單相半波可控整流

單相半波可控整流第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuTTuTuuR12dd單相半波相控整流電路tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：導(dǎo)通角返回第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuVTTuTuuR12dd單相半波相控整流電路tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：導(dǎo)通角返回第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一1)工作原理在電源正半周，晶閘管T承受正向電壓，ωt<α期間由于未加觸發(fā)脈沖，T處于正向阻斷狀態(tài)而承受全部電壓，負(fù)載Rd中無電流通過,負(fù)載上電壓ud為零。在ωt=α?xí)rT被觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓全部加在上（忽略管壓降），到ωt=π時，電壓過零，在上述過程中,=。隨著電壓的下降電流也下降，當(dāng)電流下降到小于晶閘管的維持電流時，晶閘管T關(guān)斷，此時、均為零。在的負(fù)半周，T承受反壓，一直處于反相阻斷狀態(tài)，全部加在T兩端。直到下一個周期的觸發(fā)脈沖到來后，T又被觸發(fā)導(dǎo)通，電路工作情況又重復(fù)上述過程。如圖2-1（b）所示。

第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一在單相相控整流電路中，定義晶閘管從承受正向電壓起到觸發(fā)導(dǎo)通之間的電角度α稱為控制角(或移相角)，晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度稱為導(dǎo)通角，用θ表示。

第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一上式表明，只要改變控制角α(即改變觸發(fā)時刻)，就可以改變整流輸出電壓的平均值，達到相控整流的目的。

2)電阻性負(fù)載時參數(shù)計算：根據(jù)波形圖2.2.1(b)，可求出整流輸出電壓平均值為：移相范圍：整流輸出電壓Ud的平均值從最大值變化到零時，控制角α的變化范圍為移相范圍。當(dāng)α=0時，Ud=0，當(dāng)α=π時，Ud=0.45U2為最大值。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。單相半波相控整流電路帶電阻性負(fù)載時移相范圍為π。（1）整流輸出電壓平均值第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)有效值的定義，整流輸出電壓的有效值為

（2.2.4）（2.2.5）（2.2.6）(2)整流輸出電壓的有效值U整流輸出電流的平均值Id和有效值I(3)第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

（2.2.7）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

電源輸入的視在功率為（2.2.9）（2.2.8）從上式可知，功率因數(shù)是控制角α的函數(shù)，且越α大，相控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)PF越小。當(dāng)α=0時，PF=0.707為最大值。這是因為電路的輸出電流中不僅存在諧波，而且基波電流與基波電壓(即電源輸入正弦電壓)也不同相，即是使電阻性負(fù)載，PF也不會等于1。電路的功率因數(shù)(4)變壓器二次側(cè)輸出的有功功率P、視在功率S和功率因數(shù)PF第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一例2-1單相半波相控制整流電路，電阻性負(fù)載，Rd=5Ω，由220V交流電源直接供電，要求輸出平均直流電壓50V，求晶閘管的控制角α、導(dǎo)通角θ、電源容量及功率因數(shù)，并選用晶閘管。

答案第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一α=89°

選用晶閘管的型號為KP30-8。

答案第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2.電感性負(fù)載（等效為電感L和電阻R串聯(lián)）圖2.2.3感性負(fù)載單相半波可控整流電路及其波形（1）工作原理及參數(shù)計算第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一感性負(fù)載上的輸出電壓平均值Ud為故

（2.2.11）（2.2.12）（2.2.13）式(2.2.13)表明,感性負(fù)載上的電壓平均值等于負(fù)載電阻上的電壓平均值。第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一由于負(fù)載中存在電感，使負(fù)載電壓波形出現(xiàn)負(fù)值部分，晶閘管的流通角θ變大，且負(fù)載中L越大，θ越大，輸出電壓波形圖上負(fù)壓的面積越大，從而使輸出電壓平均值減小。在大電感負(fù)載ωL>>R的情況下，負(fù)載電壓波形圖中正負(fù)面積相近，即不論α為何值，，都有。

2.電感性負(fù)載（大電感ωL＞＞R）圖2.2.4ωL>>R時不同α?xí)r的電流波形第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一大電感負(fù)載時輸出平均電壓為零，解決的辦法是在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管D，如圖2.2.5(a)所示。圖2.2.5大電感負(fù)載接續(xù)流管的單相半波整流電路及電流電壓波形

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，續(xù)流二極管D維持負(fù)載電流；因此負(fù)載電流是一個連續(xù)且平穩(wěn)的直流電流。大電感負(fù)載時，負(fù)載電流波形是一條平行于橫軸的直線，其值為Id；

第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一晶閘管與續(xù)流管承受的最大電壓均為若設(shè)θT和θD分別為晶閘管和續(xù)流二極管在一個周期內(nèi)的導(dǎo)通角，則容易得出晶閘管的電壓平均值為流過續(xù)流二極管的電流平均值為流過晶閘管和續(xù)流管的電流有效值分別為

（2.2.17）（2.2.14）（2.2.15）（2.2.16）第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：線路簡單，調(diào)整方便；缺點：（1）輸出電壓脈動大，負(fù)載電流脈動大（電阻性負(fù)載時）。（2）整流變壓器次級繞組中存在直流電流分量，使鐵芯磁化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路有直流電流，使電網(wǎng)波形畸變引起額外損耗。應(yīng)用：單相半波可控整流電路只適于小容量、波形要求不高的場合。3、單相半波可控整流電路特點：第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2.2.2單相橋式全控整流電路

1、阻性負(fù)載圖2.2.6單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載的電路與工作波形（α的移相范圍是0°～180°）動畫第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)交流電壓u2進入正半周時，a端電位高于b端電位，兩個晶閘管T1T2同時承受正向電壓，如果此時門極無觸發(fā)信號ug，則兩個晶閘管仍處于正相阻斷狀態(tài)，其等效電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻Rd，電源電壓u2將全部加在T1和T2上。在ωt＝α?xí)r刻，給T1和T2同時加觸發(fā)脈沖，則兩個晶閘管立即觸發(fā)導(dǎo)通。在ωt＝π＋α?xí)r，同時給T1和T2加觸發(fā)脈沖使其導(dǎo)通。當(dāng)由負(fù)半周電壓過零變正時，T3和T4因電流過零而關(guān)斷。在此期間T1和T2因承受反壓而截止。由以上電路工作原理可知，在交流電源的正、負(fù)半周里，T1、T2和T3、T4兩組晶閘管輪流觸發(fā)導(dǎo)通，將交流電源變成脈動的直流電。改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻，即改變α的大小，、的波形和平均值隨之改變。工作原理分析：第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一1、阻性負(fù)載參數(shù)計算：3）輸出電流的平均值和有效值分別為2）整流輸出電壓的有效值為即Ud為最小值時，α=180°，Ud為最大值時α=0°，所以單相全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時，α的移相范圍是0°～180°。1）整流輸出電壓的平均值

（2.2.18）（2.2.19）（2.2.20）（2.2.21）第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一4）流過每個晶閘管的平均電流為輸出電流平均值的一半，即5）流過每個晶閘管的電流有效值為（2.2.23）（2.2.22）6）晶閘管承受的最大反向電壓為U2。7）在一個周期內(nèi)每個晶閘管只導(dǎo)通一次，流過晶閘管的電流波形系數(shù)為（2.2.24）第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一①、的移相范圍相等，均為0～180°；②、輸出電壓平均值Ud是半波整流電路的２倍；③、在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減小一半；④、功率因數(shù)提高了倍。

通過上述數(shù)量關(guān)系的分析，電阻負(fù)載時，對單相全控橋式整流電路與半波整流電路可作如下比較：第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2．大電感負(fù)載

圖2.2.8單相全控橋式整流電路帶電感性負(fù)載電路與波形圖電路控制角的移相范圍為0～π/2第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一工作原理分析：當(dāng)交流電壓u2進入正半周時，兩個晶閘管T1、T2同時承受正向壓。在ωt＝α?xí)r刻，觸發(fā)T1和T2導(dǎo)通。但由于大電感的存在，

u2過零變負(fù)時，電感上的感應(yīng)電動勢使T1、T2繼續(xù)導(dǎo)通，直到T3、T4被觸發(fā)導(dǎo)通時，T1、T2承受反壓而關(guān)斷。輸出電壓的波形出現(xiàn)了負(fù)值部分。

當(dāng)交流電壓u2進入負(fù)半周時，晶閘管T3、T4同時承受正壓，在ωt＝π＋α?xí)r觸發(fā)T3、T4使其導(dǎo)通，T1、T2承受反壓而關(guān)斷。在ωt＝2π時電壓u2過零，T3、T4因電感中的感應(yīng)電動勢并不斷，直到下個周期T1、T2導(dǎo)通時，T3、T4加上反壓才關(guān)斷。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2．大電感負(fù)載參數(shù)計算：1）在電流連續(xù)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3）晶閘管承受的最大正反向電壓為U2。(0°≤α≤90°)(2.2.27)(2.2.28)4）在一個周期內(nèi)每組晶閘管各導(dǎo)通180°，兩組輪流導(dǎo)通，變壓器次級中的電流是正負(fù)對稱的方波，電流的平均值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為１。第24頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一5）在電流連續(xù)的情況下整流輸出電壓的平均值為(2.2.29)(2.