整流与有源逆变
大学电力电子技术 第二章可控整流器与有源逆变器h
Udห้องสมุดไป่ตู้
idRS
EM
t
内连续，如右图所示。
id
Id
O
t
150V
ud
0V
idRS+EM eL
-150V 79.99ms V(OUTPUT)
20A
83.33ms
86.66ms
89.99ms
V(E) V(E) + (V(R:1)-V(R:2)) V(L:1) - V(L:2) AVG(V(OUTPUT))
而电抗器的L为一定值的情况下，要有较大的电流Id才行。
E ( 6U 2 ) E0 (2.03U2) E0'
断续区特性的近似直线
❖ 一般只要主电路电感足够大， 可以只考虑电流连续段，完全 按线性处理。
Idmin
O 断续区
连续区
❖ 当低速轻载时，断续作用显著，
可改用另一段较陡的特性来近
似处理，其等效电阻比实际的 Id 电阻R要大一个数量级。
❖ 逆变电流断续时电动机的机械特性，与整流时十分相似：
• 理想空载转速上翘很多，机械特性变软，且呈现非线性。
增大方向
• 说明逆变状态的机械特性是整流状态的延续。
'增大方向 '增大方向
• 纵观控制角由小变大，
电动机的机械特性则 逐渐的由第1象限往下 移，进而到达第4象限。 逆变状态的机械特性
❖ 整流电路为三相全控桥时，在最小负载电流为Idmin时，为保证电流 连续所需的主回路电感量为
L=0.693U2/Idmin（mH） ❖ 对于三相半波可控整流电路带电动机负载的系统，有
L=1.46U2/Idmin（mH） ❖ L中包括整流变压器的漏电感、电枢电感和平波电抗器的电感。
第2章、可控整流器与有源逆变器
2020/8/10
本章主要内容
整流器的结构形式、工作原理，分析整 流器的工作波形，整流器各参数的数学 关系和设计方法;
整流器工作在逆变状态时的工作原理、 工作波形。
变压器漏抗对整流器的影响、整流器带 电动机负载时的机械特性、触发电路等 内容。
2020/8/10
2.1 简 介
量是从直流侧输向交流侧，此时电路称作逆变 器。
2020/8/10
工频可控整流器
2020/8/10
2.2 单相半波可控整流器
2020/8/10
2.2.1 电阻性负载
1. 工作原理 在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，
如电阻加热炉、电解和电镀等。电阻性负载的 特点是电压与电流成正比，波形相同并且同相 位，电流可以突变。 首先假设以下几点：(1) 开关元件是理想的， 即开关元件(晶闸管)导通时，通态压降为零， 关断时电阻为无穷大；(2) 变压器是理想的， 即变压器漏抗为零，绕组的电阻为零、励磁电 流为零。
1 sin 2 π
4π
2π
输出电流有效值I:
I U U2 1 sin 2 π
R R 4π
2π
2020/8/10
(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效 值
单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压 器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等， 即：
I
IT
I2
U2 R
1 sin 2 π
在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电
压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有
输出电压，直到电源电压u2的下一周期，直流输 出电压ud和负载电流id的波形相位相同。
2020/8/10
什么是整流和逆变
什么是整流和逆变
整流：
整流是一种物理现象，指的是在相同的驱动力推动下正向和逆向的电流幅值大小不同，英文名称为：RecTIficaTIon.
在电力电子方面：将交流电变换为直流电称为AC/DC变换，这种变换的功率流向是由电源传向负载，称之为整流。
整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。
在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。
在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。
整流方式有：半波整流、全波整流、桥式整流、异常整流。
而二极管作为整流元件，需要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。
如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子，或者大材小用造成浪费。
电力电子简答题答案
一、什么叫整流？什么叫逆变？什么叫有源逆变？什么叫无源逆变？答：把交流电变为直流电的过程叫整流；把直流电变为交流电的过程叫做逆变；将直流电变为和电网相同频率的交流电并反送到交流电网的过程称为有源逆变；将直流电变为交流电直接供给负载使用的过程叫无源逆变。
二、说出三相桥式全控整流电路的6种工作状态。
答:VT1VT6，VT1VT2，VT3VT2，VT3VT4，VT5VT4，VY5VT6三、与信息电子电路中的MOSFET相比，电力MOSFET具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的能力？答：1.电力MOSFET大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力MOSFET在P区和N区之间多了一层低掺杂N区也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
四、试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处.答：IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度高，开关消耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。
五、多相多重斩波电路有何优点?答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路，使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。
六、KJ004脉冲输出引脚为哪两个引脚？输出脉冲之间的相位差为多少？答:1脚和15脚，相差180°七、电气工程是一个一级学科，它包含了哪五个二级学科？答：电气工程一级学科包括电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电气传动、电工理论与新技术五个二级学科八、单极性和双极性PWM调制有什么区别？三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平？答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。
整流与有源逆变(三)_电力电子技术
详细分析（简要讲解得出的结论，关键在于求出 和 ） （2-37） u2 2U 2 sin(t )
ud (0) 2U 2 sin 1 t u ( 0 ) iC d t u 2 d 0 C
（2-38）
式中，ud(0)为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。
电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的三相不可控整流电路
返回
7.2.1 电容滤波的单相不可控整流电路
常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及的微 机、电视机等家电产品中 1. 工作原理及波形分析
id VD1 i2 u1 u2 VD2 VD3 iC iR C R 0 i ,u d i ud
有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。
（4） 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可 能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。
（5） 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
7.2 电容滤波的不可控整流电路
在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源等应用 场合中，大量应用
7.2.1 7.2.2
7.1 变压器漏感对整流电路的影响
换相重叠角 的计算
dik (u b ua ) 2 LB 由上式得： dt 5 6U 2 sin(t ) 6 2 LB
（2-32）
进而得出：
ik
t
5 6
dik 6U 2 5 sin(t ) dt 2X B 6
（2-33）
7.2.1 电容滤波的单相不可控整流电路
将u2代入并求解得：
iC
而负载电流为： 于是
2CU 2 cos( t )
iR u2 R 2U 2 sin(t ) R
整流电路有源逆变的条件
整流电路有源逆变的条件
有源逆变是指使用有源元件（如晶体管或MOSFET等）将直流电源的电流和电压转换为
交流信号输出。
有源逆变的条件如下：
1. 有源元件：需要使用有源元件（如晶体管或MOSFET等）作为开关，以控制输入电源的电
流和电压。
2. 控制电路：需要有一定的控制电路，用于控制有源元件的开关操作，使其能够按照一定的规
律进行开关，从而实现电流和电压的转换。
3. 高频变压器：有源逆变一般需要使用高频变压器，用于将输入电源的电流和电压进行隔离和
转换。
4. 电容滤波器：有源逆变输出的交流信号中会含有一定的谐波成分，为了使输出信号更加纯净，通常需要使用电容滤波器对输出信号进行滤波。
综上所述，有源逆变的条件包括有源元件、控制电路、高频变压器以及电容滤波器等。
有源逆
变可以实现将直流电源的电流和电压转换为交流信号输出，广泛应用于电力电子领域。
第九讲-第十讲 有源逆变与漏抗对整流电路的影响
2XB
6
6U2 [cos cos(wt 5 )]
2XB
6
当 wt g
5
6
时，ik
I
，于是
d
Id
6U 2 [cos cos( g )]
2X B
cos cos( g ) 2 X B I d
6U 2
g随其它参数变化的规律：
（1） Id越大则g越大； （2） XB越大g越大； （3） 当 ≤90时， 越小g越大。
有源逆变产生的条件
实现有源逆变的条件可归纳如下： 1) 变流装置的直流侧必须外接有电压极性与晶闸管导通方向一
致的直流电源E，且E的数值要大于Ud 2) 变流器必须工作在β＜ 90°（α＞ 90°)区间，使 Ud＜ 0，
才能将直流功率逆变为交流功率返送电网 3)为了保证变流装置回路中的电流连续，逆变电路中一定要串
ud
)d(wt)
3
2
g 5 6
5 6
[ub
(ub
LB
dik dt
)]d(wt)
3
2
g 5 6
5 6
LB
dik dt
d(wt)
3
2
I 0
d
wLBdik
3
2
X BId
变压器漏感对整流电路的影响
换相重叠角g的计算
dik dt
(ub
ua )
2LB
6U 2
sin(
wt
5
6
)
2LB
由上式得：
出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值Ud降低。
整流电路的工作状态增多。 晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可 能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
相控整流电路的有源逆变
12
课堂思考*
设计一三相桥式相控直流稳压电源，输入三相线电 压350V～450V，要求输出直流电压400V，输出直流 负载电阻1Ω～2Ω，计算电路相关参数。
设计考虑：对于直流稳压输出，输出纹波要求较高，一般采 用大电感负载模式，可以采用图4-23电路结构，需要设计电 感、晶闸管的参数。
直流侧有电势源EM,极性与晶闸 管导通方向一致并在数值上大于 变流器输出电压，即 Udav EM
内部条件
整流输出电压Udav既能够大于零 也可以小于零
整流电路能量转换示意
3
相控整流电路的有源逆变
单相桥式全控整流电路的有源逆变工作分析
大电感状态， 90o 180o 输出电流： Idav (Udav E) / R 0 输出电压： Udav 0.9U2rms cos
10
脉冲丢失 器件故障
脉冲延迟
换流失败
11
相控整流电路的有源逆变
晶闸管换流时间不足或换流后反压时间不足，未能可靠 关断，引起换相失败。
考虑换相过程的客观存在，为防止逆变失败，逆变 角β不能太小，必须限制在某一最小角度内。
最小逆变角βmin：βmin＝δ＋γ＋θ’ 式中：δ为晶闸管的关断时间tq折合的电角度；γ为换相重
13
课堂思考*
采用大电感负载模式的可行性分析
当输入电压最低时，控制角达到最小，输入电压最高时，控
制角达到最大，有：
400 V
2.34
350V 3
cos m in
400 V
2.34
450V 3
cos m a x
min 32.2o
该方案可行
max 48.8o
三相全控桥整流及有源逆变
2
所谓逆变，就是要求把负载（电机）吸收的直流电能转变为交流电能反馈回电网。 三相桥式有源逆变电路实质上是三相桥式可控整流电路工作的一个特定状态，三相桥式 逆变。 要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件： (1)变流器的输出 Ud 能够改变极性。因为晶闸管的单向导电性，电流 Id 不能改变方向，为 了实现有源 逆变，必须去改变 Ud 的电极性。只要使变流器的控制角α>90°即可。 (2)必须要有外接的直流电源 E，并且直流电源 E 也要可以改变极性，并且|E|>|Ud|。 上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。
二 工作原理介绍 一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。
一般 1、3、5 为共阴极，2、4、6 为共阳极。 （1）2 管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各 1，且不能为同 1 相器件。 （2）对触发脉冲的要求：
1)按 VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 的顺序，相位依次差 60。 2)共阴极组 VT1、VT3、VT5 的脉冲依次差 120，共阳极组 VT4、VT6 、 VT2 也依次差 120。 3)同一相的上下两个桥臂，即 VT1 与 VT4，VT3 与 VT6，VT5 与 VT2，脉 冲相差 180。 （3）Ud 一周期脉动 6 次，每次脉动的波形都一样，故该电路为 6 脉波整流电路。 （4）需保证同时导通的 2 个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲 触发一种是双脉冲触发（常用） （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压 的关系也相同。
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验
三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一．实验目的1．熟悉MCL-31A,MCL-33组件。
2．熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。
3．了解集成触发器的调整方法及各点波形。
二．实验内容1．三相桥式全控整流电路2．三相桥式有源逆变电路3．观察整流或逆变状态下，模拟电路故障现象时的波形。
三．实验线路及原理实验线路如图4－9所示。
主电路由三相全控变流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流桥组成。
触发电路为数字集成电路，可输出经高频调制后的双窄脉冲链。
三相桥式整流及有源逆变电路的工作原理可参见“电力电子技术”的有关教材。
四．实验所需挂件及附件序号1型号MCL—32A电源控制屏备注该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2MCL－31A低压电源和仪表该挂件包含“给定电源和±15V低压电源”等模块。
3MCL－33晶闸管主电路和触发电路等该挂件包含“晶闸管”、“二极管”“电感”、“触发电路”等几个模块。
4MEL—03三相可调电阻56MEL-02芯式变压器双踪示波器和万用表自备五．实验方法1．按图接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。
（1）打开MCL-31A电源开关，给定电压有电压显示。
（2）用示波器观察MCL-33的脉冲观察孔，应有间隔均匀，相互间隔60o的幅度相同的双脉冲。
（3）检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。
（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V—2V的脉冲。
注：将面板上的Ublf（当三相桥式全控变流电路使用I组桥晶闸管VT1~VT6时）接地，将I组桥式触发脉冲的六个开关均拨到“接通”。
（5）将给定器输出Ug接至MCL-33面板的Uct端，调节偏移电压Ub，在Uct=0时，使=150o。
2．三相桥式全控整流电路按图4－9接线，S拨向左边短接线端，将Rd调至最大(450)。
AC-DC变换器(整流和有源逆变电路)
1π
20
2U2sintd(t)0.4U 52
电源变压器副边电压有效值为U2
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
表5-2 单相半波不控整流电路阻感负载时各区间
u2
ud
L eL
各区间工作情况
R b)
感性负载ω时t ，直流 0～π 电压将出现负值，
π～ωt1 ωt1～2π
u2 O
t1
2
降低了直二流极平管均导电 t 压 通情况
AC
+ -
R
AC + -
ud
VD2
VD1
-
AC +
R
-
AC +
ud
VD2
b)
c)
d)
图5-2 单相全波整流负载电压波形 a)单相全波整流电路负载电压波形 b)单相全波整流电路 c)交流输入正
半周整流电路工作图 d)交流输入负半周整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
表5-4 单相全波整流电路各区间工作情况
ωt 二极管导通情况
负载电压ud 负载电流id 整流二极管电流iVD1 续流二极管电流iVD2 整流二极管端电压 uVD1 续流二极管端电压 uVD2
0～π VD1导通、 VD2截止 u2 水平直线 矩形波
0 0
π～2π VD1截止、 VD2导通 0
0 矩形波 u2
-|u2|
0
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
变压、逆变和整流
整流、逆变和变压首先，变压、整流和逆变都是在电力系统中对电源进行变化，但是他们含义和应用环境完全不同，但多数情况下，这三种手段是两种或三种并用的。
一、整流、逆变和变压的含义变压：变压是指利用变压器，将一种电压等级的交流电转换成同一频率的另一种电压等级的交流。
（50HZ交流电→50HZ交流电）逆变：逆变是指利用逆变电路，将直流电转化为交流电的过程。
目前逆变器一般通过MOS管来实现，从原理上可以将逆变电路分为全桥逆变和半桥逆变，从应用场景可以将逆变器分为有源逆变和无源逆变。
整流：整流是指利用整流电路将交流电转变为直流电。
常见的整流电路使用的是二极管和晶闸管组成的整流桥。
二、变压、整流电路和逆变电路1、变压：变压器是一种将一种电压等级的交流电转换成同一频率的另一种电压等级的交流电的设备，变压器是依据电磁感应原理，一次侧绕组和二次侧绕组相互绝缘，套在一个共同的闭合的磁铁芯上。
这两个绕组中一次侧绕组接交流电源，二次侧绕组接负载，且变压器输入输出电压之比等于一次侧和二次侧匝数之比，依据这个特性，变压器应用变的十分广泛。
首先，变压器在电网输配电系统中，发电厂发出电能之后，为了减少电能在电网输送过程中的损耗，经过升压变压器提升电压到一定等级之后，通过电网输送至各级变电站，通过各级降压变压器将电压降低之后，再输送至工厂、住宅、商户等地降压变压器，经过一级或者两级变压之后最终到达用户端。
2、整流：整流电路主要由二极管组成，作用于将交流电转为直流电。
整流的作用十分广泛，应用于几乎所有应用直流电的电子设备上。
整流电路一般会配合变压器使用，由于直流电压等级转换复杂，相对于使用电压为5V、6V、9V、11V、12V、24V、36V等各种电压等级电子设备，会先将市网220V或者380V电压等级的交流电利用变压器降低为相应应用等级的交流电，然后使用整流电路将变压后的交流电转变为同电压等级的直流电应用于电子设备。
例如我们的手机充电器插头，将110V-240V 50HZ的交流电，转变为5V或9V或11V的直流电给手机电池充电。
第2章 整流电路(有源逆变状态)
g
15~20
2) 参照整流时g 的计算方法
m 根据逆变工作时 a - b，并设 b g，上式可改写成
2U 2 sin
cosg 1 Id X B 2U 2 sin
cosa - cos(a g )
Id X B
m
ห้องสมุดไป่ตู้
这样， bmin一般取30~35。
3.4 晶闸管直流电动机系统
Id
图3-7 电流断续时电动势的特性曲线
电流断续时电动机机械特 性的特点：
E E0 ( 2U2) E0' (0.585U 2)
断续区特性的近似直线
电流断续时理想空载转速抬高。
机械特性变软，即负载电流变化 很小也可引起很大的转速变化。 随着a 的增加，进入断续区的电 流值加大。
Idmin
O
断续区
连续区
三相桥式电路工作于有源逆变状态，不同逆变角时的 输出电压波形及晶闸管两端电压波形如图4-3所示。
u2 ua ub uc ua ub uc ua ub uc ua ub
O
wt b=
3
b=
4 u cb u ab u ac u bc u ba u ca
b=
6 u cb u ab u ac u bc u ba uca u cb u ab u ac u bc
单相全波电路代替上述发电机
交 流 电 网 输 出 电 功 率
ud
a
u10
u20
u10 U d>EM
ud
u10
u20
u10
O id=iVT +iVT
1
wt
O id O b)
wt
Ud<EM
相控整流电路及有源逆变电路
(1)正半周 瞬时极性a(+)，b(-)，VT正偏导通，触发控制角设为 a ，二极
管和负载上有电流流过。若正向压降UF忽略不计，则在VT导通期内， u0 u2 ；在VT关断截止时，u0 0 。此时，晶闸管上承受的电压为 uT u2 。
(2)负半周 瞬时极性a(-)，b(+)，VT 反偏截止，IF 0，uT u2 。
从交流电源吸收电能，并将输入的交流电压转换成脉动的直流电压。
滤波器向负载提供电压稳定（电容滤波）或电流稳定（电感滤波）的直流
电能，保护电路的作用是在异常情况下保护主电路及其功率器件。
负载是各种工业生产设备，可等效为电阻性负载、电感性负载、电容性负
载或反电动势负载等。
触发控制电路包括功率器件的触发（驱动）电路和控制电路等。
2、相控整流电路的基本结构 一个整流电路在实际应用中，应当满足下述基本要求： （1）整流电压的可调范围大，输出的直流电压脉动小； （2）功率器件导电时间尽可能长，承受的正、反向电压较
低； （3）变压器的利用率高，尽量防止直流磁化； （4）交流电源功率因数高，谐波电流小。
➢ 不控整流电路是由无控制功能的整流二极管组成的整流电路。当输入 交流电压一定时，在负载上得到的直流电压是不能调节的电路。
晶闸管提供；电源电压 u2过零后，电感 Ld 的
感应电压使二极管VD导通续流，负载电流 i2
通过续流二极管形成回路。 由于VD的存在，在电源电压 u2 的负半周通过 VDF给晶闸管阳极、阴极之间施加反向电压， 使晶闸管处于反向阻断状态，输出电压 u0的波 形和电阻性负载时完全相同。电流波形连续与 否，与阻抗角和控制角都有关系。
输出电流的平均值：
第4章有源逆变电路和PWM整流电路
整流输出电压/电流的计算：
•
3 B I d 3 B I d U d 1.17U 2 cos a 1.17U 2 cos a 2 2
（4-3）
Id=（Ud-E)/R
（4-4）
------Ud为负值 Id为正值（注意代入公式时E为负值）
2.三相全控桥式整流电路
u2 ua ub uc ua ub uc ua ub uc ua ub
2、单相PWM整流器模型及原理分析
PWM整流器的模型电路由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路组 成。其中，交流回路包括交流电动势e以及网侧电感L等；直流回路包括负 载电阻RL及负载电动势eL等；功率开关管桥路可由电压型或电流型桥路组 成。 不计功率开关管桥路的损耗时，由交、直流侧的功率平衡关系得：
O
wt = = 4
ucb uab uac ub c ub a uca
3
= 6
ucb uab uac ub c ub a uca ucb uab uac ub c
ud uab uac ub c ub a uca
w t1 w t2 w t3
O
wt
=
3
= 4
= 6
3. 逆变产生的条件
1 0 u10 u20 VT2 2 ud iVT u20
2
VT1 iVT
1
L ud ç Ä µ Ü id R + M EM ud Ud>EM u10
1 0
VT1 iVT VT2
1
L ud ç Ä µ Ü iVT
2
id
R M EM +
2 u20
a
u10
u10
u10
O id=iVT +iVT
整流电路有源逆变的概念
整流电路有源逆变的概念整流电路有源逆变是指利用电子元器件将交流电转换为直流电的过程，并通过有源元件将直流电转换为交流电的过程。
整流电路是将交流电转换为直流电的过程。
交流电是指电流的方向和大小随时间而变化的电流，常见的交流电为正弦波形。
而直流电是指电流方向和大小不随时间而变化的电流，常用一个平稳的电压或者电流表示。
在实际应用中，许多电子设备需要通过直流电来工作，例如手机充电器等。
因此，需要将输入的交流电转换为直流电。
整流电路就是用来实现这一任务的电路。
在整流电路中应用的元器件主要有二极管。
二极管是一种电子元件，具有单向导电的特性。
在整流电路中，二极管的正向导通特性使得它可以将输入的交流电转换为直流电。
当交流电的正半周期时，二极管正向导通，电流经过；而当交流电的负半周期时，二极管反向截止，电流无法通过。
通过这种方式，整流电路将输入的交流电转换为了具有直流特性的输出电流。
在有源逆变电路中，有源元件如晶体管、场效应晶体管等被应用于将直流电转换为交流电。
当直流电通过有源元件时，可以通过控制有源元件的导通和截止状态来改变电流的方向和大小。
通过适当的电路设计和控制，有源逆变电路能够将直流电转换为交流电，实现了从直流到交流的能量转换。
有源逆变电路的应用非常广泛。
在工业生产中，有源逆变电路被应用于调节和变换电压、频率和电流。
在太阳能发电领域，有源逆变电路被用来将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，以供电网和家庭使用。
此外，有源逆变电路还被应用于电动车、UPS(不间断电源)等设备中，以实现能量的高效利用和功率的可控转换。
有源逆变电路的工作原理与整流电路正好相反。
有源逆变电路中的有源元件通过不同的导通和截止方式，控制电流的方向和大小，从而将输入的直流电转换为交流电。
通过适当的控制，可以实现不同形式和参数的交流电输出，例如正弦波、方波、脉冲波等。
总而言之，整流电路有源逆变是通过电子元器件将交流电转换为直流电的过程，并通过有源元件将直流电转换为交流电的过程。
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第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压
uVT
ωt ωt
1
O uab uac
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
α=30°时的波形 30°
负载电流处于连续和断续之间 的临界状态 特点：在ωt＝150°时刻，ub开始>ua，此时 VT2承受正压，但由于没有触发脉冲，所 以仍旧处于关断状态，隔断b相电压，从 而使a相的VT1继续导通，直至VT2触发脉 冲的到来。晶闸管导通角等于120°
uac ua
ua uab
ua uac
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
整流电压平均值的计算 （1）α≤30°时，负载电流连续，有
Ud
当α=0时，Ud最大，为1.17U2 。 （2）α>30°时，负载电流断续，晶闸 管导通角减小，此时有：
1 = 2π 3
∫π
5π +α 6 +α
(2-19)
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三相半波可控整流电路
负载电流平均值为
Ud Id = R
(2-20)
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即
U RM = 2 × 3U 2 = 6U 2 = 2.45U 2
(2-21)
由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值 为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压 的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相 电压的峰值，即
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
三相半波可控整流电路晶闸管元件少，只需三套触发装置，控 制比较容易，但缺点也很明显： 1）变压器每相绕组只有1/3周期流过电流，变压器利用率低； 2）变压器二次侧的电流为单方向，易造成变压器铁心直流磁 化。而且在三铁心变压器中，三相直流励磁方向相同，磁通互相 抵制，在铁芯中无法形成通路，只能从空气隙或外壳中通过，产 生较大的漏磁通，引起附加损耗。若不用整流变压器，将三相半 波相控整流电路直接接入电网，直流分量会流入电网，除引起电 网额外损耗外，还会增大零线电流，则必须加大零线截面积。因 此三相半波可控整流电路一般用于中、小容量设备。
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
电路的特点： • 变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形 避免3次谐波流入电网。 • 三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在 一起——共阴极接法。与之相对应的是将阳极连接在一 起——共阳极接法。
T
a b c ud
2U 2 sin ω td (ω t ) =
6
3 6 U 2 cos α = 1 . 17 U 2 cos α 2π
（2-18）
Ud =
1 2π 3
∫π α
6 +
π
2U 2 sin ωtd (ωt ) =
பைடு நூலகம்
π π 3 2 U 2 1 + cos( + α ) = 0.6751 + cos( + α ) 2π 6 6
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三相桥式全控整流电路
VT1 VT3 VT5 u2 a b c VT6 id2 VT2 VT4 id1 R/2 ud R/2
VT1 VT3 VT5
导通顺序： T VT1－VT2 －VT3－ VT4 －VT5－VT6
id u2 a b c R ud
VT4 VT6 VT2
1. 带电阻负载时的工作情况
α=0°时的情况
假设将电路中晶闸管换作二极管进行分析 对于共阴极阻的3个晶闸管，阳极所接交流 电压值最大的一个导通 对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流 电压值最低（或者说负得最多）的导通 任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶 闸管处于导通状态
iVT
1
O uVT
1
uab uac
ubc uba uca ucb uab uac
ωt
O
ωt
uab
uac
图2-18 三相桥式全控整流电路 带电阻负载a =0°时的波形
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相桥式全控整流电路
•从相电压波形看 从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极 从相电压波形看 组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1-ud2是两者的差值，为线电压在正 半周的包络线 •直接从线电压波形看 直接从线电压波形看，ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络 直接从线电压波形看 线 表2-1 三相桥式全控整流电路电阻负载a=0°时晶闸管工作情况 三相桥式全控整流电路电阻负载 ° 时 段 I II III IV V VI
1
ωt
由于电流断续，晶闸管承受电压情况 较为复杂。 0 ～ ωt1 段 ， VT1 截 止 ， VT3 导 通 ， 则 uVT1=uac； ωt1～ωt2段，c相电压过零变负，VT3截 止，VT1承受正压，由于没有触发信号不导 通，则uVT1=ua； ωt2～ωt3段，VT1导通，则uVT1=0； ωt3～ωt4 段，a相电压过零变负，VT1截 止，VT2承受正压，但由于没有触发信号不 导通，则uVT1=ua； ωt4～ωt5段，VT2导通，则uVT1= uab； ωt5～ωt6段，b相电压过零变负，VT2截 止，VT3承受正压，但由于没有触发信号不 导通，则uVT1=ua； ωt6～ωt7段，VT3导通，则uVT1=uac；
u2 α =30° ua ub uc
O uG O ud
ωt
ωt ωt 1 ωt ωt
ac
O iVT
1
O uVT u
1
图2-13 三相半波可控整流电路， 电阻负载，a =30°时的波形
O uab uac
ωt
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
α>30°的情况 30°
特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于 120°。 ωt O 当一相的相电压过零变负时，该相晶闸管 关断。而此时下一相晶闸管虽承受正压， uG 但触发脉冲未到，因此不导通，则负载电 压和电流均为零，直到触发脉冲出现为止， O ωt ud 导致负载电流断续，晶闸管导通角小于120°。 右图为α=60°时的波形，此时晶闸管导通角 ωt O 为90°。 iVT 1 若α继续增大，整流电压越来越小，α =150°时，整流电压输出为零。故电阻负载 O ωt 时，三相半波可控整流电路的移相范围为 图2-14 三相半波可控整流电路， 150 ° 。
• 3) 基本参数计算
• 直流输出电压平均值Ud：
1 Ud = 2π 3
∫π
5π +α 6 +α
2U 2 sin ω td (ω t ) =
6
3 6 U 2 cos α = 1 .17U 2 cos α 2π
• 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
1 I 2 = I VT = Id 3
• 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值
共阴极组中导通的 晶闸管 共阳极组中导通的 晶闸管 整流输出电压ud
VT1 VT6 ua-ub= uab
VT1 VT2 ua-uc= uac
VT3 VT2 ub-uc= ubc
VT3 VT4 ub-ua= uba
VT5 VT4 uc-ua= uca
VT5 VT6 uc-ub= ucb
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
VT1，VT3，VT5组成共阴极组，VT4，VT6，VT2组成共阳极组。上图为一个三相 半波共阴极可控整流电路和一个三相半波共阳极可控整流电路的串联。如果两组 电路负载对称，触发角α相同，则它们输出电流的平均值Id1与Id2相等，则零线流 过的电流为0，即去掉零线也不会影响电路工作,即组成三相桥式全控整流电路。
uac
O 〔注意〕：这是三相电路和单相电路的一个区 别，即三相电路触发角的起点，是以自然换相点 u 来计算的，而不是以过零点。自然换相点：是三 个相电压的交点。 合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
ab
f)
VT
1
三相半波可控整流电路
α=0°时的工作原理分析 ° • 变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形相同， 变压器二次绕组电流有直流分量 • 晶闸管的电压波形，由3段组成： 第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压 • 增大α值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化
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三相桥式全控整流电路
u2 α = 0°ua ud1 O ωt1 ud2 u2L ud Ⅰ Ⅱ uab uac Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ ubc uba uca ucb uab uac ub uc
VT1 VT3 VT5 id
ωt
T
u2
a b c R ud
O
ωt
VT4 VT6 VT2
U FM =
2U 2
(2-22)
合肥工业大学电气工程学院电力电子与电力传动教研组
三相半波可控整流电路
• 2. 三相半波可控整流电路电感性 负载 • 1) 特点：电感性负载，L值很大， id波形基本平直 • α≤30°时：整流电压波形与电阻 负载时相同 • α >30°时(设α =60°) • ua过零时，VT1不关断，直到 VT2的脉冲到来，才换流，由 VT2导通向负载供电，同时向 VT1施加反压使其关断——ud 波形中出现负的部分。