3电力电子技术第五版课件-第3章_整流电路

3
3.1.1 单相半波可控整流电路
电路分析前提
1. 2. 3. 4. 5. 6. 开关器件为理想器件，无开通、关断延时时间， 无功率损耗； iA=0，晶闸管关断； iA>0，晶闸管不关断； 不考虑变压器漏感在内的交流侧电感； 换相过程是瞬时完成的； 电源为理想的50HZ正弦波； 不考虑变压器的损耗；
第1章第21页
uVT a)
L ud R
3.1.1
u2
0
u1
u2
单相半波可控整流电路
工作情况分段描述：ωt2～ ωt3
t3 t4
2
b)
t1
t2
ug
c) 0
ωt2～ ωt3 期间，电流从最 t 大值开始下降；

ud
+ d) 0
此时电感产生的电动势阻碍 t 电流下降；

+

id
e) 0
导通角范围、晶闸管承受的最大电压值
数量参数计算：输出、晶闸管、变压器
3.1.2
单相桥式全控整流电路
(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)
触发脉冲的规律
晶闸管导通的规律
3.1.2单相桥式全控整流电路
1) 带电阻负载的工作情况
工作原理及波形分析 VT1 和 VT4 组成一对桥臂， 在u2正半周承受电压u2，
L 储存的能量保证了 u2 过零变负 时，电流 id 在 L-R-VDR 回路中流 通，此过程称为续流。
b)
u2 O ud c) O id d) O i VT Id - + Id
t1
t
t
数量关系(id近似恒为Id）
I dVT
t
Id 2
1 2

2 d
（2-5）
e) i VD f)
O
R
t
I VT I d ( t ) Id （2-6） 2 g) I dVD Id （2-7） 2 1 2 2 （2-8） I VD I d ( t ) Id d 2 2
R
O u VT O
t
t
R
图3-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形
8
代表什么含义？
IB、Ib、 ib 、iB 、ud 、 iVT 、
iVD、i2、Ud、Id、IdVT、U2 物理量小写----瞬时值 （交流瞬时值、总
量瞬时值） 物理量大写----非瞬时值（有效值、直流量、 平均值（d））
3.1单相可控整流电路
重点：工作原理（波形分析）、 定量计算、不同负载的影响。
13
α＋ θ＝ π 移相：改变α的大小，即改变触发脉冲在每个周期内出现 的时刻，称为移相。 移相范围为
0～180
越大，输出电压越小
这种通过控制触发脉冲的相位来控制输出电压大小的方式
称为 相位控制方式（相控方式）
ud

wt
第1章第14页
基本数量关系
直流输出电压平均值
d)
ud id 0
2.带阻感负载的工作情况 resistor-inductor load 阻感负载
t t
t1

2
负载中感抗 ωL 与电阻 R 相比 不可忽略
阻感负载的特点
电感对电流变化有抗拒作用， 使得流过电感的电流不能发 生突变。 与电阻负载波形图的不同 之处：图2 e d
+

t t t
uVT
当电感增大到使负面积接近正面积时，整流输出的直流 电压Ud接近0。
u2
b) 0
t1
t2
t3
t4
2
t
ug
c) 0
t
+ +
ud
d) 0

t
id
e) 0
t
第1章第23页
3.1.1 单相半波可控整流电路
3）加续流二极管的情况
当 u2 过零变负时， VDR 导通， ud
a)
返回
为零，VT承受反压关断。


id
e) 0
uVT
f) 0
t 到 ωt2 时，电流达到最大值， 此时电感存储的能量也达到 1 最大；t WL Ld id 2 2

图2 带阻感负载单相半波可控 整流电路及波形
电流达到最大值的时间稍微 滞后与电压最大值。 第1章第20页

a)
3.1.1
u2
0
u1
u2
单相半波可控整流电路
课本中的标识符号定义
返回
有效值符号 U1：一次电压有效值；U2：二次电压有效值； U：负载输出电压有效值；I：负载输出电流有效值； IVT: 流过晶闸管电流有效值； I2: 变压器二次侧电流有 效值; IVDR:流过二极管电流有效值；
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3.1.1 单相半波可控整流电路
课本中的标识符号定义
返回
平均值符号 Ud：直流输出电压平均值； Id：直流输出电流平均值； IdVT:流过晶闸管电流平均值； IdVDR:流过二极管电流平均值;
24
返回
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的特点：
VT的 移相范围为0~180。
简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分 量，造成变压器铁芯直流磁化。
实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
25
1、阻感负载相对于电阻性负载而言，前者输 出电压的平均值，输出电流的平均值都有什么 样的变化？ 2、在阻感负载的两端反并联二极管的作用是 什么？ 3、当电感很大时，画出阻感负载两端反并联 二极管时， （1）导通角为60度时的输出电压波形 （2）流过晶闸管电流的波形 （3）流过二极管电流的波形
R
ud
b)
t1
t2
t3
t4
2
ωt1～ ωt2期间，感应电动势
电流上升期间，感应电动势 的方向阻碍电流变大，方向 t 与电源电压方向相反，上正 下负。 +
T
t t
ug
c) 0
ud
+ d) 0

id
e) 0
VT L
id
t
+
uVT
f) 0
u1
u2
t
id R
+ uL -
-
图2 带阻感负载单相半波可控 整流电路及波形
（1-2）
第1章第15页
输出电压有效值（均方根值）
1 U 2


2U 2 sin t d (t ) U 2

2
1 （1-3） sin 2 4 2
电流有效值
U U2 I Rd Rd 1 sin 2 4 2
（1-4）
电流有效值用于选择器件、选择导线以及计算 负载的有功功率等。
uVT
f) 0
在 ωt3=π, 电源电压过零。但 t 由于电感中感应电动势的作 用，使晶闸管仍然承受正向 t 电压，仍维持导通；

t
图2 带阻感负载单相半波可控 整流电路及波形
第1章第22页
3.1.1

单相半波可控整流电路
电感作用分析
电感的存在，使负载电压波形出现负电压； 电感越大，导通角越大，负面积也越大；
3.1.1 单相半波可控整流电路
掌握内容 1.电路分析前提； 2.课本中的标识符号定义 3.电路模型； 4.不同负载的各类波形分析； 5.重要名词的理解掌握； 6.相关数值计算； 7.元器件选择；
返回
2
3.1
单相整流电路
整流电路 整流电路 整流电路 整流电路
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3.1.1 单相 半波 可控 3.1.2 单相 桥式 全控 3.1.3 单相 全波 可控 3.1.4 单相 桥式 半控
u2负半周，a-，b+；
工作原理及波形分析 正半周
+ -
电流id从电源a端经VT1、负
载 Rd 及VT4回到电源 b端，负 载上得到电压 ud 为电源电压
u2（忽略VT1和VT4的导通压
降），方向为上正下负； VT2 和 VT3 因承受反压而不 会导通； 电流波形id与ud相同。
图5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
得到触发脉冲即导通，当
u2过零时关断。 VT2 和 VT3 组 成 另 一 对 桥 臂，在u2正半周承受电压 -u2 ，得 到触 发 脉冲即导 通，当u2过零时关断。
图5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
在电源正半周，a正b负； VT1 和 VT4 会承受正向阳极 电压，给VT1和VT4同时加脉 冲，则VT1和VT4会导通；
课本中的标识符号定义
返回
瞬时值符号 u1 ：一次电压瞬时值； u2：二次电压瞬时值； ud ：直流输出电压瞬时值； id：直流输出电流瞬时值； uVT：晶闸管承受的电压瞬时值； iVT ：晶闸管流过的电流瞬时值； iVD ：二极管流过的电流瞬时值； i2：变压器二次侧电流瞬时值；
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3.1.1 单相半波可控整流电路
u2 b) 0 ug 0 ud 0 uV T e) 0
t1

2
t
c)
t
d)

t
t
图3-2 单相半波可控整流电路及波形图 (纯电阻负载)
3.1.1 单相半波可控整流电路 返回 ud

两个重要的基本概念：
wt
：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发 脉冲止的电角度，用a表示，也称触发角、触发延 迟角或控制角。 ：即晶闸管在一个周期内导通的电角度，称导 通角。
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