第二章整流电路(1-2)

三相半波可控整流电路电阻性负载整流电压平均值U 三相半波可控整流电路电阻性负载整流电压平均值 d 电阻性负载整流电压平均值
U d = 1.17U 2 cos α
α ≤ 30o
α > 30o
π U d = 0.675U 2 1 + cos( + α ) 6
1.2 三相半波可控整流电路 1.17 电感性负载（阻感负载， 电感性负载（阻感负载， 0.8 电感很大） 电感很大）整流电压平 均值Ud 均值 Ud/U2
U d = 1.17U 2 cos α
Ud/U2随α 变化的规律如 中的曲线所示。 图2-15中的曲线所示。 中的曲线所示
0.4 2 0 30
1 3 60 90 α/(° ) 120 150
图2-15 三相半波可控整流电路 Ud/U2随a变化的关系 变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 － － 3－电阻电感负载 －
a>30°时，负载电流断 ° 晶闸管导通角减小， 续，晶闸管导通角减小， 此时有：
1 π Ud = 2U 2 sin ω td (ω t ) 2π ∫π +α 6 3 3 2 π U 2 1 + cos( + α ) = 2π 6
R
π = 0.675U 2 1 + cos( + α ) 6
URM = 2 × 3U2
= 6U 2 = 2.45U 2
（2-2：
• 在电阻性负载三相半波可控 整流电路中， 整流电路中，如果窄脉冲出 现过早，即在移到自然换相 现过早， 之前，会出现什么现象？ 之前，会出现什么现象？画 u2 出负载侧u 波形。 出负载侧 d波形。
阻感负载时的移相范围为 负载电流平均值为
90°
Ud Id = R
晶闸管电流的平均值为
1 Id 3 变压器二次电流即晶闸管电 流的有效值为 I dT =
I 2 = I VT 1 I d = 0.577 I d （2-23） = 3
图2-16 三相半波可控整流电路，阻 三相半波可控整流电路， 感负载时的电路及α =60°时的波形 °
ub
uc
t3
R
t
uG
c)
α=30°的波形（图2-13） °的波形（ ）
ud
d)
O
t t
特点：负载电流处于连续和断 续之间的临界状态。
α>30°的情况（图2-14 ） °的情况（
i VT1
e)
uab uac
uVT
f)
O
t
特点：负载电流断续，晶闸管 导通角小于120° 。
1
t1
t2
t3
t4
uab
uac
整流电压平均值的计算
单相半控桥带阻感负载的情况 单相半控桥带阻感负载的情况 阻感负载
u2
O ud t
正半周， 在u2正半周，u2经VT1和VD4向负 载供电。 载供电。 u2过零变负时，因电感作用， VT1 将继续导通，但此时 点电位 将继续导通，但此时a点电位 点低， 比 b点低，电流从 4转换到 3， 点低 电流从VD 转换到VD 这样电流不再流经变压器二次绕 而是由VT 续流， 组，而是由 1和VD3续流，ud为 零。 负半周触发角a时刻触发 时刻触发VT 在u2负半周触发角 时刻触发 2， VT 2 导通 ， u2 经 VT2 和 VD 3 向负载 导通， 供电。 供电。 u2过零变正时，VD4导通，VD3关 过零变正时， 导通， 续流， 又为零。 断。VT2和VD4续流，ud又为零。
三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a ° 图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及 =0°时的波形
a =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，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。
b)
O
u2
u =0 a
t1 t2
三相可控整流电路
2.2.1 三相半波可控整流电路 2.2.2 三相桥式全控整流电路
2.2
三相可控整流电路·引言 三相可控整流电路 引言
交流侧由三相电源供电。 交流侧由三相电源供电。 负载容量较大， 或要求直流电压脉动较小、 负载容量较大 ， 或要求直流电压脉动较小 、 容易滤波。 容易滤波。 基本的是三相半波可控整流电路， 基本的是三相半波可控整流电路 ， 三相桥式 全控整流电路应用最广 。
动画演示 图2-16 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电
路及α =60°时的波形
1 Ud = 2π 数量关系 3
∫π
5π +α 6 +α
2 U 2 sin ω td (ω t ) = 1 . 17 U 2 cos α （2-18）
6
由于负载电流连续， Ud可由式 （2-18）求出，即
U d = 1 . 17 U 2 cos α
a≤30°时，负载电流连 ° 续，有：
1 Ud = 2π 3
R
∫π
5π +α 6 +α
2U 2 sin ω td (ω t )
6
=
3 6 U2 cosα = 1.17U2 cosα 2π
（2-18）
最大， 当a=0时，Ud最大，为 时
U d = U d0 = 1 . 17 U 2
动画演示
° 图2-13 α=30°的波形
O id i VT O
1
t Id Id Id Id t
i VT O
2
t
i VDO
3
t t
O i VD
4
O i2 O
Id
t t
单相桥式半控整流电路，阻感负载时的电 动画演示 路及波形
并联二极管的单相半控整 流电路及波形 动画演示 续流二极管的作用
避免可能发生的失控现象。 避免可能发生的失控现象 若无续流二极管，则当a 若无续流二极管，则当 突 然增大至180°或触发脉冲丢失 然增大至 ° 时，会发生一个晶闸管持续导 通而两个二极管轮流导通的情 这使u 成为正弦半波， 况，这使 d成为正弦半波，其 平均值保持恒定，称为失控 失控。 平均值保持恒定，称为失控。
ia
t1
t2
t3
t4
t
t
t
uac
t1
t2
t3
t4
t
失控工作过程演示
• 有续流二极管 R 时 ， 续流过 有续流二极管VD 程由VD 完成， 程由 R 完成 ， 避免了失控的 现象。 现象。 • 续流期间导电回路中只有一个 管压降，有利于降低损耗。 管压降，有利于降低损耗。
图2-10 单相桥式半控整流电路，有续流 二极管，阻感负载时的电路及波形
单相桥式半控整流电路的另一种接法
例题： 例题：
已知三相半波可控整流电路，带大电感负载， 已知三相半波可控整流电路，带大电感负载， ， u2 = 220V。 选择晶闸管（ 倍裕量 倍裕量）。 求Id，选择晶闸管（2倍裕量）。
α = 60o
R = 2Ω
o 解：1） U d = 1.17U 2 cos α = 1.17 × 220 × cos 60 = 128.7V ）
2.2.1 三相半波可控整流电路
1) 电阻负载
电路的特点： 电路的特点：
三个晶闸管分别接入 a 、 b 、 c 三 相 电源 ， 其阴极连接在一起— 其阴极连接在一起 —共阴极接法 。 共阴极接法
自然换相点： 自然换相点：
二极管换相时刻为自然换 相点 ， 将其作为计算各晶 闸管触发角a的起点 的起点， 闸管触发角 的起点 ， 即 a =0° 。 °
ua
ub
uc
t1
t2
t3
t4
t
t
三相电压波形的画法： 三相电压波形的画法：
u
d1
O
wt
u
d2
ud
O
wt
2）阻感负载 ）
2.2.1 三相半波可控整流电路
特点：阻感负载， 值很大 值很大， 特点：阻感负载，L值很大，id波 形基本平直。 形基本平直。 a≤30° 时 ： 整流电压波形与电阻 ° 负载时相同。 负载时相同。 a>30°时（如a=60°时的波形如图 ° ° 2-16所示）。 所示） 所示
晶闸管最大正、 晶闸管最大正、反向 电压峰值均为变压器 二次线电压峰值
UFM = URM = 6U2 = 2.45U2
（2-25）
三相半波的主要缺点： 三相半波的主要缺点： 其变压器二次电流 中含有直流分量 直流分量， 中含有直流分量，为 此其应用较少。 此其应用较少。
三相半波可控整流电路， 图2-16 三相半波可控整流电路，阻感 ° 负载时的电路及α =60°时的波形
(2-19) 动画演示
图2-14
α=60°的波 °
形
负载电压平均值为
U d = 1.17U 2 cos α
α ≤ 30o
α > 30o
π U d = 0.675U 2 1 + cos( + α ) 6
负载电流平均值为 U （2-20） Id = d R
晶闸管承受的最大反向电压，为 晶闸管承受的最大反向电压， 变压器二次线电压峰值， 变压器二次线电压峰值，即
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
图2-11 单相桥式半控整流 电路的另一接法
相当于把图2-5a中的 3和VT4换为二极管 3和VD4， 中的VT 换为二极管VD 相当于把图 中的 这样可以省去续流二极管VD 续流由VD 这样可以省去续流二极管 R，续流由 3和VD4来实 现。
2.2
U 128.7 Id = d = = 64.35 A R 2
， ，
ud
O
ua
ub
uc
t
ib ic
U N ≥ 2 6u2 = 2 × 6 × 220 = 1078V
id uab uac uVT1
O t
O
2） I = 1 I = 0.577 × 64.35 = 37.15 A ） VT d 3 37.15 I T ( AV ) ≥ 2 × = 47.32 A 1.57
解：当触发脉冲ug1触发 相晶闸 当触发脉冲 触发a相晶闸 O 相晶闸管导通。 管, 则a相晶闸管导通。当ug2触 相晶闸管导通 相晶闸管时， 发b相晶闸管时，由于 相电压高 相晶闸管时 由于a相电压高 相电压， 相晶闸管继续导通 u 相晶闸管继续导通， 于b相电压，a相晶闸管继续导通， G 相电压 b相晶闸管因承受反压而不导通。 O 相晶闸管因承受反压而不导通。 相晶闸管因承受反压而不导通 过了自然换相点后，尽管b相电 过了自然换相点后，尽管 相电 压高于a相电压 相电压， 压高于 相电压，但b相晶闸管的 相晶闸管的 触发脉冲u 已消失，所以b相晶 触发脉冲 g2已消失，所以 相晶 闸管仍不导通。 相晶闸管导通 闸管仍不导通。a相晶闸管导通 到过零点结束。接着导通的是c 到过零点结束。接着导通的是 相晶闸管。由此可以看出， 相晶闸管。由此可以看出，由于 晶闸管间隔导通而出现了输出波 形相序混乱现象，这是不允许的。 形相序混乱现象，这是不允许的。
u2过零时，VT1不关断， 过零时， 不关断， 直到VT 的脉冲到来， 直到 2的脉冲到来，才 换流， 换流 ， ——u d 波形中出 现负的部分。 现负的部分。 id波形有一定的脉动，但 波形有一定的脉动， 为简化分析及定量计算， 为简化分析及定量计算 ， 可将i 近似为一条水平线。 可将 d近似为一条水平线。