3.1 单相整流
dyq5 板书 3单相整流2
工作原理 有自然续流作用，无负电压输出。
14
3.1.4 单相桥式半控整流电路
失控现象
若无续流二极管，当 突 然 增 大 至 180 或 触 发 脉 冲丢失时，会发生一个晶 闸管持续导通而两个二极 管轮流导通的情况，这使 ud 成 为 正 弦 半 波 ， 其 平
均值保持恒定，称为失控
有 续 流 二 极 管 VDR 时 ， 续 流 过 程 由 VDR 完 成 ，
2 2U 2 1 cos
2
0.9U 2
1 cos 2
Id
Ud Rd
直流输出电压有效值U和电流有效值I
U U2
I U Rd
1
2U 2 sin( t ) d ( t ) sin 2 2
sin 2 2 I2
IT
2
U2 Rd
流过一只晶闸管的电流的平均值、有效值
I dT 1 2 I d 0.45
2
U 2 1 cos Rd 2
2 sin 2 4 1
5
2
1
2U 2 Rd
U sin t d ( t ) 2 Rd
I
2
3.1.2 单相桥式全波整流电路
ud u2
在正负半周四只管子都不 导通的区间
uT 1、 u2 4
ud 0
uT 1、 4
u2 2
4
3.1.2 单相桥式全波整流电路
数量关系
直流输出电压、电流平均值Ud 和 Id
Ud 1
2U 2 sin td ( t )
第三章_电力电子技术—整流电路_li(第一次课)
变压器二次侧电流有效值i2与输出电流有效值i相等
I I2 1
(
2U 2 U sin t )2 d( t ) 2 R R
1 I 2
1 sin 2 2
I dVT
VT可能承受的最大正向电压为 VT可能承受的最大反向电压为
2 U2 2 2U 2
3.1单相可控整流电路
相控方式——通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出 电压大小的方式
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
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，因此负载的电流 波形与电压波形不相同。
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
ud O i1 O
t
t
b)
3.1单相可控整流电路
3.1.3 单相全波可控整流电路
单相全波与单相桥式全控比较
单相全波只用2个VT，比单相全控桥少2个，相应地， 门极驱动电路也少2个 单相全波导电回路只含1个VT，比单相桥少1个，因而 管压降也少1个 VT承受最大正向电压 2U2，最大反向电压为 2 2U 2 ， 是单相全控桥的2倍 单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多
结构简单，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在于利用其简单易学
的特点，建立起整流电路的基本概念
3.1单相可控整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路——电阻负载
电路结构 VT1和VT4组成一对桥臂 VT2和VT3组成另一对桥臂
第3章3.1单相可控整流电路
u2 b) 0 ug 0 ud 0 uV T e) 0
t1
2
t
c)
t
d)
t
t
单相半波可控整流电路及波形图 (纯电阻负载)
ud
几个重要的基本概念：
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。
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2 三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6 大功率可控整流电路
3.7 整流电路的有源逆变工作状态
3.8 整流电路相位控制的实现 本章小结
1
第二章内容回顾
晶闸管的工作原理 晶闸管的特性 晶闸管的主要参数
第3章
整流电路：
整流电路· 引言
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。
按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
3
3.1
单相可控整流电路
t 带续流二极管单相半波可控整流电路及波形
带续流二极管的定量计算
输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）
1 cos U d 0.45U 2 2
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过SCR的电流平均值 和有效值分别为：
I dVT
第3章 整流电路part1
可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
（3）续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即 上面为1、3，下面为2、4。请同学们注意。
第3章 电力电子变换电路
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
图2-44 直流发电机—电动机之间电能的流转
a）两电动势同极性EG >EM b）两电动势同极性EM >EG c）两电动势反极性，形成短路
21
3.1.3 整流电路的有源逆变工作状态
产生逆变的条件有二：
有直流电动势，其极性和晶闸管导通方向一致，其值 大于变流器直流侧平均电压。
晶闸管的控制角a > 90 ，使Ud为负值。 三相桥整流电路的有源逆变:
ub
uc
O u d2 u 2L ud
wt1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc Ⅳ u ba Ⅴ u ca Ⅵ u cb
wt
u ab
u ac
O
wt
17
3.1.2 三相整流电路
三相桥式全控整流电路带电 阻负载a =30 时的波形
a = 30° u a
u d1
ub
uc
O u d2 ud
wt1
O ud u2
wt
a增加，输出电压减小。
输出电流：波形平滑，对负载 有利。
O
id O Id
wt
wt
11
3.1.2 三相整流电路
1、三相半波不可控整流电路
三个二极管分别接入a、b、
c三相电源，其阴极连接在
一起——共阴极接法 。
共阴极的二极管， 阳极电位高的导通。
R D D D
id
阳极电位低的承受反压。
d
wt
通过控制触发脉冲的相位来控制 直流输出电压大小的方式称为相 位控制方式，---相控方式。
电力电子技术整流电路
成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。 ◆电路分析
关断☞☞，|晶u此2闸|>后E管u时d导=，E通。才之有后晶，闸u管d=u承2，受id正电ud压R ，E，有直导至通|u的2|可=E能，。id即降至0使得晶闸管 ☞与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角。
☞为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：
Lp2
w I2dUm 2i n 2.87103
U2 Id mi
n
(3-17)
■例：单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势 E=60V，当a=30时，要求：
①作出ud、id和i2的波形； ②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
☞晶闸管导通角q与a无关，均为180，其电流平均值和
有效值分别为：IdT
1 2
I d和
IT
1 2Id
0.707Id。
☞变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其
相位由a角决定，有效值I2=Id。
ud E
Oa q
wt
id Id
O
wt
b)
图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势—电阻负载时的电路及波形
■单相半波可控整流电路的特点是简单，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。为使变压器铁芯不饱和，需增
大铁芯截面积，增大了设备的容量。
■带电阻负载的工作情况
◆电路分析
☞闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2 a)
整流电路PPT课件
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2 ( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
直流输出电压平均值为：
U d 2 1 2 U 2 sitn ( d t)2 2 U 2( 1 co ) 0 s .4 U 2 5 1 c 2o(s 3-1)
ug
0
ud
0
uVT
0
VT
uVT u d
2
分析时认为晶闸管为理想器件。
id
晶闸管开通关断条件。
R
T为整流变压器，其二次电压为：
u2 2U2si nt
t
① 在电源的正半周，晶闸管VT t ② 承受正向电压。在被触发导通
③ 前，晶闸管处于正向阻断状态， t ④ 电源电压全部加在晶闸管上，
⑤ 负载上的电压为零，流过负载 ⑥ 的电流也为零。
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早 的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直 流用电设备。
0
u VT 1, 4
0
i2
0
当电源电压下降至零时，负 载电流id也降至零，VT1、 t VT4自然关断。
在电源电压的正半周，晶闸 t 管VT2、VT3始终承受反向电
压而处于截止状态。
t
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
ud id
0
u VT 1, 4
③ 在u2的负半周，b点电位高于
第3章 整流电路3-1 单相全波可控整流电路
o
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2导通，两端电压为0
o ud
ωt
• 负 载：ud = –u2，id = Id
o
ωt
• 变压器：i1 = –nId
αθ i1
• 电 感：电感放电，感应电压为负
o
ωt
uVT1
• 晶闸管：uVT1 = 2u2，iVT1 = 0
o
ωt
• 晶闸管：uVT2 = 0，iVT2 = Id
12:18
第3章 整流电路
3
3.1.3 单相全波可控整流电路
带阻性负载时的工作情况
电路分析：寻找α = 0的位置
• VT1和VT2都不导通：VT1承受电压u2，VT2承受电压–u2
• VT1导通，VT2承受反压–2u2 • VT2导通，VT1承受反压2u2 • VT1和VT2同时导通？
u2
o
ωt
12:18
第3章 整流电路
18
思考题
计算题
如图所示，单相全波半控整流电路，变压器二次侧电压有效值U2
• 画出ud、i1和VT1的工作波形
• 求Ud、Id和α关系
u2
• 求晶闸管的移相范围 • 求晶闸管的额定电压和额定电流
o
ωt1 π
2π
ωt
α
ug
o
ωt
ud
i1 T
VT1
o
ωt
*
* u2
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2阻断，承受正向电压–2u2
o ud
ωt
• 负 载：ud = u2，id = Id • 变压器：i1 = nId
o
电子技术基础单相整流电路
整流电路的分类
半波整流电路
半波整流电路是一种简单的整流电路， 它只利用半个周期的交流电进行整流， 输出直流电的脉动较大，一般用于对 电源要求不高的设备。
全波整流电路
桥式整流电路
桥式整流电路是一种全波整流电路， 通过桥式电路将交流电整流为直流电， 具有较高的效率和稳定性。
全波整流电路利用一个周期的交流电 进行整流，输出直流电的脉动较小， 适用于对电源要求较高的设备。
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总结词
输出电压波形为完整的正弦波，直流分量较大，脉动较小。
详细描述
单相全波整流电路通过变压器将单相交流电转换为双相交流电，然后利用二极 管的单向导电性将双相交流电转换为直流电。输出电压波形为完整的正弦波， 直流分量较大，脉动较小。
单相桥式整流电路
总结词
输出电压波形与全波整流电路相同， 但电路结构简单，使用元件少。
电子技术基础单相整 流电路
目 录
• 整流电路概述 • 单相整流电路的类型 • 单相整流电路的工作原理 • 单相整流电路的应用 • 单相整流电路的调试与维护
01
整流电路概述
整流电路的定义和作用
整流电路的定义
整流电路是一种将交流电转换为 直流电的电子电路。
整流电路的作用
整流电路在电子设备和电力系统 中有着广泛的应用，主要用于将 交流电转换为直流电，以满足各 种电子设备对直流电源的需求。
整流电路的基本原理
整流二极管的单向导电性
整流二极管具有单向导电性，即正向导通、反向截止的特性 。在整流电路中，利用整流二极管的这一特性电性，将交流电的正半周和负半周 分别转换为直流电的正向电流和反向电流，最终输出直流电 。
单相半波可控整流电路
(2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I
直流输出电压有效值U :
U
1 2π
2U2 sin t 2dt U2
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
3.1 单相半波可控整流电路
(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变
所以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一 个续流二极管。
3.1 单相半波可控整流电路
图3-4 带阻感负载(接续流管)的 单相半波电路及其波形
2.接续流二极管时
❖ 工作原理
u2＞0：uT＞0。在ωt=α处 触发晶闸管导通， ud= u2
续流二极管VDR承受反向电 压而处于断态。
u2＜0：电感的感应电压使
S U2I2 U2 220
(4) 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：
IT I
则
I T(AV)
(1.5~
2) IT 1.57
取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：
IT(AV) 56.1 A (取系列值100A)
（5）晶闸管承受的最高电压：
Um 2U2 2 220 311V
考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为
VDR承受正向电压导通续流，
晶闸管承受反压关断,ud=0。
如果电感足够大，续流二 极管一直导通到下一周期
晶闸管导通，使id连续。
3.1 单相半波可控整流电路
由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后， 输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可 以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电 流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形 和流过续流二极管的电流波形是矩形波。
3.1项目三 制作电子电路 任务一 单相桥式整流、滤波电路
项目三、制作电子电路实训1、单相桥式整流、滤波电路一、实训目的1．进一步掌握单相桥式整流、滤波电路的工作原理。
2．掌握单相桥式整流、滤波电路的安装工艺及方法。
3．掌握单相桥式整流、滤波电路的故障维修技能。
二、实训器材开关、变压器、二极管、电容器、电阻、熔断器、熔断器、负载电阻三、实训内容1、电气原理图图3—1 单相桥式整流、滤波电路图2、电路原理分析原理图见图3—1，220V交流电经过整流变压器，变成18V的交流电，再经V1、V2、V3、V4组成的单相桥式整流，成为脉动的直流电，再经C1、R、C2组成的π形滤波电路，成较平稳的直流电。
3、安装工艺步骤（1）清点总器件的数量。
2.检查元器件的质量及清除元件引脚处的氧化层。
3.清除空心铆钉板上的氧化层。
4..将元器件进行板面布置。
5.焊接、连线。
6.检查有无虚焊、漏焊、错焊等。
7.无误后，通知教师并通电测试。
8.完成实训实验报告。
9.整理工位并进行复习。
4、调试（1）若输出电压为15伏左右，则说明滤波电容脱焊或已损坏。
2.若输出电压为8伏左右，则说明除滤波脱焊或已损坏外，整流桥臂脱焊或有一只二极管断路。
3.若输出电压为零伏，变压器又无异常发热现象，则是电源变压器一次侧或二次侧绕组已断开或未接妥，或是熔断丝已熔断，也可能是电源与整流桥未接妥。
4.若接通电源后，熔丝立即熔断，则是电源变压器一次侧或二次侧绕组已断路。
四、注意事项(1)滤波电容的极性不可接反。
2.二极管的极性不能接反。
3.正确使用仪器和仪表。
五、思考题整流二极管和滤波电容的选择与哪些因素有关？应如何选择？。
电力电子技术-第三章--单相整流讲解
3.1.1 单相半波可控整流电路
（Single Phase Half Wave Controlled Rectifier）
1. 电阻负载的工作情况
在工业生产中，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。 • 1. 工作原理 • 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； • 一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 • (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。
id 的连续波形每周期分为两 段：u2过零前一段流经SCR， 时宽为π-α；之后一段流经 VDR ，时宽为π+α。由两器 件电流拼合而成。
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
SCR 平均值： I a I
dVT
2 d
（2-5）
SCR 有效值：
IVT
1
2
a
I
d2d
(t
在ωt=0到α期间，晶闸管uAK大于零， 但门极没有触发信号，处于正向关断状
态，输出电压、电流都等于零。
在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管 被触发导通，负载电压ud= u2。 在ωt1时刻，触发VT使其开通，u2加 于负载两端，id从0开始增加。这时，交 流电源一方面供给电阻R消耗的能量， 另一方面供给电感L吸收的磁场能量。
)
a 2
I
（2-6）
d
VDR 平均值： VDR 有效值：
a IdVDR 2 Id
（2-7）
IVDR
1
2
2 a
第三章交流-直流(ACDC)变换
第三章交流-直流(AC-DC)变换3.1 单相可控整流电路3.1.1 单相半波可控整流电路1.电阻性负载图3-1表示了一个带电阻性负载的单相半波可控整流电路及电路波形。
图中T为整流变压器，用来变换电压。
引入整流变压器后将能使整流电路输入、输出电压间获得合理的匹配，以提高整流电路的力能指标，尤其是整流电路的功率因数。
在生产实际中属于电阻性的负载有如电解、电镀、电焊、电阻加热炉等。
电阻性负载情况下的最大特点是负载上的电压、电流同相位，波形相同。
图3-1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）晶闸管从开始承受正向阳极电压起至开始导通时刻为止的电角度度称为控制角，以α表示；晶闸管导通时间按交流电源角频率折算出的电角度称为导通角，以θ表示。
改变控制角α的大小，即改变门极触发脉冲出现的时刻，也即改变门极电压相对正向阳极电压出现时刻的相位，称为移相。
整流电路输出直流电压u d为(3-1) 可以看出，U d是控制角α的函数。
当α＝0时，晶闸管全导通，U d＝U d0＝0.45U2，直流平均电压最大。
当α＝π时，晶闸管全关断，U d＝0，直流平均电压最小。
输出直流电压总的变化规律是α由小变大时，U d由大变小。
可以看出，单相半波可控整流电路的最大移相范围为180°。
由于可控整流是通过触发脉冲的移相控制来实现的，故亦称相控整流。
2.电感性负载当负载的感抗ωL d与电阻R d相比不可忽略时，这种负载称电感性负载。
属于电感性负载的常有各类电机的激磁绕组、串接平波电抗器的负载等等。
电感性负载时电路原理图及波形如图3-2所示。
在分析电感性负载的可控整流电路工作过程中，必须充分注意电感对电流变化的阻碍作用。
这种阻碍作用表现在电流变化时电感自感电势的产生及其对晶闸管导通的作用。
图3-2 单相半波可控整电流电路（电感性负载）大电感负载下造成输出直流平均电压下降的原因是u d波形中出现了负面积的区域。
如果设法将负面积的区域消除掉而只剩正面积的区域，就可提高输出直流电压的平均值。
单相整流电流的直流分量_解释说明
单相整流电流的直流分量解释说明1. 引言1.1 概述引言部分将介绍单相整流电流的直流分量的背景和重要性。
单相整流电路是一种常见的电力转换和控制方案，在各种工业和家庭设备中广泛应用。
了解和掌握单相整流电路中直流分量的特性对于理论研究及实际应用都具有重要意义。
1.2 文章结构这篇文章将首先介绍单相整流电路的基本原理以及其在实际应用中的重要性。
然后，我们将详细讨论直流分量的定义、形成原因以及计算方法。
接下来，我们将探讨影响直流分量的主要因素，并提供相应的调节方法。
最后，我们将总结文章主要观点和结果，并对未来相关研究方向进行展望和建议。
1.3 目的本文旨在全面了解单相整流电路中直流分量的特性，深入探讨直流分量计算方法以及实际应用中影响因素和调节方法。
通过阐述这些内容，我们希望读者能够更好地理解并运用相关知识，在实践中能够正确处理单相整流电路中直流分量问题，从而提高整流电路的效率和可靠性。
此外，本文还将指出未来研究中值得关注的方向，以促进相关领域的进一步发展。
2. 单相整流电流的直流分量2.1 单相整流电路简介单相整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路，它广泛应用于各种工业和家庭设备中。
在单相整流电路中，交流信号经过一个或多个二极管进行整流，以获得所需的直流输出。
2.2 直流分量的定义和作用在单相整流电路中，电压或电流波形由一个周期性交变成具有直向偏差的波形。
这个具有直向偏差的部分称为直流分量。
直流分量在整流过程中起到了至关重要的作用，它对于设备性能和效果产生明显影响。
直流分量可用于以下方面：- 保证所需设备正常工作：某些设备要求稳定且恒定的直流供应，因此通过控制和调节直流分量来满足设备要求。
- 减小负载对系统造成的影响：负载在整个周期内会不断变化，而适当控制直流分量能够减小因负载变化引起的不稳定性。
2.3 形成直向偏差的原因和机制单相整流电路中形成直向偏差的原因主要有两个：电源波形的非对称性和整流电路的非线性特性。
单相整流电路分类与优缺点
单相整流电路是一种常见的电力电子设备，用于将交流电转换为直流电。
根据其工作原理和拓扑结构，单相整流电路可以分为半波整流电路和全波整流电路。
本文将介绍这两种类型的整流电路，并对它们的优缺点进行比较。
首先，我们来介绍半波整流电路。
半波整流电路是最简单、最基本的整流电路之一。
它由一个二极管和一个负载组成。
当输入的交流电压为正半周时，二极管导通，将正半周的电压传递给负载；而当输入的交流电压为负半周时，二极管截止，负半周的电压将被屏蔽。
因此，半波整流电路只能利用输入电压的一半，效率较低。
此外，由于输出电压存在较大的脉动，需要进一步进行滤波处理，以保证输出电压的稳定性。
接下来，我们来介绍全波整流电路。
全波整流电路相比于半波整流电路，具有更高的电压利用率和更稳定的输出电压。
全波整流电路通常由两个二极管和一个中心点连接的负载组成。
当输入的交流电压为正半周时，D1导通，将正半周的电压传递给负载；当输入的交流电压为负半周时，D2导通，将负半周的电压传递给负载。
因此，全波整流电路可以充分利用输入电压的全部能量，提高了能量利用效率。
此外，由于有两个二极管交替导通，输出电压的脉动较小，不需要额外的滤波电路。
然而，全波整流电路相比于半波整流电路，结构更为复杂，需要使用两个二极管，成本相对较高。
此外，全波整流电路在电路设计和布局上也更加复杂，需要考虑二极管的选择和放置位置。
因此，在一些成本敏感和空间受限的应用中，半波整流电路更常被使用。
综上所述，半波整流电路和全波整流电路都有各自的优缺点。
半波整流电路简单、成本低，但效率较低且需要额外的滤波处理；全波整流电路效率高、输出稳定，但结构复杂、成本较高。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件选择合适的整流电路。
单相相控整流电路-PPT课件
（5）晶闸管承受的最高电压：
U 2 U 2 220 311 V m 2
考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 U ( 2 ~ 3 ) U ( 2 ~ 3 ) 311 622 ~ 933 V TN m
根据计算结果可以选取KP60-8G的晶闸管。
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(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：
U π a 2 1 I I I sin 2 a T 2 R4 π 2 π
单相相控整流电路
整流电路：
整流电路· 引言
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。
整流电路的分类：
按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为
单拍电路和双拍电路。
2-2
单相半波可控整流电路(Single Phase Half
IdDR πa Id 2π
1p p a a2 I I d ( w t ) I DR d 0 2 p 2 pd
(4) 晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压 晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为 电源电压的峰值。
U U m 2 2
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1 8 0 ° a 1 8 0 ° 1 0 1 ° I I 2 01 5 . 6 A d D d 3 6 0 ° 3 6 0 °
180 a 180 101 I I 20 17 . 7 A D d 360 360
变频器整流后波形
变频器整流后波形1. 引言变频器（inverter）是一种能够控制电机转速的装置，常见于工业自动化系统中。
在使用变频器时，我们需要对其进行整流操作，以确保输出电压和电流的稳定性。
变频器整流后的波形对电机的工作效果和稳定性有着重要的影响。
本文将详细讨论变频器整流后的波形特点和相关问题。
2. 变频器整流原理变频器整流是指将交流电信号转换为直流电信号的过程。
常见的变频器整流方式包括单相整流和三相整流。
下面分别介绍这两种整流方式的原理和特点。
2.1 单相整流单相整流是指通过单相整流桥来将交流电转换为直流电。
单相整流桥由四个二极管组成，可根据交流电源的正负半周期分别对电流进行整流。
单相整流的特点是简单、成本较低，但整流后的波形较为不稳定，会存在较大的纹波。
2.2 三相整流三相整流是指通过三相整流桥将三相交流电转换为直流电。
三相整流桥由六个二极管组成，通过对三相电源的三个相进行整流，可得到更加稳定的直流电输出。
三相整流的主要优点是输出电流较为稳定，纹波较小，适用于对输出电压和电流要求较高的场合。
3. 变频器整流后的波形特点变频器整流后的波形受多种因素的影响，包括整流方式、电源质量、负载特性等。
下面将从不同角度详细探讨变频器整流后的波形特点。
3.1 波形纹波变频器整流后的波形存在纹波现象，即输出波形中存在交流成分。
纹波的大小与整流方式和电源质量有关。
单相整流的纹波较大，三相整流的纹波较小。
同时，电源质量越好，纹波越小。
3.2 波形畸变变频器整流后的波形存在畸变现象，即波形不完全呈现正弦波形。
畸变的程度与负载特性和电源质量有关。
负载电流波形不对称和不均匀分布会导致波形畸变。
电源质量越好，波形畸变越小。
3.3 波形频率变频器整流后的波形频率与输入交流电频率相同，通常为50Hz或60Hz。
在特殊应用中，可通过变频器的控制参数来调节输出频率。
3.4 波形畸变对电机的影响波形畸变会对电机的工作效果和稳定性产生影响。
波形畸变会使电机产生额外的损耗和磨损，降低电机的效率和寿命。
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1. 带电阻负载的工作情况
变压器T起变换电压和隔离的作用
常用于加热炉、电解、电镀等
这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方
式称为相位控制方式，简称相控方式
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单相半波可控整流电路 电阻负载波形
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特殊情况： 当ωL >>R时，阻抗角为： arctan(
L
R
)
2
这时，对不同的控制角α，可证明：θ=2(π- α) 即导通角随着控制角α的增大而 减小，如左图所示,其中ud波形的 正负面积接近相等，所以其平均 电压Ud≈0。 造成直流平均电流Id=Ud/R也很 小，所以负载上得不到所需的功 率。 说明单相半波可控整流电路如 不采取措施是不能直接带大电感 负载正常工作的。
U2 R 1 π α sin 2α 4π 2π
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负载上直流电流平均值
U 1 COS ud 1 2U 2 (1 COS ) 0.45 2 Id R 2 R R 2
⑶功率因数：表达了整流电路有功功率与视在容量之间的关系
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三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 电容滤波的不可控整流电路 整流电路的谐波和功率因数 大功率可控整流电路 整流电路的有源逆变工作状态 相控电路的驱动控制
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3.1 单相可控整流电路
交流侧接单相电源 几种典型的单相可控 整流电路
单相半波整流电路 单相桥式全控整流电路 单相全波整流电路 单相桥式半控整流电路
I2/Id
cos φ
1.57
1.66
1.88
2.22
2.78
3.99
-0
0.707 0.698 0.635 0.508 0.302 0.12
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由表可以看出：由于整流后得到的是脉动电流，其有效值要比平 均值大得多。
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例1.
单相半波可控整流电路，电阻性负载，负载电阻R=10Ω ，直接接电压为220V的交流电源。要求整流输出的电压从 最大值至零连续可调。求： 1.控制角α=60°时负载直流平均电压Ud、平均电流Id及 整流电路的功率因数cos φ。 2.设导线电流密度取j=6A/㎜2，计算电路中导线的截面 积。 3.选择晶闸管元件。
1 2
2
2 I d d (t )
Id 2
电感足够大时，负载上的有功功率P为：
2
0
ud id d (t ) I d
1 2
2
0
u d d (t ) I dU d
变压器次级的视在功率为: S=U2I2 而根据前面的公式有： U 2
2 U d 1 cos
1 Ud 2
2U 2 1 cos 2U 2 sin td (t ) (1 cos ) 0.45U 2 2 2
⑵ 晶闸管电流
当负载电感足够大时，负载电流连续且大小变化不大，若近似认 为id为一条水平线，恒为Id，则有： 晶闸管平均电流为：
I dVT
Id 2
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重点注意： 工作原理 （波形分析） 定量计算 不同负载的影响。
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3.1.1 单相半波可控整流电路
可控整流电路的工作原理、特性等与所带负载的性 质密切相关，而实际系统中负载的情况往往是复杂的 ，常为几种性质负载的综合，但为了便于分析，我们 一般分情况讨论。
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总结： 单相半波可控整流电路线路简单，使用晶闸 管数目最少，成本低，调整方便。 输出电流波形差，脉动频率低（为工频）， 脉动幅度大。为得到平稳的直流，所需的平 波电抗器电感量很大。另外，输出电流有效 值与平均值之比I2/Id大，使得整流电路中晶 闸管元件的电流定额、导线截面积、变压器 容量都比其他形式的整流电路大。 只适合于容量小，装置要求少，重量轻及波 形要求不高的场合。
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当VT处于通态时，如下方程成立：
VT u2
did L Rid dt
2U 2 sin t
初始条件：ωt= ，id=0。求解式 L 上式并将初始条件代入可得：
R b)
(t ) 2U 2 2U 2 id sin( )e L sin( t ) Z Z
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⑵ 直流输出电流 选择晶闸管、熔断器、导线截面积时必须从发热的观 点考虑，所以要进行有效值计算。 对于单相半波可控整流电路，由于变压器次级绕组、 晶闸管、负载处于同一串联回路，故这三处的电流均 相同。
负载上直流电流有效值可用变压器次级电流有效值I2 表示，它等于负载电流瞬时值io=uo/R在一个周期内的 均方根
2013-7-2
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电力电子技术 电感负载的单相半波可控整流电路
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电力电子电路的一种基本分析方法 通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分 段进行分析计算。 理想化假设 : 1.开关元件是理想的 2.变压器是理想的 3.电网电压是理想的正弦波 对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：
• 当VT处于断态时，相当于电路在VT处断开，id=0。
• 当VT处于通态时，相当于VT短路。
2013-7-2
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VT L u2 R a)
a)VT处于关断状态
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VT L u2 R b)
b) VT处于导通状态
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单相半波可控整流电路的分段线性等效电路
1 2
晶闸管电流有效值为： I VT
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2
I d d (t )
Байду номын сангаас Id 2
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太原工业学院自动化系 ⑶ 续流二极管电流 续流二极管平均电流为：
I dVD R
Id 2
续流二极管电流有效值为： I VD R
⑷ 功率因数：
P 1 2
⑸晶闸管及续流二极管承受的正、反向峰值电压：
均为交流电压的幅值
U TM 2U 2
⑹对触发脉冲的要求 可控整流电路接大电感负载时，应采用宽脉冲触发。 这是因为流过晶闸管的电流要受负载电感的抗拒作用。如 果脉冲宽度不够时，VT阳极电流不能达到元件要求的擎 住电流，一旦触发脉冲消失，晶闸管会再次恢复阻断，以 至整流电路不能工作。
而输入整流电路的视在容量为: S=U2I2(即变压器次级容量) 所以，功率因数为：
P UI 2 cos S U 2I 2 sin2α π α 4π 2π
2013-7-2
•当α=0时，cosφ=0.707,这说明即使是阻性负载，电路的 功率因数也不是1。因为变压器本身就是一个电感，二 次电流 i2 总要滞后于u2。 •而经过可控整流的移相控制，负载上的电流波形发生 了畸变，大量的谐波成分减小了有功输出，占据了电 路的容量。 •从上式可看出，α越大，电流畸变的程度越高，功率因 数越低。 • Cosφ不仅与负载阻抗角有关，而且与电流畸变的程度 有关。
2013-7-2
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2. 阻感性负载与续流二极管 当负载的感抗ωL与电阻R相比不可忽略时， 这种负载称为电感性负载。 在分析电感性负载的可控整流电路的工作过 程中，必须充分注意电感对电流变化的抗拒作 用。这种抗拒作用表现在电流变化时电感自感 电势的产生及其对晶闸管导通的作用。 电感电流不突变
I 2 IT
Id 2
cos
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P S
Ud Id 1 cos 2 ( ) Ud Id 1 cos 2
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当α=0时，cosφ=0.637 可见，在电感负载下，功率因数相对更低。
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例2.
图示为工频中小型发电机采用单相半波可控整流电 路进行自励恒压时的接线图。当发电机相电压为 230V时，要求励磁电压为43V。设励磁线圈电阻为 3Ω，电感为0.2H，试选择晶闸管及续流二极管的电 压，电流定额。
2013-7-2
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3.1.2 单相桥式全控整流电路
sin( )
负载阻抗角、触发角α、晶闸管导通角θ的关系 • 若为定值，α越大，在u2 正半周L储能越少，维 持导电的能力就越弱，θ越小 • 若α为定值， 越大，则L贮能越多，θ越大；且 越大，在u2负半周L维持晶闸管导通的时间就越接 近晶闸管在u2 正半周导通的时间，ud 中负的部分 越接近正的部分，平均值Ud 越接近零，输出的直 流电流平均值也越小。
P 若忽略晶闸管损耗，则电阻上的有功功率为： I 2 R U I 2
2
其中U为整流输出电压Ud的有效值：
U 1 2 U ( 2 2 sin t ) d (t ) U 2 2 sin 2 4 2
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2013-7-2
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