。 的移相范圍為的移相范圍為0180，Ud、d的計(jì)算公式和全控橋帶電阻性負(fù)載時(shí)相同；流過晶閘管和二極管的電流都是寬度為的計(jì)算公式和全控橋帶電阻性負(fù)載時(shí)相同；流過晶閘管和二極管的電流都是寬度為180的方波且與無關(guān)，交流側(cè)電流為正負(fù)對(duì)稱的交變方波。的方波且與無關(guān)，交流側(cè)電流為正負(fù)對(duì)稱的交變方波。 工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：第29頁/共60頁第三十頁，共60頁。1大電感大電感(din n)負(fù)載時(shí)的工作情況負(fù)載時(shí)的工作情況 圖圖5.2.10 單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路(dinl)帶帶大電感負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形圖大電感負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形

25、圖 在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)突然把控制角在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)突然把控制角 增大到增大到180以上或突然切斷觸發(fā)電路時(shí)，會(huì)發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通兩個(gè)二極管輪導(dǎo)通的失控現(xiàn)象。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)對(duì)輸出電壓失去了控制作用，失控在使用中是不允許的，為了消除失控，帶電感性負(fù)載的半控橋式整流電路還需加接續(xù)流二極管。以上或突然切斷觸發(fā)電路時(shí)，會(huì)發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通兩個(gè)二極管輪導(dǎo)通的失控現(xiàn)象。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)對(duì)輸出電壓失去了控制作用，失控在使用中是不允許的，為了消除失控，帶電感性負(fù)載的半控橋式整流電路還需加接續(xù)流二極管。 續(xù)流二極管的作用：續(xù)流二極管的作用：消除失控消除失控第30頁/共60頁第三十一頁，共60頁。2大電

26、感負(fù)載時(shí)參數(shù)大電感負(fù)載時(shí)參數(shù)(cnsh)計(jì)算計(jì)算 輸出輸出(shch)電壓平均值電壓平均值為為2cos19 . 0)cos1 (2)(sin21222 UUttdUUd輸出電壓有效值為輸出電壓有效值為 22sin)()sin21222UtdtUU（(5.2.36) (5.2.35) 第31頁/共60頁第三十二頁，共60頁。 在控制角為在控制角為時(shí)，每個(gè)晶閘管一周期時(shí)，每個(gè)晶閘管一周期(zhuq)內(nèi)的導(dǎo)通角為內(nèi)的導(dǎo)通角為 ，續(xù)流管的流通角為，續(xù)流管的流通角為 ，2大電感大電感(din n)負(fù)載時(shí)參數(shù)計(jì)算負(fù)載時(shí)參數(shù)計(jì)算 ddTdTIII 22 ddTTIII 22 ddDdDIII 2ddDDII

27、I 2流經(jīng)續(xù)流二極管的平均電流和有效電流分別為流經(jīng)續(xù)流二極管的平均電流和有效電流分別為(5.2.38) (5.2.37) (5.2.40) (5.2.39) 則流過晶閘管的電流平均值和有效值分別為則流過晶閘管的電流平均值和有效值分別為 T 2 D第32頁/共60頁第三十三頁，共60頁。n諧波分析諧波分析n5.7 有源逆變電路有源逆變電路(dinl) n5.8 晶閘管相控電路晶閘管相控電路(dinl)的驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制n5.9 PWM整流電路整流電路(dinl) 第33頁/共60頁第三十四頁，共60頁。1、電阻、電阻(dinz)性負(fù)載工作原理分析性負(fù)載工作原理分析圖圖5.3.1 電阻性負(fù)載的三

28、相半波相控整流電路及波形電阻性負(fù)載的三相半波相控整流電路及波形(=0)第34頁/共60頁第三十五頁，共60頁。1、電阻性負(fù)載、電阻性負(fù)載(fzi)工作原理分析工作原理分析圖圖5.3.1 電阻性負(fù)載的三相半波相控整流電路及波形電阻性負(fù)載的三相半波相控整流電路及波形(=0)第35頁/共60頁第三十六頁，共60頁。1、電阻性負(fù)載工作原理、電阻性負(fù)載工作原理(yunl)分析分析當(dāng)當(dāng)=30時(shí)，時(shí)，ud、id波形波形(b xn)臨界連續(xù)。臨界連續(xù)。 當(dāng)當(dāng)=150時(shí)，整流輸出電壓為零。時(shí)，整流輸出電壓為零。 在在30時(shí)，輸出電壓和電流波形將不再連續(xù)；時(shí)，輸出電壓和電流波形將不再連續(xù)；在電源交流電路中不存在電

29、感情況下，晶閘管之間的電流轉(zhuǎn)移是在瞬間完成的；在電源交流電路中不存在電感情況下，晶閘管之間的電流轉(zhuǎn)移是在瞬間完成的；負(fù)載上的電壓波形是相電壓的一部分；負(fù)載上的電壓波形是相電壓的一部分；晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)所承受的電壓是線電壓而不是相電壓。晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)所承受的電壓是線電壓而不是相電壓。整流輸出電壓的脈動(dòng)頻率為整流輸出電壓的脈動(dòng)頻率為 HZ(脈波數(shù)脈波數(shù)m=3)。結(jié)論：結(jié)論：圖圖5.3.2 5.3.2 三相半波相控整流三相半波相控整流=18=18、6060時(shí)的波形圖時(shí)的波形圖150503 第36頁/共60頁第三十七頁，共60頁。1、電阻、電阻(dinz)性負(fù)載數(shù)量關(guān)系性負(fù)載數(shù)量關(guān)系 若若A

30、相電源相電源(dinyun)輸入相電壓輸入相電壓 ，B、C相相應(yīng)滯后相相應(yīng)滯后 則有如下數(shù)量關(guān)系：則有如下數(shù)量關(guān)系：tUuA sin222 120)300(cos17. 1)(sin23/2126562 UttdUUd 式中式中為整流變壓器二次側(cè)相電壓有效值。為整流變壓器二次側(cè)相電壓有效值。 (5.3.1) 當(dāng)當(dāng)3030時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，各相晶閘管每周期時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，各相晶閘管每周期輪流導(dǎo)電輪流導(dǎo)電120120，即導(dǎo)通角，即導(dǎo)通角T T =120=120。輸出電壓平均值為輸出電壓平均值為 當(dāng)當(dāng)=0時(shí)整流輸出電壓平均值時(shí)整流輸出電壓平均值d最大。增大最大。增大，Ud減小，當(dāng)減小，當(dāng)=150時(shí)

31、，時(shí)，Ud=0。所以帶電阻性負(fù)載的三相所以帶電阻性負(fù)載的三相半波相控整流電路的半波相控整流電路的移相范圍為移相范圍為0150第37頁/共60頁第三十八頁，共60頁。1、電阻性負(fù)載、電阻性負(fù)載(fzi)數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系(5.3.1) 當(dāng)當(dāng)30時(shí)，負(fù)載電流時(shí)，負(fù)載電流(dinli)斷續(xù)，斷續(xù)， ，輸出電壓平均值輸出電壓平均值d為為150 62)(sin23/21ttdUUd3)30cos(117. 12 U)15030( (4) 晶閘管承受的最大反向電壓為電源線電壓峰值，晶閘管承受的最大反向電壓為電源線電壓峰值，即即 ，最大正向電壓為電源相電壓，即最大正向電壓為電源相電壓，即 。22U26U第38

32、頁/共60頁第三十九頁，共60頁。1、電阻性負(fù)載數(shù)量、電阻性負(fù)載數(shù)量(shling)關(guān)系關(guān)系(5.3.4) （5）負(fù)載）負(fù)載(fzi)電流的電流的平均值平均值 dddRUI ddTII31 )2cos2332(212 dTRUI30 o)2sin412cos4365(212 dTRUI15030 流過每個(gè)晶閘管的平均電流流過每個(gè)晶閘管的平均電流流過每個(gè)晶閘管的電流有效值為流過每個(gè)晶閘管的電流有效值為(5.3.5) (5.3.3) (5.3.6) 第39頁/共60頁第四十頁，共60頁。1、大電感、大電感(din n)負(fù)載負(fù)載 (1)在在30時(shí)，時(shí)，ud的波形與電阻性負(fù)載時(shí)相同。的波形與電阻性負(fù)載

33、時(shí)相同。 (2)30時(shí)時(shí)ud波形出現(xiàn)波形出現(xiàn)(chxin)部分負(fù)壓。部分負(fù)壓。 (3)盡管盡管30，由于大電感負(fù)載的作用，仍然使各相晶閘管導(dǎo)通，由于大電感負(fù)載的作用，仍然使各相晶閘管導(dǎo)通120，保證了電流的連續(xù)。，保證了電流的連續(xù)。 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：圖圖5.3.3 大電感負(fù)載的三相半波整流電路及波形大電感負(fù)載的三相半波整流電路及波形 第40頁/共60頁第四十一頁，共60頁。1、大電感、大電感(din n)負(fù)載數(shù)量關(guān)系負(fù)載數(shù)量關(guān)系流過每個(gè)晶閘管的平均流過每個(gè)晶閘管的平均(pngjn)電流與有效電流分別為電流與有效電流分別為 65622cos17. 1)(sin23/21UttdUUd 當(dāng)當(dāng)=

34、0時(shí)時(shí)Ud最大最大，當(dāng)當(dāng)=90時(shí)，時(shí)，Ud=0。因此，大電感負(fù)載因此，大電感負(fù)載時(shí)，時(shí)，三相半波整流電路的移相范圍為三相半波整流電路的移相范圍為090。整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值ud為為dddTdTIIII313601202 dddTTIIII577. 0312 (5.3.8) (5.3.7) (5.3.9) 第41頁/共60頁第四十二頁，共60頁。1、大電感負(fù)載、大電感負(fù)載(fzi)接續(xù)流二極管時(shí)接續(xù)流二極管時(shí)4）續(xù)流二極管在一周期）續(xù)流二極管在一周期(zhuq)內(nèi)內(nèi)導(dǎo)通三次，其導(dǎo)通角導(dǎo)通三次，其導(dǎo)通角D=3(30)。 1）ud的波形與純電阻性負(fù)載時(shí)一樣，的波形與純電阻性負(fù)載時(shí)一樣

35、，Ud的計(jì)算公式也一樣。的計(jì)算公式也一樣。)300(cos17. 1)(sin23/2126562 UttdUUd圖圖5.3.3 大電感負(fù)載的大電感負(fù)載的 三相半波整流電路三相半波整流電路2）負(fù)載電流）負(fù)載電流id=iT1+iT2+iT3+iD。3）一周期內(nèi)晶閘管的導(dǎo)通角）一周期內(nèi)晶閘管的導(dǎo)通角 T=150。第42頁/共60頁第四十三頁，共60頁。1、大電感負(fù)載、大電感負(fù)載(fzi)接續(xù)流二極管時(shí)接續(xù)流二極管時(shí)圖圖5.3.3 大電感負(fù)載大電感負(fù)載(fzi)的的 三相半波整流電路三相半波整流電路（5.3.13）5）流過晶閘管的平均電流和有效電流分別為）流過晶閘管的平均電流和有效電流分別為6）流過

36、續(xù)流管的平均電流和）流過續(xù)流管的平均電流和有效電流分別為有效電流分別為ddTdTIII 3601502 ddTTIII 3601502 ddDdDIII 120302 ddDDIII 120302 （5.3.10）（5.3.11）（5.3.12）第43頁/共60頁第四十四頁，共60頁。 共陰極組的自然換流點(diǎn)共陰極組的自然換流點(diǎn)(=0)在在t1、t、t時(shí)刻，分別時(shí)刻，分別(fnbi)觸發(fā)、晶閘管。觸發(fā)、晶閘管。 共陽極組的自然換流點(diǎn)共陽極組的自然換流點(diǎn)(=0)在在t、t、t時(shí)刻，分別時(shí)刻，分別(fnbi)觸發(fā)、晶閘管。觸發(fā)、晶閘管。 晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)椋壕чl管的導(dǎo)通順序?yàn)椋?23456。 圖圖5

37、.3.4 三相橋式相控整流三相橋式相控整流(zhngli)電路電路 帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載 時(shí)的情況時(shí)的情況01、電阻性負(fù)載工作原理電阻性負(fù)載工作原理第44頁/共60頁第四十五頁，共60頁。2、三相、三相(sn xin)橋式全控整流電橋式全控整流電路的特點(diǎn)路的特點(diǎn) （l）每個(gè)時(shí)刻均需）每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)不同個(gè)不同(b tn)組的晶閘管同時(shí)導(dǎo)組的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，形通，形成向負(fù)載供電的回路，其中且不能為同一相的晶閘管；成向負(fù)載供電的回路，其中且不能為同一相的晶閘管； （2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：6個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖按個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖按 ug1ug2ug3ug4ug5ug6的順序（相位

38、依次差的順序（相位依次差60） 分別觸發(fā)晶閘管分別觸發(fā)晶閘管123456；共陰極組共陰極組1、3、5的觸發(fā)脈沖依次相差的觸發(fā)脈沖依次相差120，共陽極組共陽極組、的觸發(fā)脈沖也依次差的觸發(fā)脈沖也依次差 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 T1、與與T4，T3與與 T6，T5與與 T2脈沖相差脈沖相差180；第45頁/共60頁第四十六頁，共60頁。2、三相橋式全控整流、三相橋式全控整流(zhngli)電電路的特點(diǎn)路的特點(diǎn) 寬脈沖觸發(fā)：使脈沖寬度大于寬脈沖觸發(fā)：使脈沖寬度大于60(一般取一般取80100);雙脈沖觸發(fā)：用兩個(gè)窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿雙脈沖觸發(fā)：用兩個(gè)

39、窄脈沖代替寬脈沖，兩個(gè)窄脈沖的前沿(qinyn)相差相差60，脈寬一般為，脈寬一般為2030。 （3）全控橋觸發(fā)脈沖類型：）全控橋觸發(fā)脈沖類型：（4）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角的移相范圍是的移相范圍是 120。 第46頁/共60頁第四十七頁，共60頁。3、三相橋式全控整流、三相橋式全控整流電路電路(dinl)不同時(shí)工作原理不同時(shí)工作原理 =30時(shí)工作時(shí)工作(gngzu)波形：波形：圖圖5.3.5 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載=30 時(shí)的情況時(shí)的情況第47頁/共60頁第四十八頁，共60頁。3、三相、三相(sn xin)

40、橋式全控整流橋式全控整流電路電路不同時(shí)工作原理不同時(shí)工作原理 =60時(shí)工作時(shí)工作(gngzu)波形：波形：圖圖5.3.6 三相橋式相控整流電路三相橋式相控整流電路 帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載=60 時(shí)的情況時(shí)的情況第48頁/共60頁第四十九頁，共60頁。=90時(shí)工作時(shí)工作(gngzu)波形：波形：圖圖5.3.7 三相橋式相控整流三相橋式相控整流(zhngli)電路電路 帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載=90 時(shí)的情況時(shí)的情況3、三相橋式全控整流三相橋式全控整流電路電路不同時(shí)工作原理不同時(shí)工作原理 第49頁/共60頁第五十頁，共60頁。4、三相橋式全控整流、三相橋式全控整流(zhngli)電路參數(shù)電路參數(shù)計(jì)算計(jì)算

41、 2）當(dāng)）當(dāng)60時(shí)，負(fù)載電流不連續(xù)，整流輸出時(shí)，負(fù)載電流不連續(xù)，整流輸出(shch)電壓的平均值為電壓的平均值為 1）當(dāng)）當(dāng)60時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，負(fù)載上承受的是線電壓時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，負(fù)載上承受的是線電壓設(shè)其表達(dá)式為設(shè)其表達(dá)式為 ，在，在 內(nèi)積分上內(nèi)積分上 、下限為、下限為 和和 。因此當(dāng)控制角為時(shí)，整流輸出電壓的平均值為。因此當(dāng)控制角為時(shí)，整流輸出電壓的平均值為tUuAB sin232 3 32 3 cos34. 2cos63)(sin631222323UUttdUUd 3cos134. 23cos163)(sin6312223UUttdUUd（5.3.14）（5.3.15）晶閘管承受的最大

42、正、反向峰值電壓為晶閘管承受的最大正、反向峰值電壓為 26U第50頁/共60頁第五十一頁，共60頁。5、大電感、大電感(din n)負(fù)載負(fù)載 圖圖5.3.8 帶大電感負(fù)載的帶大電感負(fù)載的三相三相(sn xin)全控橋式全控橋式 整流電整流電路及路及=0時(shí)的電流電壓波形時(shí)的電流電壓波形 1）=0時(shí)工作波形時(shí)工作波形電路移向范圍為電路移向范圍為090第51頁/共60頁第五十二頁，共60頁。5、大電感、大電感(din n)負(fù)載負(fù)載 圖圖5.3.9 帶大電感帶大電感(din n)負(fù)載的三相全控橋式整流電路在負(fù)載的三相全控橋式整流電路在=30、90時(shí)的電流時(shí)的電流電壓波形電壓波形 2）=30、 90時(shí)工

43、作波形時(shí)工作波形第52頁/共60頁第五十三頁，共60頁。6、大電感負(fù)載參數(shù)、大電感負(fù)載參數(shù)(cnsh)計(jì)算計(jì)算 在在090范圍范圍(fnwi)內(nèi)負(fù)載電流連續(xù)，負(fù)載上承內(nèi)負(fù)載電流連續(xù)，負(fù)載上承受的是線電壓，設(shè)其表達(dá)式為受的是線電壓，設(shè)其表達(dá)式為 ，而線，而線電壓超前于相電壓電壓超前于相電壓30，在內(nèi)，在內(nèi) 積分上、下限為積分上、下限為 和和 。因此當(dāng)控制角為。因此當(dāng)控制角為時(shí)：時(shí)：(5.3.16)tUuAB sin232 cos34. 2cos63)(sin63/1222323UUttdUUd 3 32 31）整流輸出電壓的平均值為）整流輸出電壓的平均值為（090）2）負(fù)載電流平均值為）負(fù)載電流平均值為 cos34. 22ddddRURUI (5.3.17)第53頁/共60頁第五十四頁，共60頁。 三相全控橋式整流電路中，晶閘管換流只在本組內(nèi)進(jìn)行三相全控橋式整流電路中，晶閘管換流只在本組內(nèi)進(jìn)行