36大功率可控整流电路PPT课件
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可控整流电路
第6章可控整流电路6.1 学习要求（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。
6.2 学习指导本章重点：（1）晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）单结晶体管及触发电路的工作原理。
本章难点：（1）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
（2）单相可控整流电路接电感性负载输出电压与电流的分析。
（3）单结晶体管触发电路的工作原理。
本章考点：（1）单相可控整流电路输出直流电压的计算。
（2）单相可控整流电路接电阻性负载输出电压的分析。
（3）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
6.2.1 晶闸管晶闸管又称可控硅，是一种可控的单向导通元件，有阳极A、阴极K和控制极G三个电极。
晶闸管的导通条件为：（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压U A K。
（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压U G K。
晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用而维持阳极与阴极之间的导通，管压降约为1V左右。
晶闸管由导通变截止称为关断，关断条件为：（1）晶闸管阳极电流小于维持电流I H。
电子技术学习指导与习题解答120 （2）或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。
晶闸管的主要参数有：额定正向平均电流I F ，维持电流I H ，正向重复峰值电压U FR M ，反向重复峰值电压U R R M 。
若晶闸管工作时通过的电流为I V S O ，承受的最高正向电压为U F M ，最高反向电压为U R M ，则应按照下列各式选取晶闸管：I F ≥I V S OU FR M ≥FM )3~2(UU R R M ≥RM )3~2(U6.2.2 单相可控整流电路 1．单相可控半波整流电路（1）电阻性负载：电路及其电压与电流波形如图 6.1所示，导通角αθ-=180，控制角α的调整范围为0~180°。
电力电子技术教学_整流电路PPT课件
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 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■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。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，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。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
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 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■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。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，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。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
第四节：大功率可控整流电路
● 移相范围为： 0 ～ 120
O
t
图2-39 当 a ＝30 、60 、90 时， 双反星形电路的输出电压波形
五．结 论
１．整流输出电压平均值与三相半波整流电路是相等 Ud＝1.17 U2 cos
● 但电压脉动较三相半波小的多
２．双反星形电路与三相桥式电路比较可得出以下结论 （1）三相桥为两组三相半波的串联；
a bc
T
※
※
※
※
※
※
a' b' c'
L
ud
ud1
R ud2
VT1 VT3 VT5 VT4 VT6 VT2
★ 任一时刻 只能有一个晶闸管导电，其余五个晶闸管均阻断， 每管最大导通角为 60 o， 每相平均电流为 Id / 6（见波形图）
2.4.0 六相半波整流电路
ud1,ud2 ub' ua uc' ub ua' uc ub'
★ 为减轻干扰，可采用多重化整流电路； ★ 多采用移相多重联结的方式
● 联结形式 并联多重联结； 串联多重联结；
● 从交流输入电流来讲， 两种形式效果相同；
由2个三相桥并联 组成的并联多重联结
12 脉波整流电路
1
LP
VT
T
c1
2 c2 L
b1 a1
b2 M
a2
2.4.2 多重化整流电路
★ 采用平衡电抗器来平衡 2 组整流器的电流，其原理与双反星形电路 中 LP 的作用是一样；
双反星形为两组三相半波并联，但后者需用平衡电抗器； （2）当U2 相等时，双反星形的 Ud 是三相桥的 1/2；
但每一个整流器件仅承担负载电流的 1/2 ； （3）两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样，
整流电路PPT课件
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)
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
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
可控硅整流电路
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1 cosa
2
电力电子技术
2-12
2.1.2单相桥式全控整流电路
流过晶闸管的电流有效值：
IVT
1
(
2U2 sin t)2 d(t) U2
2 a R
2R
1 sin 2a a
2
变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：
I I2
1
(
2U2 sin t)2 d (t) U2
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
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，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。
电力电子技术
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形 2-11
1）带电阻负载的工作情况
变压器T起变换电压和 电气隔离的作用。 电阻负载的特点：电压 与电流成正比，两者波 形相同。
电力电子技术
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
2-4
2.1.1单相半波可控整流电路
首先，引入两个重要的基本概念：
触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压
起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触
2-9
2.1.1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a 移相范围为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。
电力电子技术
第十一讲：大功率可控整流电路
18
3.2.5大功率可控整流电路
需要输出电压为三分之二最高电压以上时，第I、II组 桥的角固定为0，仅对第III组桥的角进行控制
图3.34 单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形
19
3.2.5大功率可控整流电路
结论：I的波形半周期内前后四分之一周期 不对称，但其基波分量比电压的滞后少，因而位 移因数高，从而提高了总的功率因数
8
O
t
带平衡电抗器的双反星形 可控整流电路
——总结比较分析
uP T
整流电压平均值与三相半波整 流电路的相等，为: Ud=1.17 U2 cos ,但电压脉动较三相半波小 的多。
a
b
c
LP o + - + n2 n1 a' L R b' c'
VT3
VT5
VT1
VT6
1 1 1 ud ud2 up ud1 U p (ud1 ud2 ) 2 2 2
1 ip u p dt Lp
Id i1 i p 2 Id i2 i p 2
O ud2
O
' ia
t
1I 2 d 1I 6 d
O
t
6
——平衡电抗器的作用：
B:使两组三相半波整流电路同时工作
1 u 2 P n1 n n2 + - + ud1,ud2
' ub
ua
uc'
ub
' ua
——引子（六相半波整流电路\三相双半波整流电路）
ud1,ud2 ub' ua uc' ub ua' uc ub'
O
第3讲可控整流电路3三相全桥-资料
８ 控制角为零时则为线电压正半周的包络线
9 SCR承受电压波形与三相半波一样，即为线电压的 峰值。
10 SCR的换流在共阴极组T+a T+b T+c之间或共阳极组Ta T-b T-c之间进行。整体看， 每隔60度要触发一个 SCR,顺序为 T+a T-c T+b T-a T+c T-b；
2020/6/1
✓ 由波形分析可见，由于α＝30º，使得输出线电压的包络 减小了一块相应于α＝30º的面积，因而使输出整流电压减 小。
2020/6/1
37
３.控制角α=60
✓ 当α大于60º时，当相电压 瞬时值过零变负，由于电感 释放能量维持导通
✓ 从而使整流输出乎均电压Ud 进一步减小。
2020/6/1
38
４.控制角α=90
输出电压为零
202桥式全控整流电路特点： （与三相半波电路相比） ◆输出电压提高一倍（两组半波电路串联构成）； ◆输出电压的脉动较小（6脉波）； ◆变压器利用率高，无直流磁化问题； ◆最常用（大容量负载供电，电力拖动系统）
2020/6/1
45
试画出几个基本电路图： • 单相半波可控整流电路 • 单相桥式全控整流电路 • 单相桥式半控整流电路 • 三相半波可控整流电路 • 三相桥式全控整流电路
✓ 由于三相桥式整流电路是两组三相半波整流电路的串 联，因此输出电压是三相半波的两倍。
2020/6/1
4
二、工作原理
➢ 阻性负载
✓ α＝０º ✓ 一个周期 等分为六段
2020/6/1
5
二、工作原理
➢ 阻性负载 ✓ α＝０º ✓ 在自然换相点换相 ✓ VT1、VT6导通
2020/6/1
9 SCR承受电压波形与三相半波一样，即为线电压的 峰值。
10 SCR的换流在共阴极组T+a T+b T+c之间或共阳极组Ta T-b T-c之间进行。整体看， 每隔60度要触发一个 SCR,顺序为 T+a T-c T+b T-a T+c T-b；
2020/6/1
✓ 由波形分析可见，由于α＝30º，使得输出线电压的包络 减小了一块相应于α＝30º的面积，因而使输出整流电压减 小。
2020/6/1
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３.控制角α=60
✓ 当α大于60º时，当相电压 瞬时值过零变负，由于电感 释放能量维持导通
✓ 从而使整流输出乎均电压Ud 进一步减小。
2020/6/1
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４.控制角α=90
输出电压为零
202桥式全控整流电路特点： （与三相半波电路相比） ◆输出电压提高一倍（两组半波电路串联构成）； ◆输出电压的脉动较小（6脉波）； ◆变压器利用率高，无直流磁化问题； ◆最常用（大容量负载供电，电力拖动系统）
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试画出几个基本电路图： • 单相半波可控整流电路 • 单相桥式全控整流电路 • 单相桥式半控整流电路 • 三相半波可控整流电路 • 三相桥式全控整流电路
✓ 由于三相桥式整流电路是两组三相半波整流电路的串 联，因此输出电压是三相半波的两倍。
2020/6/1
4
二、工作原理
➢ 阻性负载
✓ α＝０º ✓ 一个周期 等分为六段
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二、工作原理
➢ 阻性负载 ✓ α＝０º ✓ 在自然换相点换相 ✓ VT1、VT6导通
2020/6/1
大功率可控整流电路60页PPT
Thank yo。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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•电感负载情况下，移相范围 是90。
•如果是电阻负载，移相范围 为120。
11.11.2020
太原工业学院自动化系
ud
30。 ua
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
O
t
ud
60。
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
O ud
90。
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
t
O
t
当 =30、60、90时，双反星
•平衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电
位差，它补偿了u’b和ua的电动势差， 使得u’b和ua两相的晶闸管能同时导
电。
• t1 时，u’b>ua，VT6导通，此电
流在流经LP时，LP上要感应一电动
势up，其方向是要阻止电流增大。
VT 1
可导出Lp两端电压、整流输出电压
的数学表达式如下：
up ud2ud1
11.11.2020
电力电子技术
太原工业学院自动化系
➢ 双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半 波整流电路：
• 只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通 角为60o，平均电流为Id/6。
• 当α=0o 时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些。
• 六相半波整流电路因晶闸管导电时间短，变压器利用率低， 极少采用。
➢ 双反星形电路与六相半波电路的区别——有无平衡 电抗器。
➢ 平衡电抗器的作用：
• 使得两组三相半波整流电路同时导电。
➢ 对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理 的关键。
11.11.2020
电力电子技术
➢由 于 平 衡 电 抗 器 的 作 用 使 得 两组三相半波整流电路同时导 电的原理分析：
时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值，见下式，波形如
图a中红色粗线所示。
1
11
u d u d 22 u p u d 12 U p 2 (u d 1u d)2
ud1,ud2 ub'
ua
uc' ub ua'
uc
ub'
a)
O t1
t
up
60°
b)
O
t
360°
11.11.2020
平衡电抗器作用下输出电压的波形和平
形电路的输出电压波形
电力电子技术
太原工业学院自动化系
➢ 整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为:
➢电路结构的特点
•变压器二次侧为两组匝数相 同极性相反的绕阻，分别接 成两组三相半波电路。 • 变压器二次侧两绕组的极性 相反可消除铁芯的直流磁化。 • 设置电感量为Lp的平衡电 抗器是为保证两组三相半波 整流电路能同时导电。 •与三相桥式电路相比，在采 用相同晶闸管的条件下，双 反星形电路的输出电流可大 一倍。
• 双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值 不等。
• 两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差。该电 压加在Lp上，产生电流ip，它通过两组星形自成回路， 不流到负载中去，称为环流或平衡电流。
• 考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2 ± ip。为 了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便 限制环流在负载额定电流的1%～2%以内。
衡电抗器上电压的波形
电力电子技术
➢ =30、 =60和 =90
时输出电压的波形分析
•需要分析各种控制角时的输 出波形时，可先求出两组三 相半波电路的ud1和ud2波形， 然后 根据式（2-98）做出波 形( ud1+ud2 ) / 2。 •双反星形电路的输出电压波 形与三相半波电路比较，脉 动程度减小了，脉动频率加 大一倍，f=300Hz。
3.6 大功率可控整流电路
太原工业学院自动化系
➢ 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特
点：适用于低电压、大电流的场合
➢ 多重化整流电路的特点：
• 在采用相同器件时可达到更大的功率
• 可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，
从而减小对供电电网的干扰。
11.11.2020
电力电子技术
太原工业学院自动化系
u d u d 21 2 u p u d 11 2 U p 1 2 (u d 1u d)2
11.11.2020
太原工业学院自动化系
ua
1 2
uP
n LP
n
-
2
+-
+ n1
iP
u
' b
ud2 ud
L ud1
VT 6
R
平衡电抗器作用下两个晶
闸管同时导电的情况
电力电子技术
➢原理分析(续)：
•虽然 ud1 ud2，但由于Lp的平衡 作用，使得晶闸管VT6和VT1同时 导通。
u d1
ua
ub
uc
O
ia
1 2
Id
u
O
d2
u
' c
1 6
Id
u
' a
u
' b
u
' c
O
i
' a
O
11.11.2020
1 2
Id
1 6
Id
两双
组反
t
整星
流形
t
形
电 压
电 路
、，
=
t
电
流0
波时
t
电力电子技术
➢ 接平衡电抗器的原因：
太原工业学院自动化系
• 两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相 等时，才能使负载均流。
11.11.2020
VT 5
VT 3
VT 1
VT 4
VT 6
VT 2
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T
a
b
c
iP n LP n2 n1
L
a'
b'
c' ud
R
id
电力电子技术
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➢ 绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势
➢ 如何实现？
• 如图可知，虽然两组相电流的瞬时值不同，但是平均电流相 等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
➢电解电镀等工业中应用
•低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源
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VT 1
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VT 6
VT 2
T
a
b
c
iP
n LP
n2
n1
L
a'
b'
c' ud
R
id
控整流电路 的双反星形可
带 平 衡 电 抗 器
电力电子技术
• 时间推迟至u’b与ua的交点时， u’b = ua。
•之后 u’b < ua ，则流经 u’b相的
电流要减小，但Lp有阻止此电流
减小的作用，up的极性反向，Lp
仍 起 平 衡 的 作 用 ， 使 VT6 继 续 导 电。
VT 1
• 直到 u’c > u’b ，电流才从VT6
换至VT2。此时变成VT1、VT2同 时导电。
•每一组中的每一个晶闸管仍按三 相半波的导电规律而各轮流导电。
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ua
1 2;n1
iP
ub' ud2 ud
L ud1
VT 6
R
平衡电抗器作用下两个晶 闸管同时导电的情况
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➢由上述分析可得：
•平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬
•如果是电阻负载，移相范围 为120。
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ud
30。 ua
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
O
t
ud
60。
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
O ud
90。
u
' c
ub
u
' a
uc
u
' b
t
O
t
当 =30、60、90时，双反星
•平衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电
位差，它补偿了u’b和ua的电动势差， 使得u’b和ua两相的晶闸管能同时导
电。
• t1 时，u’b>ua，VT6导通，此电
流在流经LP时，LP上要感应一电动
势up，其方向是要阻止电流增大。
VT 1
可导出Lp两端电压、整流输出电压
的数学表达式如下：
up ud2ud1
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➢ 双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半 波整流电路：
• 只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通 角为60o，平均电流为Id/6。
• 当α=0o 时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些。
• 六相半波整流电路因晶闸管导电时间短，变压器利用率低， 极少采用。
➢ 双反星形电路与六相半波电路的区别——有无平衡 电抗器。
➢ 平衡电抗器的作用：
• 使得两组三相半波整流电路同时导电。
➢ 对平衡电抗器作用的理解是掌握双反星形电路原理 的关键。
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➢由 于 平 衡 电 抗 器 的 作 用 使 得 两组三相半波整流电路同时导 电的原理分析：
时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值，见下式，波形如
图a中红色粗线所示。
1
11
u d u d 22 u p u d 12 U p 2 (u d 1u d)2
ud1,ud2 ub'
ua
uc' ub ua'
uc
ub'
a)
O t1
t
up
60°
b)
O
t
360°
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平衡电抗器作用下输出电压的波形和平
形电路的输出电压波形
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➢ 整流电压平均值与三相半波整流电路的相等，为:
➢电路结构的特点
•变压器二次侧为两组匝数相 同极性相反的绕阻，分别接 成两组三相半波电路。 • 变压器二次侧两绕组的极性 相反可消除铁芯的直流磁化。 • 设置电感量为Lp的平衡电 抗器是为保证两组三相半波 整流电路能同时导电。 •与三相桥式电路相比，在采 用相同晶闸管的条件下，双 反星形电路的输出电流可大 一倍。
• 双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值 不等。
• 两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差。该电 压加在Lp上，产生电流ip，它通过两组星形自成回路， 不流到负载中去，称为环流或平衡电流。
• 考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2 ± ip。为 了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便 限制环流在负载额定电流的1%～2%以内。
衡电抗器上电压的波形
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➢ =30、 =60和 =90
时输出电压的波形分析
•需要分析各种控制角时的输 出波形时，可先求出两组三 相半波电路的ud1和ud2波形， 然后 根据式（2-98）做出波 形( ud1+ud2 ) / 2。 •双反星形电路的输出电压波 形与三相半波电路比较，脉 动程度减小了，脉动频率加 大一倍，f=300Hz。
3.6 大功率可控整流电路
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➢ 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特
点：适用于低电压、大电流的场合
➢ 多重化整流电路的特点：
• 在采用相同器件时可达到更大的功率
• 可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，
从而减小对供电电网的干扰。
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u d u d 21 2 u p u d 11 2 U p 1 2 (u d 1u d)2
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ua
1 2
uP
n LP
n
-
2
+-
+ n1
iP
u
' b
ud2 ud
L ud1
VT 6
R
平衡电抗器作用下两个晶
闸管同时导电的情况
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➢原理分析(续)：
•虽然 ud1 ud2，但由于Lp的平衡 作用，使得晶闸管VT6和VT1同时 导通。
u d1
ua
ub
uc
O
ia
1 2
Id
u
O
d2
u
' c
1 6
Id
u
' a
u
' b
u
' c
O
i
' a
O
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1 2
Id
1 6
Id
两双
组反
t
整星
流形
t
形
电 压
电 路
、，
=
t
电
流0
波时
t
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➢ 接平衡电抗器的原因：
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• 两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相 等时，才能使负载均流。
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b'
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➢ 绕组的极性相反的目的：消除直流磁通势
➢ 如何实现？
• 如图可知，虽然两组相电流的瞬时值不同，但是平均电流相 等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
➢电解电镀等工业中应用
•低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源
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带 平 衡 电 抗 器
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• 时间推迟至u’b与ua的交点时， u’b = ua。
•之后 u’b < ua ，则流经 u’b相的
电流要减小，但Lp有阻止此电流
减小的作用，up的极性反向，Lp
仍 起 平 衡 的 作 用 ， 使 VT6 继 续 导 电。
VT 1
• 直到 u’c > u’b ，电流才从VT6
换至VT2。此时变成VT1、VT2同 时导电。
•每一组中的每一个晶闸管仍按三 相半波的导电规律而各轮流导电。
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1 2;n1
iP
ub' ud2 ud
L ud1
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平衡电抗器作用下两个晶 闸管同时导电的情况
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➢由上述分析可得：
•平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬