整流電路原理交流變直流

1、2-12-2 理解和掌握理解和掌握單相橋式、三相半波、三相橋式等單相橋式、三相半波、三相橋式等整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、電氣性能、分析方法和參數(shù)計(jì)算。電氣性能、分析方法和參數(shù)計(jì)算。 重點(diǎn)：重點(diǎn)：波形分析和基本電量計(jì)算的方法。波形分析和基本電量計(jì)算的方法。 難點(diǎn)：難點(diǎn)：不同負(fù)載對(duì)工況的影響和整流器交流側(cè)不同負(fù)載對(duì)工況的影響和整流器交流側(cè)電抗對(duì)整流電路的影響電抗對(duì)整流電路的影響2-3 不可控整流電路不可控整流電路 直流整流電壓和交流電源電壓的比固定直流整流電壓和交流電源電壓的比固定 全控整流電路全控整流電路 直流整流電壓的平均值和極性可調(diào)直流整

2、流電壓的平均值和極性可調(diào) 半控整流電路半控整流電路 負(fù)載電壓平均值可調(diào)、極性不能改變負(fù)載電壓平均值可調(diào)、極性不能改變2-4 按電路結(jié)構(gòu)分類按電路結(jié)構(gòu)分類 橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路）橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路） 零式電路（又稱半波電路或單拍電路）零式電路（又稱半波電路或單拍電路） 按輸出電壓脈波數(shù)分類按輸出電壓脈波數(shù)分類 單脈波電路單脈波電路 雙脈波電路雙脈波電路 三脈波電路三脈波電路 多脈波電路多脈波電路2-5 按控制方式分類按控制方式分類 相控式電路相控式電路 斬控式電路斬控式電路 按組成器件分類按組成器件分類 全控型電路全控型電路 半控型電路半控型電路 按工作范圍分類按工作范

3、圍分類 單象限電路單象限電路 多象限電路多象限電路 按電網(wǎng)相數(shù)分類按電網(wǎng)相數(shù)分類 單相電路單相電路 三相電路三相電路 多相電路多相電路2-6 整流電路在應(yīng)用中，應(yīng)滿足的整流電路在應(yīng)用中，應(yīng)滿足的基本技術(shù)要求基本技術(shù)要求 整流電路的理想條件：整流電路的理想條件： 理想器件理想器件 理想電源理想電源2-7 波形分析法：波形分析法： 根據(jù)電源電壓根據(jù)電源電壓 u2 和控制角和控制角 以及負(fù)載性質(zhì)，作以及負(fù)載性質(zhì)，作出負(fù)載電壓出負(fù)載電壓 ud 、負(fù)載電流、負(fù)載電流 id 、和整流元件的電、和整流元件的電壓、電流波形圖，從而導(dǎo)出基本電量的計(jì)算公式壓、電流波形圖，從而導(dǎo)出基本電量的計(jì)算公式及數(shù)量關(guān)系。及數(shù)

4、量關(guān)系。 具體步驟：具體步驟：1、繪出、繪出主電路原理圖主電路原理圖，標(biāo)出各電量和元件序號(hào)；，標(biāo)出各電量和元件序號(hào)；2、畫出、畫出相（線）電壓波形圖相（線）電壓波形圖，確定自，確定自然換相點(diǎn)然換相點(diǎn)；2-83、根據(jù)控制角、根據(jù)控制角 在相應(yīng)位置上繪出在相應(yīng)位置上繪出觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖，并，并 標(biāo)明相應(yīng)序號(hào)；標(biāo)明相應(yīng)序號(hào)；4、根據(jù)可控整流電路的工作原理，、根據(jù)可控整流電路的工作原理，繪出負(fù)載電壓繪出負(fù)載電壓 ud、負(fù)載電流、負(fù)載電流 id 、SCR電流電流 iT 等波形等波形；5、根據(jù)波形圖，導(dǎo)出基本、根據(jù)波形圖，導(dǎo)出基本電量的計(jì)算式電量的計(jì)算式；6、對(duì)整流電路進(jìn)行、對(duì)整流電路進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)

5、。例如：電路的優(yōu)、。例如：電路的優(yōu)、 缺點(diǎn)；電路的可控移相范圍；負(fù)載電流是否連缺點(diǎn)；電路的可控移相范圍；負(fù)載電流是否連 續(xù)；整流元件承受的最大正、反向電壓值；整續(xù)；整流元件承受的最大正、反向電壓值；整 流電壓流電壓 ud 的紋波系數(shù)的紋波系數(shù) w 和脈動(dòng)系數(shù)和脈動(dòng)系數(shù) m 等。等。2-9 控制角控制角 從晶閘管開始承受正向電壓到被觸發(fā)導(dǎo)從晶閘管開始承受正向電壓到被觸發(fā)導(dǎo)通這一角度。通這一角度。 導(dǎo)通角導(dǎo)通角 晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。 移相移相 改變控制角改變控制角 的大小，即改變觸發(fā)脈沖出的大小，即改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的相位。現(xiàn)的相位。 移相控制移相控制2-

6、10 移相范圍移相范圍 控制角控制角 的允許調(diào)節(jié)范圍的允許調(diào)節(jié)范圍。 同步同步 觸發(fā)脈沖信號(hào)和晶閘管電壓（即電源電壓）觸發(fā)脈沖信號(hào)和晶閘管電壓（即電源電壓）在頻率和相位上的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。在頻率和相位上的協(xié)調(diào)配合關(guān)系。 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn) 當(dāng)電路中的可控元件全部由不可控元件代替當(dāng)電路中的可控元件全部由不可控元件代替時(shí)，各元件的導(dǎo)電轉(zhuǎn)換點(diǎn)。時(shí)，各元件的導(dǎo)電轉(zhuǎn)換點(diǎn)。2-112-12 直流平均電壓直流平均電壓 Ud 與控制角與控制角 的關(guān)系的關(guān)系: Ud = f ( ) 直流平均電流直流平均電流 Id 與與 的關(guān)系的關(guān)系: I d = f ( ) 負(fù)載兩端的電壓有效值負(fù)載兩端的電壓有效值U與與 的關(guān)

7、系：的關(guān)系： U = f ( )2cos1( U0.45tdsinU221U22dt)2cos1( RU 0.45RUIddd4sin22-UtdsinU221U222）（t2-13 副邊繞組電流有效值副邊繞組電流有效值 I2 與與 的關(guān)系：的關(guān)系：I d = f ( ) 流過(guò)流過(guò)SCR的電流有效值的電流有效值 IT 和平均值和平均值 IdT SCR承受的最大正向電壓承受的最大正向電壓UDM和最大反向電壓和最大反向電壓URM4sin22-RURUI222RM2DMU2 UU2UddT2TII II2-14 電路的功率因數(shù)電路的功率因數(shù) cos 與與 的關(guān)系的關(guān)系 P-有效輸出功率有效輸出功率

8、S-次級(jí)視在功率次級(jí)視在功率42sin2-IUUISPcos2222-15 整流電壓的紋波系數(shù)整流電壓的紋波系數(shù) w（ = 0 ） 整流電壓的脈動(dòng)系數(shù)整流電壓的脈動(dòng)系數(shù) m（ = 0 ）d2d2wUU-U整流電壓的直流分量值整流電壓諧波分量有效非正弦周期量平均值有效值非正弦周期量諧波分量整流電壓的直流分量整流電壓基波最大值非正弦周期量平均值值非正弦周期量基波最大m2-16 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單脈波電路單脈波電路 電壓脈動(dòng)率高電壓脈動(dòng)率高 變壓器利用率低變壓器利用率低 變壓器存在直流磁化問(wèn)題變壓器存在直流磁化問(wèn)題2-172-18 輸出平均電壓輸出平均電壓 Ud 移相范圍移相范圍 0 180 輸出

9、平均電流輸出平均電流 Id SCR平均電流平均電流 IdT = Id / 2)2cos1( U0.9tdsinU21U22dt)2cos1( RU 0.9RUIddd2-19 負(fù)載電壓有效值負(fù)載電壓有效值 U 變壓器副邊繞組電流有效值變壓器副邊繞組電流有效值 I2 流過(guò)晶閘管的電流有效值流過(guò)晶閘管的電流有效值 功率因數(shù)功率因數(shù) cos 2sin2-UtdsinU21U222）（t2sin2-RURUII2222sin-UUIUUISPcos22222/II2T2-20 試分析下面電路的輸出電壓波形：試分析下面電路的輸出電壓波形：2-212-22 輸出平均電壓輸出平均電壓 Ud 移相范圍移相范圍

10、 0 90 輸出平均電流輸出平均電流 Idcos U0.9tdsinU21U22dtcos RU 0.9RUI2dd2-23 SCR平均電流平均電流 IdT = Id / 2 流過(guò)晶閘管的電流有效值流過(guò)晶閘管的電流有效值 IT 變壓器副邊繞組電流有效值變壓器副邊繞組電流有效值 I 22/II2TdT2II 2I2-24 負(fù)載電流斷續(xù)時(shí)整流電壓、電流波形負(fù)載電流斷續(xù)時(shí)整流電壓、電流波形 電流斷續(xù)時(shí)電流斷續(xù)時(shí) 、 、 的關(guān)系：的關(guān)系： 越大，越大， 越小越小 越大，越大， 越大越大2-252-26 最小起始導(dǎo)電角最小起始導(dǎo)電角 時(shí)時(shí) 時(shí)時(shí)2U2Earcsin tE)dsinU2(1EU-2dttE

11、)dsinU2(1EU-2dttdEsinU21I-2dRt2-272-282-29 Ud 、Id、 U 計(jì)算公式與全控橋（計(jì)算公式與全控橋（R）一樣）一樣 流過(guò)變壓器副邊繞組的電流有效值流過(guò)變壓器副邊繞組的電流有效值 I2 流過(guò)流過(guò)SCR和整流管的電流平均值和有效值和整流管的電流平均值和有效值d2d2I- tdI1IddDdTI21IIdDTI 21II2-30 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 突然將觸發(fā)脈沖切斷突然將觸發(fā)脈沖切斷 將將 角增大到角增大到 180 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)： 對(duì)晶閘管的工作失去控制作用對(duì)晶閘管的工作失去控制作用 避免方法：避免方法： 加續(xù)流二極管加續(xù)流二極管2-312-32 其它形式的單

12、相橋式半控電路其它形式的單相橋式半控電路2-332-34 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 對(duì)觸發(fā)電路的要求較低對(duì)觸發(fā)電路的要求較低 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 輸出直流電壓脈動(dòng)大輸出直流電壓脈動(dòng)大 易造成電網(wǎng)負(fù)載不平衡易造成電網(wǎng)負(fù)載不平衡2-352-362-372-38cos U1.17tdsinU2321U26562dt6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt2-392-40 整流電壓整流電壓 Ud 整流電流整流電流 Id 變壓器的相電流變壓器的相電流 I2 ，SCR的電流有效值的電流有效值 ITcos U1.17U2dRUIddddT2I577.03III2-412 = 3U2I2

13、= d2 = 3U1I1 = 3U2I1 = d (假設(shè)假設(shè)W1=W2） d2d2d1I473.034I3132I3221Id21P35.12SSS2-42 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 輸出電壓脈動(dòng)小輸出電壓脈動(dòng)小 輸出功率大輸出功率大 三相負(fù)載平衡三相負(fù)載平衡 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 變壓器利用率低變壓器利用率低 容易出現(xiàn)直流磁化現(xiàn)象容易出現(xiàn)直流磁化現(xiàn)象 零線上通過(guò)較大的負(fù)載電流零線上通過(guò)較大的負(fù)載電流2-432-44 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 由兩個(gè)（一個(gè)為共陰極，一個(gè)為共陽(yáng)極）由兩個(gè)（一個(gè)為共陰極，一個(gè)為共陽(yáng)極）三相半波整流電路組成。三相半波整流電路組成。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 變壓器繞組無(wú)直流磁勢(shì)；變壓器繞組無(wú)直流磁勢(shì)； 變壓器繞組

14、正負(fù)半周都工作，效率高。變壓器繞組正負(fù)半周都工作，效率高。2-45 本組內(nèi)本組內(nèi)SCR每隔每隔 120 換流一次；換流一次；共陰極與共陽(yáng)極組的換流點(diǎn)相隔共陰極與共陽(yáng)極組的換流點(diǎn)相隔 60 。 SCR的導(dǎo)通順序：的導(dǎo)通順序：(6-1) (1-2) (2-3) (3-4) (4-5) (5-6) 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)為相電壓（或線電壓）的交點(diǎn)。為相電壓（或線電壓）的交點(diǎn)。 必須使用必須使用雙窄脈沖雙窄脈沖或或?qū)捗}沖寬脈沖（見下頁(yè)）。（見下頁(yè)）。2-46（a）變壓器副邊）變壓器副邊 三相電壓波形三相電壓波形（b）寬脈沖觸發(fā)）寬脈沖觸發(fā)（c）雙窄脈沖觸發(fā)）雙窄脈沖觸發(fā)2-472-482-492-50

15、整流電壓整流電壓 Ud 變壓器的相電流變壓器的相電流 I2cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU231U223232dtd2I32I2-512-52 整流電壓整流電壓 UdcosU35. 1cos U34. 2U22d3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt2-532-542-55 整流電壓整流電壓 Ud 輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控的三相半波電路輸出電壓之和與可控的三相半波電路輸出電壓之和2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d2-562-57 整流電壓整流電壓 Ud 同電阻性負(fù)載同電阻性負(fù)載 輸出電壓

16、為不可控半波電路輸出電壓輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控的三相半波電路輸出電壓之和與可控的三相半波電路輸出電壓之和2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d2-58 SCR電流的有效值電流的有效值 IT、整流管電流有效值、整流管電流有效值 ID SCR電流的平均值電流的平均值 IdD 、整流管電流平均值、整流管電流平均值 IdTddDTI577.0I 31IIddDdTI 31II2-59 變壓器副邊繞組電流有效值變壓器副邊繞組電流有效值 I2dd2I816.0I 32Id2I I2-60 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 突然將觸發(fā)脈沖切斷突然將觸發(fā)脈沖切斷 將將 角增大到角增大到 18

17、0 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)： 對(duì)晶閘管的工作對(duì)晶閘管的工作失去控制作用失去控制作用 避免方法：避免方法： 加續(xù)流二極管加續(xù)流二極管2-61 原因原因 變壓器存在一定的漏電感變壓器存在一定的漏電感 交流回路存在一定的電感交流回路存在一定的電感 結(jié)果結(jié)果 出現(xiàn)重迭導(dǎo)通現(xiàn)象（兩條支路同時(shí)導(dǎo)電）出現(xiàn)重迭導(dǎo)通現(xiàn)象（兩條支路同時(shí)導(dǎo)電） 簡(jiǎn)化考慮簡(jiǎn)化考慮 把所有交流側(cè)的電感都折算到變壓器副邊，把所有交流側(cè)的電感都折算到變壓器副邊，用集中電感用集中電感 LB 表示。表示。2-62 以電感負(fù)載，三相半波可控整流電路為例以電感負(fù)載，三相半波可控整流電路為例2-63 換相過(guò)程換相過(guò)程：Id 0 或或 0 Id 換相重疊角換相重

18、疊角 ：換相過(guò)程所對(duì)應(yīng)的相角：換相過(guò)程所對(duì)應(yīng)的相角 換相電壓換相電壓：換相過(guò)程中兩相間電位差瞬時(shí)值：換相過(guò)程中兩相間電位差瞬時(shí)值 uba = ub - ua 換相電壓的作用換相電壓的作用： 強(qiáng)制導(dǎo)通元件中的電流下降為零；強(qiáng)制導(dǎo)通元件中的電流下降為零； 保證退出導(dǎo)通的元件恢復(fù)阻斷能力。保證退出導(dǎo)通的元件恢復(fù)阻斷能力。2-64 重迭對(duì)輸出波形的影響重迭對(duì)輸出波形的影響 換相過(guò)程中，整流電壓的瞬時(shí)值換相過(guò)程中，整流電壓的瞬時(shí)值 與與 = 0時(shí)相比，產(chǎn)生了換相壓降時(shí)相比，產(chǎn)生了換相壓降 UddtdiLuuuKBbaab22abKBuudtdiL2abKBbduudtdiLuu2-65 對(duì)于對(duì)于單相全控橋單相全控橋，必須用，必須用 2Id 代替代替 Id 式中符號(hào)定義見下頁(yè)式中符號(hào)定義見下頁(yè) 整