整流电路

续流二极管
a)
波形
u2 b) ud
O
ud 波形无负值，L极大时，
id近似为水平直线。 当 u2 过零变负时，VDR 导通，
w t1
wt wt
Id
c)
d)
O
id
O
ud为零，VT承受反压关断。
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。
iVT
wt
Id
e)
f) g)
T u2
u VT ud
id R
Ud =
1 òa 2U 2 sin wtd (wt ) 2p 2U 2 1 + cos a = (1 + cos a ) = 0.45U 2 2p 2
p
u2 b) c) d) 0 ug 0 ud
0
wt
1
p
2p
wt wt
VHale Waihona Puke 的α移相范围为180aq
wt
uVT
通过控制触发脉冲的相位来控制直流输 e) wt 0 出电压大小的方式称为相位控制方式， 图2-1 单相半波可控整流电路及波形 简称相控方式。 6
I = I2 =
U2 1 1 p 2U 2 p- a 2 òa ( R sin wt ) d (wt ) = R 2p sin 2a + p p u
u (i )
d d
由式（2-12）和式（2-13）得： b)
d id
0
（2-13）
wt
I VT =
1 I2 2
a
p a
（2-14）
c)
uVT
1,4
不考虑变压器的损耗时，要 求变压器的容量 S=U2I2。
波形：
u2
b)
ug=0时：ud=0，id=0， uVT=u2 。
0 ug
0 ud
0
wt
1
p
2p
wt wt
ug>0时：u2 的正半周VT可以导通， u2 的 负半周VT不可以导通
c)
例如ωt1时:0<ωt<ωt1, ud=0，uvT= u2;
d)
a
q
wt wt
ωt1<ωt<π, ud= u2，uvT=０;
通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路。
器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。
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。
VT L u2 R u2
VT L R
a)
b)
当VT处于通态时，相当于VT 短路。
图2-3 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路 a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态
基本数量关系
a) u1
T u2
u VT ud
id R
首先，引入两个重要的基本概念： 控制角：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 α 表示,也称触 发角或触发延迟角。 导通角：晶闸管在一个电源周 期中处于通态的电角度，用θ 表示 。
b) c) d)
u2 0 ug 0 ud
0
f) O （2-8） uVT g) O d
iVDR
p-a
p+a
wt wt wt
12
图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形
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
负载电压波形为半波。
VT的α移相范围为180。 电路简单，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。
Id
iVT1,4 O 至 ωt=π +α 时刻，晶闸管VT1 iVT2,3 O 和VT4关断，VT2和VT3两管导通。 i2 O VT 和VT 导通后，VT 和VT 承受 uVT1,4
wt wt wt wt wt
反压关断，流过VT1 和VT4 的电流 迅速转移到VT2 和VT3 上，此过程 称换相，亦称换流。
分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本 概念，了解电力电子电路的基本分析方法。
13
2.1.2 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
VT1 和 VT4 组 成 一 对 桥 臂 ， 在 u2 正 半 周 承 受 电 压 u2 ， 得 到
c)
ud id
0
d
d
a
p a
wt
uVT
1,4
0 i2 0 图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
wt wt
流：a→ VT1 →R → VT4d)
→b ； ωt=π 时 ， VT1 、
VT4关断。
16
2.1.2 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)
0 i2 0
wt w t 20
d)
2.1.2 单相桥式全控整流电路
2）带阻感负载的工作情况
假设电路已工作于稳态， id 的平 均值不变。 假设负载电感很大，负载电流 id 连续且波形近似为一水平线。 u2 过零变负时，晶闸管VT1 和VT4
并不关断。
u
u
2
O
wt
wt
ud
O
id
O Id Id Id Id
ωt2时刻id=0， VT关断。 阻感负载的特点：电感对电流变化
+
+
a q wt wt
t
有抗拒作用，使得流过电感的电流
不发生突变，ud波形出现负值。 负载阻抗角 、触发角α、晶 闸管导通角θ的关系。
f)
图2-2
0 带阻感负载的 单相半波电路及其波形
7
2.1.1 单相半波可控整流电路
电力电子电路的一种基本分析方法
第2章
整流电路
2.1 单相可控整流电路
2.2 三相可控整流电路
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
2.4 电路的谐波
2.5 整流电路的有源逆变工作状态
2.6 相控电路的驱动控制
本章小结
1
第2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。
a)
触发脉冲即导通，
当u2过零时关断。
14
2.1.2 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
VT2 和VT3 组成另一对 桥臂，在 u2 负半周承 受电压-u2，得到触发
a)
脉冲即导通，当 u2 过
2U 2 sin(wt - j ) Z
2
（2-3）
b)
• 其中Z =
wL j = arctan R + (wL)， R
2
b) VT处于导通状态
当ωt=θ+α 时，id=0，代入式（2-3）并整 理得
-
sin(a - j )e
q tan j
= sin(q + a - j )
（2-4）
9
2.1.1 单相半波可控整流电路
2
3
1
4
O
图2-6 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形
b)
21
2.1.2 单相桥式全控整流电路
数量关系
整流输出平均电压：
1 p+ a 2 2 Ud = ò 2U 2 sin wtd(wt ) = U 2 cos a = 0.9U 2 cos a p a p
a)
数量关系(id近似恒为Id） 流过续流二极管的电流平均值:
b)
u2 ud
O
w t1
wt wt
Id
p+ a I dVDR = Id 2p
（2-7）
c)
d)
O
id
O
流过续流二极管的电流有效值:
iVT
wt
Id
e)
O
1 2p + a 2 p+ a I VDR = òp Id d (wt) = 2p I 2p
0 i2 0 图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
wt wt
VT都关断时，uVT=0.5u2。
18
2.1.2 单相桥式全控整流电路
数量关系
整流输出平均电压：
2 2U 2 1 + cos a 1 p 1 + cos a （2-9） U d = ò 2U 2 sin wtd(wt ) = = 0.9U 2 p a p 2 2 u (i ) a 角的移相范围为180。p5 u
id
O
流过晶闸管的电流有效值:
iVT
wt
Id
e)
（2-6） f) g)
O
iVDR
O
p-a
p+a
wt wt wt
11
1 p- a 2 I VT = òa Id d (wt) = 2p Id 2p
p
uVT
O
图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形
2.1.1 单相半波可控整流电路
续流二极管
1) 带电阻负载的工作情况
工作原理及波形分析
a)
u (i )
负半周，控制角为α时， b)
ud id