整流电路

变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波，其相位 的波形为正负各180 的矩形波， 180° 角决定， 由a角决定，有效值I2=Id 晶闸管承受的最大正反向电压均为
2U 2
单相全波可控整流电路
电路结构
变压器带中心抽头， 变压器带中心抽头，结构较复杂 电路中只用两个晶闸管
工作特点
1、该电路波形基本与全 控桥波形一致 2、变压器也不存在直流 磁化问题 3、晶闸管承受的最大电 压是单相全控桥的2 压是单相全控桥的2倍。 4、单相全波导电回路只含1 单相全波导电回路只含1 个晶闸管，比单相桥少1 个晶闸管，比单相桥少1 个，因而管压降也少1个。 单相全波可控整流电路及其波形 因而管压降也少1
θ
2U2 + sin(ωt −ϕ) Z ωL ， ϕ = arctan R
当ωt=θ+a 时，id=0，代入上式并整理得
sin(α −ϕ)e
−
tanϕ
= sin(θ +α −ϕ)
请思考：当负载为阻感负载时，存在什么弊端？ 请思考：当负载为阻感负载时，存在什么弊端？
带二极管的半波可控整流电路 工作特点
定量分析
Ud =
α π∫
1
π
2 2U2 1+cosα 1+cosα 2U2 sin ωtd(ωt) = = 0.9U2 π 2 2
Id =
Ud 2 2 2 1+cosα U U 1+cosα = = 0.9 2 R πR 2 R 2
导通角是π 导通角是π－a 移相范围是0~π 移相范围是0~π 1 U 1+ cosα IdVT = Id = 0.45 2 2 R 2
单相可控整流电路总结
对于单相整流电路主要掌握单相半波和单相桥式两种类型 如果负载是电阻负载，电压波形与电流波形相同，均为正弦形， 如果负载是电阻负载，电压波形与电流波形相同，均为正弦形， 二者平均值和有效值成R 二者平均值和有效值成R倍关系 如果负载是电阻负载，电源电压过零时， 如果负载是电阻负载，电源电压过零时，原来导通晶闸管因电 流为零而关断，负载电压电流都为零，晶闸管导通角均为π－a 流为零而关断，负载电压电流都为零， 如果负载是阻感负载，电压波形与电流波形不相同，电压为正 如果负载是阻感负载，电压波形与电流波形不相同， 弦形，电流则基本为常值，电压量需要计算， 弦形，电流则基本为常值，电压量需要计算，电流量则不需要 如果负载是阻感负载且无续流二极管，电源电压过零时， 如果负载是阻感负载且无续流二极管，电源电压过零时，由于 电感作用，晶闸管会继续导通，负载电压会出现负值， 电感作用，晶闸管会继续导通，负载电压会出现负值，晶闸管 导通角不再是 ，而大于该值 π－a 单相桥式带阻感负载工作中出现换相
π −α 1 π 2 2 1 U U α IVT = ( sin ωt)2 d(ωt) = 2 sin 2 + π α R π π 2 ∫ 2R 2
I = I2 =
α π∫
1
π
(
2U2 U sinωt)2 d(ωt) = 2 R R
π −α 1 sin 2α + π 2π
2 U2、最大反向电压为 2U 2 2
U U2 I= = R R
π − α sin 2α + 2π 4π
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有 为一条水平线， π −α π −α 1 π 2 IdV = Id IVT = T ∫α Id d(ωt) = 2π Id 2 π 2π π +α 1 2π +α 2 π +α IdVDR = Id IVD = ∫π Id d(ωt) = 2π Id 2 π 2 πRΒιβλιοθήκη 导通角是π 导通角是π－a
移相范围是0~π 移相范围是0~π
晶闸管工作中可能承受的最大正、 晶闸管工作中可能承受的最大正、反向电压为电源电压的峰值
单相半波可控整流电路的特点
VT的 移相范围为180 VT的a移相范围为180° 180°
电路结构简单， 电路结构简单，但输出脉动大
变压器二次侧电流中含直流分量， 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 铁芯直流磁化。 直流磁化。
带阻感负载的电路及其波形
请思考：导通角与哪些因素有关？ 请思考：导通角与哪些因素有关？
负载阻抗角ϕ、触发角a、晶闸管导通角θ的关系
若ϕ为定值，a 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，ϕ (L) 越大，则L储能越多，θ越大；且ϕ 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。
定量分析
VT的a移相范围为0-180° VT的 移相范围为0 180°
直流输出电压平均值和有效值分别为
1 π 2U2 1+cosα Ud = ∫ 2U2 sin ωtd(ωt) = (1+cosα) = 0.45 2 U 2π α 2π 2
U = 1 2π
∫α
π
( 2U 2 sin ω t ) 2 d( ω t ) = U 2
电阻负载工作情况 工作特点
1、电压与电流波形相同 2、直流输出波形只在交流 输入的正半周内出现 请思考：为什么把这种电 请思考： 路称为单相半波 可控整流电路？ 可控整流电路？ 带电阻负载电路及波形
几个重要概念
触发延迟角 从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 表示,也称触发角或控制角。 冲止的电角度, 冲止的电角度,用a 表示,也称触发角或控制角。 移相范围 使输出电压从最大值到最小值变化的触发延迟角 的变化范围 导通角 晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度， 晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度 ， 用 表示。 θ表示。
电阻负载工作情况（a=60°） 电阻负载工作情况（ =60°
工作特点
1、负载电流处于断续状态 2、晶闸管导通时间减少
请思考：晶闸管承受电压 请思考： 会出现什么情况？ 会出现什么情况？
电阻负载时a=60°时的波形 =60°
定量分析
≤30° 负载电流连续， a≤30°时，负载电流连续，有：
π π 1 π 3 2 Ud = 2U2 sin ωtd(ωt) = U2 1+cos( +α) = 0.6751+cos( +α) 2π ∫π +α 2π 6 6 6 3 Ud I dVT = I d / 3 Id = R
内容概要
单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 整流电路的谐波和功率因数 整流电路的有源逆变工作状态
单相可控整流电路
单相半波可控整流电路
单相桥式全控整流电路
单相全波可控整流电路
单相半波可控整流电路 电路结构
单相半波可控整流电路结构
变压器T 变压器T起变换电压和电气隔离的作用
有续流二极管的电路及波形
定量分析
1 Ud = 2π
∫α
π
2U 2 sinωtd (ωt ) =
2U 2 1 + cosα (1 + cosα ) = 0.45U 2 2π 2
1 π π − α sin2α 2 U= ∫α ( 2U2 sinωt) d(ωt) = U2 2π + 4π 2π
U U 1 + cos α I d = d = 0.45 2 ⋅ R R 2
晶闸管在工作中可能承受的最大正向电压为
阻感负载工作情况 工作特点
1、负载电压波形与电流波形 不再相同
u
2、电感对负载电流有平波作 若电感很大， 用，若电感很大，id连续 且波形近似为一水平线 3、负载电压出现了负值 4、电路工作中出现了电流从 一个支路迅速转移到另一 支路， 支路，即换相 带阻感负载时的电路及波形
单相桥式全控整流电路
电路结构
电路由两对桥臂构成 VT1和VT4组成一对桥臂 VT2和VT3组成另一对桥臂
电阻负载工作情况 工作特点
1、负载电压与电流波形相同 2、在交流电源的正负半周均 有输出电流流过负载 3、不存在变压器直流磁化问题 注意：单相桥式全控整流电路 注意： 属于双脉波整流电路 带电阻负载电路及波形
π − α sin 2α + 2π 4π
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。 相位控制方式，简称相控方式 相控方式。 请思考：电路中晶闸管承受的最大正反向电压分别为多少？ 请思考：电路中晶闸管承受的最大正反向电压分别为多少？
阻感负载工作情况 工作特点
1、电感对电流变化有抗 拒作用， 拒作用 ， 负载电压波形 与电流波形不同。 与电流波形不同。 2、电压过零前，能量由 电压过零前， 电源流向负载； 电源流向负载 ； 电压过 零后， 零后 ， 能量由负载流向 电源。 电源。 3、ud出现了负的部分， 出现了负的部分， 使平均值下降。 使平均值下降。
三相可控整流电路
三相半波可控整流电路
三相桥式全控整流电路
三相半波可控整流电路 电路结构
变压器二次侧接成星形（为获得零线） 变压器二次侧接成星形（为获得零线） 变压器一次侧接成三角形（为避免3次谐波电流流入电网） 变压器一次侧接成三角形（为避免3次谐波电流流入电网） 晶闸管采用共阴极接法（为使触发电路有公共端） 晶闸管采用共阴极接法（为使触发电路有公共端）
1、负载电流处于连续和断续 之间的临界状态 2、如果a小于或等于30°各相晶 小于或等于30 30° 闸管均导通120 120° 闸管均导通120°,出现换相 3、晶闸管电压出现正的部分 请思考：如果a>30°,工作情况会 请思考： 30° 出现何种变化？ 出现何种变化？
电阻负载时a=30°时的波形 =30°
定量分析
Ud =
α π∫
1
π +α
2U2 sinωtd(ωt) =
2 2
π
U2 cosα = 0.9 2 cosα U
Ud 0.9 2 U = cosα Id = R R
移相范围是0~π 移相范围是0~π/2
导通角是π 导通角是π
1 IdVT = Id 2
1 IVT = Id = 0.707Id 2
整
流
电
路
整流电路· 整流电路·引言
整流电路： 整流电路：
出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。 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： 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。 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 不可控 三种 按电路结构可分为桥式电路 零式电路。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 桥式电路和 单相电路和 按交流输入相数分为单相电路 多相电路。 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 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向， 单拍电路和双拍电路。 单拍电路和双拍电路。
过零变负时， 导通， 1 、当 u2 过零变负时， VDR 导通， 为零，VT承受反压关断 承受反压关断。 ud为零，VT承受反压关断。 2、L储存的能量保证了电流id在 L-R-VDR 回 路 中 流 通 ， 此 过 程 通常称为续流 通常称为续流。 续流。 3、ud波形中不再出现负的部分。 波形中不再出现负的部分。 4、id近似是一条直线。 近似是一条直线。 请思考：续流二极管所起到的 请思考： 作用有哪些？ 作用有哪些？
电阻负载工作情况（a=0°） 电阻负载工作情况（ =0° 基本概念 相电压 线电压 自然换相点 工作特点
1、负载电压波形与电流波形相同，均 负载电压波形与电流波形相同，
2、三个晶闸管轮流导通，各导通120° 三个晶闸管轮流导通，各导通120 120° 3、负载电流连续 4、变压器二次绕组电流有直流分量 5、晶闸管电压波形分为三段
二极管换相时刻为自然换相点 二极管换相时刻为自然换相点， 自然换相点， 是各相晶闸管能触发导通的最 为三个相电压在正半周期的包络线 早时刻， 早时刻，将其作为计算各晶闸 的起点， =0° 管触发角a的起点，即a =0°
电阻负载时的电路及a =0°时的波形 =0°
电阻负载工作情况（a=30°） 电阻负载工作情况（ =30° 工作特点
定量分析
当VT处于通态时，如下方程成立： VT处于通态时，如下方程成立： 处于通态时
did L + Rid = 2 2 sinω U t dt 代入初始条件： 代入初始条件：ωt = a ，id = 0可得
2U2 id = − sin(α −ϕ)e Z
−
R (ωt −α) ωL
其中， 其中， Z = R2 + (ω )2 L