第3章 1單相整流.

1、可控整流電路（可控整流電路（AC-DC）( (一）一）Controlled Rectifier主講：伍文俊主講：伍文俊 自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-2第三章第三章 整流電路整流電路(Rectifier)l 整流電路：整流電路：將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備的電路，也稱交流用電設(shè)備的電路，也稱交流- -直流變換電路直流變換電路（AC/DC)AC/DC)。l 整流電路的分類整流電路的分類 按器件按器件可控性可控性：不可控不可控、半控半控、全控全控三種。三種。 按按電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)可分為可分為橋式橋式電路和電路和零式零式電路。

2、電路。 按按交流輸入相數(shù)交流輸入相數(shù)分為分為單相單相電路和電路和多相多相電路電路。 按按變壓器二次側(cè)電流的方向變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，是單向或雙向，分為分為單拍單拍電路和電路和雙拍雙拍電路或電路或半波半波電路和電路和全波全波電電路。路。自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-3 3.13.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 （Single-Phase Controlled Rectifier） 一、一、Classical Single-phase Controlled Rectifier單相半波單相半波單相全波單相全波單相全控單相全控單相半控單相半控自動(dòng)化

3、與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-4二二、Basic Knowledge of Phase-controlled Rectifier：A、自然換相點(diǎn)： 晶閘管開始承受正向電壓的時(shí)刻； 以前頁圖為例： 單相半波：交流電源由負(fù)變正的過零點(diǎn)； 單相全波，單相全控，單相半控：交流電源的過零點(diǎn)；B、控制角(延遲角，觸發(fā)角): 自然換相點(diǎn)至晶閘管開始導(dǎo)通時(shí)刻為止的時(shí)間角度；C、導(dǎo)通角：晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間角度；D、移相：控制角的變化；E、同步：主電路與控制電路固定的相位關(guān)系。 自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-5三、Single-phase Bridge

4、Single-phase Bridge Controlled RectifierControlled Rectifier（一）阻感負(fù)載（阻感負(fù)載（L L極大）極大）1、電路結(jié)構(gòu)分析電路結(jié)構(gòu)分析1）負(fù)載得電：負(fù)載得電：上橋和下橋各有一個(gè)管子導(dǎo)通； VT1，VT4同時(shí)導(dǎo)通； VT2，VT3同時(shí)導(dǎo)通.如何實(shí)現(xiàn)？3）自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)： VT1，VT4：相電壓由負(fù)半周向正半周轉(zhuǎn)換的過零點(diǎn)； VT2，VT3：相電壓由正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換的過零點(diǎn)。2）上橋兩管和下橋兩管承受電壓相反上橋兩管和下橋兩管承受電壓相反；TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid等效電路單相全控橋式整流自動(dòng)化與信工

5、程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-62、工作原理及波形分析、工作原理及波形分析 t時(shí)，VT1、VT4導(dǎo)通，ud=u2；tURitiLsin2dd2dd初始條件：初始條件：t = ，id= 0解得：其中：122tan,()LZLRR（3-1-1）()2222sin()sin()RtLUUiteZZ d終值條件：終值條件：t = +，id= 0。單相全控橋式整流代入（3-1-1）得導(dǎo)通角與負(fù)載及控制角的關(guān)系：自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-7 單相橋式全控整流電路電流連續(xù)與斷續(xù)單相橋式全控整流電路電流連續(xù)與斷續(xù)的邊界條件的邊界條件： ,180 ,1

6、80 ,180 電流臨界連續(xù)；電流連續(xù)-CCM；電流斷續(xù)-DCM。由式（3-1-2），當(dāng)=180時(shí)，解得：;兩種運(yùn)行狀態(tài)：兩種運(yùn)行狀態(tài)： 電流連續(xù)電流連續(xù)(Continuous Conduction ModeCCM)和和電流斷續(xù)電流斷續(xù)(Discontinuous Conduction ModeDCM)。單相全控橋式整流tansin()sin()0e（3-1-2）自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-8= 45TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-9;若電流連續(xù)，則：導(dǎo)通角與控制角和負(fù)

7、載的關(guān)系：導(dǎo)通角與控制角和負(fù)載的關(guān)系： 控制角越大，導(dǎo)通時(shí)間越短；控制角越大，導(dǎo)通時(shí)間越短； 負(fù)載電阻越大，導(dǎo)通時(shí)間越短；負(fù)載電阻越大，導(dǎo)通時(shí)間越短； 負(fù)載電感越大，導(dǎo)通時(shí)間越長。負(fù)載電感越大，導(dǎo)通時(shí)間越長。負(fù)載電流與電感的關(guān)系：負(fù)載電流與電感的關(guān)系： 電感越大，電流越平直。電感越大，電流越平直。電流連續(xù)時(shí)，VT1，VT4與VT2，VT3輪流導(dǎo)通。 VT1，VT4導(dǎo)通：ud=uab=u2，i2=id； VT2，VT3導(dǎo)通：ud=uba=-u2 ，i2=-id。 負(fù)載電感Ld中感應(yīng)電勢(shì)的作用，使得交流電壓過零時(shí)晶閘管不會(huì)關(guān)斷。t + : tE時(shí)，晶閘管才有導(dǎo)通的可能；與阻感負(fù)載相比，晶閘管導(dǎo)通角

8、減小；當(dāng)時(shí)，觸發(fā)脈沖必須為寬脈沖，晶閘管才能導(dǎo)通，脈沖寬度大于-。此時(shí)晶閘管觸發(fā)角被推遲為觸發(fā)角被推遲為 。1 1、電路分析、電路分析負(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，其危害：A、機(jī)械特性變軟；B、換向電流大；C、電機(jī)振動(dòng)大。自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-15解決辦法：串電感dmin23dmin21087. 222IUIUL2 2、波形分析、波形分析VT1、VT4導(dǎo)通和VT2、VT3導(dǎo)通時(shí)的回路方程：dd2d2sindiLERiUtt與阻感負(fù)載差別？解？阻感反電勢(shì)負(fù)載（L極大）阻感反電勢(shì)負(fù)載（連續(xù)）阻感反電勢(shì)負(fù)載（斷續(xù)）電阻反電勢(shì)

9、負(fù)載自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-16 結(jié)論：結(jié)論：如果負(fù)載電流連續(xù)，則負(fù)載電壓、電流等波形與阻感負(fù)載電流連續(xù)情況一致。負(fù)載電流因反電勢(shì)的影響有所減小。 如果負(fù)載電流斷續(xù)，則要視具體情況定。3 3、數(shù)值分析、數(shù)值分析1 1）負(fù)載電壓平均值）負(fù)載電壓平均值2 2）負(fù)載電流平均值）負(fù)載電流平均值2222 212sincos0.9cosdUUUtd tU =0，Ud=0.9U2(最大)；=90，Ud=0(最小)。變化處變化處IREUdd單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-17電流平均值電流平均值 ：,21dVTIIdd

10、VTRIII213601802dII 2電壓：電壓：22U3 3）移相范圍）移相范圍0 90 （ 90 以后斷續(xù)） 4 4）晶閘管）晶閘管5 5）變壓器）變壓器無直流磁化，利用率最大。電流有效值電流有效值 ：單相全控橋反電勢(shì)負(fù)載自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-18單相全控橋式整流電路小結(jié)單相全控橋式整流電路小結(jié)（相對(duì)于單相半波）（相對(duì)于單相半波）：1）輸出電壓提高一倍；2）變壓器利用率高，無直流磁化；3）輸出電壓脈動(dòng)平穩(wěn)，諧波少；4）已造成電網(wǎng)不平衡。 故一般用于故一般用于4kW以下系統(tǒng)中。以下系統(tǒng)中。自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技

11、術(shù)-19作業(yè)作業(yè): P.95 習(xí)題習(xí)題 1、3、5自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-20單相半波整流電路單相半波整流電路222sinuUt自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-21單相半波整流電路（阻感負(fù)載）單相半波整流電路（阻感負(fù)載）a)u1TVTu2uVTudid自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-22反并聯(lián)二極管單相半波整流電路反并聯(lián)二極管單相半波整流電路VTia)Tu1u2uVTLRdudVDiRVDRL極大自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-23TabRLa)u1u2i2V

12、T1VT3VT2VT4udid單相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-24單相全控橋式整流電路波形（阻感負(fù)載）單相全控橋式整流電路波形（阻感負(fù)載）TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-25單相全控橋式整流電路波形（電阻負(fù)載單相全控橋式整流電路波形（電阻負(fù)載）自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-26單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載（單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載（L極大）極大）參數(shù)：U2m=200V，E=50V，L=10

13、H，R=10自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-27單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載連續(xù)單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載連續(xù)參數(shù)：U2m=200V，E=50V，L=0.3H，R=10自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-28單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載斷續(xù)單相全控橋式整流阻感反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載斷續(xù)參數(shù)：U2m=200V，E=50V，L=0.03H，R=10自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系-電力電子技術(shù)-29單相全控橋式整流電阻反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載單相全控橋式整流電阻反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載參數(shù)：U2m=200V，E=50V，R=10自動(dòng)化與信工程學(xué)院電氣系自動(dòng)化與