《电力电子技术》学习指导

《电力电子技术》学习指导书
编写：徐立娟雷翔霄
长沙民政职业技术学院
《电力电子设备的安装与调试》是高等职业技术院校电类和机类专业的一门非常重要的专业基础课。

但学生在学习本课程的过程中，普遍反映该课程的练习题求解较困难。

因此编此学习指导书，以帮助学生牢固掌握基础知识，同时提高分析问题和解决问题的能力。

本指导书是与该课程教材配套的，共六个模块，包括调光灯、三相可控整流电源、开关电源、中频感应加热电源、变频器。

每模块又由六部分组成：
1．本模块学习目标与要求——对学生学习本模块所提出的要求，哪些知识要理解或掌握、哪些能分析计算、哪些会正确应用、哪些是一般了解，让学生在学习时能有的放矢。

2．主要概念提示及难点释疑——概括本模块的主要概念、难点问题的解决、突出重点，便于学生了解和掌握本课题主要内容，帮助学生解释难点。

3．学习方法——是对学生学习提出的学习意见。

4．典型题解析——通过对本模块典型立体的分析、计算，给学生以结题的启示，引导和扩展解题的思路，培养和提高学生分析和解决问题的能力。

5．自我检测题——巩固重点内容，突破疑难问题，加深对基本概念、基本电路的理解，有利于学生从中归纳总结分析和计算的思路、方法以及规律。

6．自我检测题答案——给出答案，有利学生自学、自练和自查，提高对课程基本内容的掌握程度。

编者
2008年11月
模块一调光灯 (4)
模块二三相整流电源 (34)
模块三开关电源 (51)
模块四中频感应加热电源 (58)
模块五变频器 (63)
模块一调光灯
调光灯在日常生活中的应用非常广泛，本模块通过对调光灯电路相关的知识：晶闸管、双向晶闸管、单相半波可控整流电路、单相交流调压、单结晶体管触发电路等内容的介绍和分析。

使学生能够理解电路的工作原理，掌握电路原理图的绘制、电路分析的方法和电路的基本调试技能。

一、学习目标与要求
1．认识普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管器件。

2．会选用和检测普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管。

3．能分析普通晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管的工作原理。

4．能分析单相半波整流电路和单结晶体管触发电路的工作原理。

5．能了解触发电路与主电路电压同步的基本概念。

6．学会调光灯电路的安装与调试技能。

7．在小组合作实施项目过程中培养与人合作的精神。

二、主要概念提示及难点释疑
1．晶闸管导通、关断条件
1）晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电压。

注意：阳极加正向电压是指阳极电位高于阴极电位，阳极电位可以是正也可以是负。

门极正向电压是指门极电位高于阴极电位。

2）关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。

2．晶闸管主要参数
1）额定电压：用等级表示，选用管子时额定电压常常时实际工作时可能承受的最大电压的2～3倍。

2）额定电流
注意：不同于通常电气元件以有效值来定义额定电流，而是以平均值来定义的。

选择管子时要用有效值相等原则即流过晶闸管实际电流的有效值等于（小于更好）管子的额定电流有效值。

3．单相半波可控整流电路工作原理及参数计算
1）几个名词术语和概念
控制角α：控制角α也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。

导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。

移相：移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小。

移相范围：移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。

2）分析工作原理、绘制输出电压u d波形时要抓住晶闸管什么时候导通、什么时候关断这个关键。

3）电感性负载时，理解输出负电压的原因。

关键是理解电感储存、释放能量的性质。

4）参数计算时要根据输出波形，应用电工基础中平均值、有效值的概念来推导计算公式。

5）续流二极管的作用：使负载不出现负电压，提高输出电压。

4．单结晶体管触发电路
1）单结晶体管的伏安特性
图1－1 单结晶体管伏安特性
（a）单结晶体管实验电路（b）单结晶体管伏安特性（c）特性曲线族2）单结晶体管的张驰振荡电路
（a）（b）
图1－2 单结晶体管张驰振荡电路电路图和波形图
（a）电路图（b）波形图
3）单结晶体管触发电路
单结晶体管触发电路如图1－3所示。

由同步电路和脉冲移相与形成两部分组成的。

图1－3 单结晶体管触发电路
4．双向晶闸管的触发方式
双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。

主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：
1）Ⅰ+触发方式主极T1为正，T2为负；门极电压G为正，T2为负。

2）Ⅰ-触发方式主极T1为正，T2为负；门极电压G为负，T2为正。

3）Ⅲ+触发方式主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。

4）Ⅲ-触发方式主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。

5．双向晶闸管的参数
1）双向晶闸管额定通态电流不同于普通晶闸管的额定通态电流。

前者用交流有效值标定，后者用正弦半波平均值标定，选择晶闸管时不能混淆。

例如双向晶闸管额定通态电流为
100A ，若用两个反并联的普通晶闸管代替，按有效相等的原则，得2
10057.1)(=
AV T I ，所
以，A I AV T 452
57.1100)(==。

因此一个100A 的双向晶闸管与两个45A 反并联的普通晶闸
管等效。

2）在选择双向晶闸管的额定通态电流时，要考虑到电动机的启动电流的影响，在交流
开关的主电流中串入空心电抗器，可抑制换向电压上网率，降低对双向晶闸管换向能力的要求。

6．交流调压电路
（1）单相交流调压电路电感性负载时，要用宽脉冲触发晶闸管，否则在α＜ϕ（负载
功率因数角）时，会使一个晶闸管不能导通，负载波形只有半周，出现很大的直流分量，电路不能正常工作。

（2）单相交流调压电路电阻性负载时，移相范围是α=0°~180°，而电感性负载时，
移相范围是α=ϕ~180°
（3）交流功率调节容量较大时，应采用三相交流调压。

三相交流调压电路接线方式及
性能特点见教材。

（4）交流调压可以采用移相触发也可以采用过零触发来实现。

过零触发就是在电压为
零附近触发晶闸管导通，在设定的周期内改变晶闸管导通的频率树来实现交流调压或调功率。

7．单相桥式全控整流电路
1）电路使用了四个晶闸管，触发电路需发出在相位上相差180°的两组触发脉冲。

2）电阻性负载时，在电源电压正负半周内，两组晶闸管VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通向负载供电，使得输出电压波形为单相半波电路输出电压波形的两倍。

单相全控桥式整流电路带电阻性负载电路参数的计算： ①．输出电压平均值的计算公式：
2
cos 19.0)(sin 21
2
2α
ωωπ
π
α
+==
⎰U t td U U d ②．负载电流平均值的计算公式：
2
cos 19.02α
+==
d d d d R U R U I
③．输出电压的有效值的计算公式：
π
α
παπωωπ
π
α
-+==
⎰
2sin 21)()sin 2(1
22
2U t d t U U ④．负载电流有效值的计算公式：
π
α
παπ-+
=
2sin 212
d
R U I ⑤．流过每只晶闸管的电流的平均值的计算公式：
2
cos 145.021
2α+==
d d dT R U I I ⑥．流过每只晶闸管的电流的有效值的计算公式：
I R U t d t R U I d
d
T 2
1
22sin 41)()sin 2(21222=-+==
⎰παπαπωωππ
α ⑦．晶闸管可能承受的最大电压为：
22U U TM =
3）电感性负载时，如电感足够大，输出电压波形出现负值。

α＜90°时，电流连续，U d =0~0.9U 2；α＞90°时，电流断续，U d ≈0。

4）单相全控桥式整流电路带电感性负载电路参数的计算： ①．输出电压平均值的计算公式：
αcos 9.02U U d =
②．负载电流平均值的计算公式：
αcos 9.02d
d d d R U
R U I ==
③．流过一只晶闸管的电流的平均值和有效值的计算公式：
d dT I I 2
1
=
d T I I 21=
④．晶闸管可能承受的最大电压为：
22U U TM =
8．单相桥式半控整流电路
1）电路是用两只二极管代替了单相桥式全控整流电路种的两只晶闸管，只能用于整流而不能用于逆变。

2）大电感负载时存在自然续流和失控现象
3）单相全控桥式整流电路带电阻性负载电路参数的计算： ①．输出电压平均值的计算公式：
2
cos 19.02
α
+=U U d α的移相范围是0°～180°。

②．负载电流平均值的计算公式：
2
cos 19.02α
+==
d d d d R U R U I ③．流过一只晶闸管和整流二极管的电流的平均值和有效值的计算公式：
d dD dT I I I 2
1
=
= I I T 2
1=
④．晶闸管可能承受的最大电压为：
22U U TM =
4）加了续流二极管后，单相全控桥式整流电路带电感性负载电路参数的计算如下： ①．输出电压平均值的计算公式：
2
cos 19.02
α
+=U U d α的移相范围是0°～180°。

②．负载电流平均值的计算公式：
2
cos 19.02α
+==
d d d d R U R U I ③．流过一只晶闸管和整流二极管的电流的平均值和有效值的计算公式：
d dD dT I I I π
α
π2-=
= d D T I I I π
α
π2-=
=
④．流过续流二极管的电流的平均值和有效值分别为：
d d dDR I I I π
απα==
22 d DR I I π
α
=
⑤．晶闸管可能承受的最大电压为：
22U U TM =
三、学习方法
1．对比法：双向晶闸管的学习与普通晶闸管对比，找出他们的异同；移相触发与过零
触发比较，找出各自优缺点。

电阻性负载和电感性负载以及电感性负载接续流二极管的电路对比分析。

2．波形分析法：波形分析法是整流电路以及触发电路的工作原理分析最有效的方法，
读者要学会利用波形分析来分析电路工作原理。

3．讨论分析法：读者要学习与他人讨论分析问题，并了解其他读者的学习方法和学习收获，提高学习效率。

4．分析计算法：电路中各电量的计算要通过工作原理分析来推导。

5．理论联系实际法：将理论波形和实际波形联系起来，对照分析。

四、典型题解析
例1－1 晶闸管导通的条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？晶闸管的关断条件是什么？如何实现？晶闸管导通与阻断时其两端电压各为多少？
解：晶闸管导通的条件是：晶闸管阳极和阴极之间加正向阳极电压。

门极和阴极之间加适当的正向阳极电压。

导通后流过晶闸管的电流由主电路电源电压和负载大小决定。

晶闸管的关断条件是：阳极电流小于维持电流。

关断晶闸管可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。

晶闸管导通时两端电压为通态平均电压（管压降），阻断时两端电压由主电路电源电压决定。

例1－2 调试图1－4所示晶闸管电路，在断开负载Rd 测量输出电压U d 是否可调时，
发现电压表读数不正常，接上Rd后一切正常，请分析为什么？
图1－4 例1－2图
解：当S断开时，由于电压表内阻很大，即使晶闸管门极加触发信号，此时流过晶闸管阳极电流仍小于擎住电流，晶闸管无法导通，电流表上显示的读数只是管子漏电流形成的电阻与电压表内阻的分压值，所以此读数不准。

在S合上以后，Rd介入电路，晶闸管能正常导通，电压表的读数才能正确显示。

例1－3画出图1－5所示电路电阻Rd上的电压波形。

图1－5 习题1－3图
解：
例1－4说明晶闸管型号KP100-8E代表的意义。

解：KP100-8E表示额定电流100A、额定电压8级（800V、通态平均电压组别E（0.7＜U T≤0.8）普通晶闸管。

例1－5晶闸管的额定电流和其他电气设备的额定电流有什么不同？
解：由于整流设备的输出端所接负载常用平均电流来衡量其性能，所以晶闸管额定电流
的标定与其他电器设备不同，采用的是平均电流，而不是有效值，又称为通态平均电流。

所谓通态平均电流是指在环境温度为40℃和规定的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。

例1－6型号为KP100－3、维持电流I H＝3mA的晶闸管，使用在图1－6所示的三个电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？
图1－6 例1－6图
解：（a）图的目的是巩固维持电流和擎住电流概念，擎住电流一般为维持电流的数倍。

本题给定晶闸管的维持电流I H＝3mA，那么擎住电流必然是十几毫安，而图中数据表明，晶闸管即使被触发导通，阳极电流为100V/50KΩ＝3 mA，远小于擎住电流，晶闸管不可能导通，故不合理。

（b）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

本图所给的晶闸管额定电压为300A、额定电流100A。

图中数据表明，晶闸管可能承受的最大电压为311V，大于管子的额定电压，故不合理。

（c）图主要是加强对晶闸管型号的含义及额定电压、额定电流的理解。

晶闸管可能通过的最大电流有效值为150A，小于晶闸管的额定电流有效值1.57×100＝157A，晶闸管可能承受的最大电压150V，小于晶闸管的额定电压300V，在不考虑电压、电流裕量的前提下，可以正常工作，故合理。

例1－7某晶闸管元件测得U DRM＝840V，U RRM=980V，试确定此晶闸管的额定电压是多少？
解：根据将U DRM和U RRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，将两者较小的840V按教材表1－2取整得800V，该晶闸管的额定电压为8级（800V）。

例1－8 有些晶闸管触发导通后，触发脉冲结束时它又关断是什么原因？
解：晶闸管的阳极加正向电压，门极加正向触发脉冲时，晶闸管被触发导通。

此后阳极电流逐渐上升到擎住电流后，去掉触发脉冲，则管子继续导通，知道电流升到负载电流后，进入正常工作状态。

如果阳极电流还没有升到擎住电流值就去掉门极脉冲，则晶闸管就不能继续导通而关断。

例1－9 某电阻性负载要求0～24V 直流电压，最大负载电流I d ＝30A ，如用220V 交流直接供电与用变压器降压到60V 供电，都采用单相半波整流电路，是否都能满足要求？试比较两种供电方案所选晶闸管的导通角、额定电压、额定电流值以及电源和变压器二次侧的功率因数和对电源的容量的要求有何不同、两种方案哪种更合理（考虑2倍裕量）？ 解：（1） 采用220V 电源直接供电，当α=0°时
U d0＝0.45U 2=99V
采用整流变压器降至60V 供电，当α=0°时
U d0＝0.45U 2=27V
所以只要适当调节α角，上述两种方案均满足输出0～24V 直流电压的要求。

（2）采用220V 电源直流供电，因为2
cos 145.02d α+=U U ，其中在输出最大时，U 2＝220V ，U d ＝24V ，则计算得α≈121°，θT ＝180°－121°＝59°
晶闸管承受的最大电压为U TM ＝2 U 2＝311V
考虑2倍裕量，晶闸管额定电压U Tn =2U TM =622V
流过晶闸管的电流有效值是I T ＝π
42sin π2πd 2
αα+-R U ，其中，α≈121°，Ω===8.030
24d d d I U R 则I T ＝84A
考虑2倍裕量，则晶闸管额定电流应为A I T T AV T 10757
.128457.1)(=⨯== 因此，所选晶闸管的额定电压要大于622V ，额定电流要大于107A 。

电源提供的有功功率
W R I P d 8.56448.08422=⨯==
电源的视在功率
W 48.1884220222=⨯===I U I U S
电源侧功率因数
305.0cos ≈=S
P ϕ （3）采用整流变压器降至60V 供电，U 2＝60V ，U d ＝24V ，由2cos 145.02
d α
+=U U 计算得α≈39°，θT ＝180°－39°＝141°
晶闸管承受的最大电压为U TM ＝2 U 2＝84.9V
考虑2倍裕量，晶闸管额定电压U Tn =2U TM =169.8V
流过晶闸管的电流有效值是I T ＝A R U 4.51π
42sin π2πd 2
≈+-αα 考虑2倍裕量，则晶闸管额定电流应为A I T T AV T 5.6557.124.5157.1)(≈⨯==
因此，所选晶闸管的额定电压要大于169.8V ，额定电流要大于65.5A 。

电源提供的有功功率
W R I P d 6.21138.04.5122=⨯==
电源的视在功率
W 08.34.5160222=⨯===I U I U S
电源侧功率因数
685.0cos ≈=S
P ϕ 通过以上计算可以看出，增加了变压器后，使整流电路的控制角减小，所选晶闸管的额定电压、额定电流都减小，而且对电源容量的要求减小，功率因数提高。

所以，采用整流变
压器降压的方案更合理。

例1－10 图1－7是中小型发电机采用的单相半波晶闸管自激励磁电路，L 为励磁电感，发电机满载时相电压为220V ，要求励磁电压为40V ，励磁绕组内阻为2Ω，电感为0.1H ，试求：
1)满足励磁要求时，晶闸管的导通角及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。

2）晶闸管与续流二极管可能承受的电压各使多少？
3）选择晶闸管与续流二极管的型号。

4）如电路原先运行正常，突然发现电机电压很低，经检查，晶闸管触发电路以及熔断器均正常，试问是何原因？
图1－7 习题1－10图
解：1）先求控制角α
2
cos 145.02
d α+=U U 192.01220
4045.02cos -=-⨯=α 得 α＝101° 则 θT ＝180°－101°＝79°
θD ＝180°+101°＝281°
由于ωL d =2πfL d =2×3.14×50×0.1=31.4Ω，所以为大电感负载，各电量分别计算如下
A R U I d d d 202
40=== A I I d dT 4.420360101180360180=⨯︒
︒-︒=︒-︒=α A I I d T 4.9360180=︒
-︒=α
A I I d dD 6.1520360101180360180=⨯︒
︒+︒=︒+︒=α A I I d D 6.17360180=︒
+︒=α 2) V U U TM 31122== V U U DM 31122==
3）选择晶闸管和续流二极管得型号
V V U U TM 933~622311)3~2()3~2(Tn =⨯==
A A I I T 12~957.14.9)2~5.1(57.1)
2~5.1(T(AV)=== 取Tn U ＝700V ，T(AV)I ＝10A ；选择晶闸管型号为KP10－7。

V V U U 933~622311)3~2()3~2(DM Dn =⨯==
A A I I 22~8.1657.16.17)2~5.1(57.1)
2~5.1(D D(AV)===
取Dn U ＝700V ，D(AV)I ＝20A ；选择晶闸管型号为ZP20－7。

4）是续流二极管开路造成的。

因为发电机励磁线圈为大电感负载，所以输出电压U d 始终为零或电压很低。

例1－11 单相半波整流电路，如门极不加触发脉冲；晶闸管内部短路；晶闸管内部断开，试分析上述3种情况下晶闸管两端电压和负载两端电压波形。

解：（1）晶闸管门极不加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可视作开路，所以输出电压和晶闸管两端电压波形如图1－8（a ）所示。

（2）晶闸管内部短路，显然晶闸管两端电压为零，此时输出电压和晶闸管两端电压波形如图1－8（b ）所示。

（3）晶闸管内部开路，输出电压和晶闸管两端电压波形如图1－8（c ）所示。

图1－8 例1－11波形图 例1－12 单结晶体管触发电路中，削波稳压管两端并接移只大电容，可控整流电路能工作吗？为什么？
解：不能工作。

因为单结晶体管触发电路得同步使靠稳压管两端得梯形波电压过零实现得，使电容充电得开始时刻与主电路一一对应。

如果接上滤波电容，电路就没有过零点，因此电路不能正常工作。

例1－13 单结晶体管张驰振荡电路是根据单结晶体管的什么特性组成工作的？振荡频率的高低与什么因素有关？
解：单结晶体管张驰振荡电路是根据单结晶体管的负阻特性组成工作的。

根据振荡电路的频率η-=1111
C R T f e 可以看出，频率与充电电阻R e 和电容容量C 有
关。

例1－14 用分压比为0.6的单结晶体管组成振荡电路，若bb U ＝20V ，则峰点电压P U 为多少？如果管子的b1脚虚焊，电容两端的电压为多少？如果是b2脚虚焊（b1脚正常），电容两端电压又为多少？
解：峰点电压P U ＝ηU bb ＋0.7＝12.7V
如果管子的b1脚虚焊，电容两端的电压为20V
如果是b2脚虚焊（b1脚正常），电容两端电压0.7V
例1－1 5 在交流调压电路或交流开关中，使用双向晶闸管有什么好处？ 解：双向晶闸管不论是从结构上，还是从特性上，都可以把它看作是一对反并联晶闸管集成元件。

它只有一个门极，可用交流或直流脉冲触发，使之能正、反向导通。

在交流调压
电路或交流开关中使用双向晶闸管可以简化电路、减小装置体积和质量、节省投资、方便维护。

例1－16 双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为100A 的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？
解：双向晶闸管的额定电流用有效值表示，而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。

额定电流100A 的普通晶闸管，其通过电流的峰值为100A ×π=314A ，则双向晶闸管的额定电流为314/2=222A 。

例1－17 一台220V/10kW 的电炉，采用单相交流调压电路，现使其工作在功率为5kW 的电路中，试求电路的控制角α、工作电流以及电源侧功率因数。

解：电炉是电阻性负载。

220V 、10kW 的电炉其电流有效值应为A I 5.4522010000==
要求输出功率减半，即2I 值减小1/2，故工作电流应为A I 1.3225
.45==
输出功率减半，即2
U 值减小1/2，则α=90°
功率因数cos φ=00.707
例1－18 图1－9单相交流调压电路，U 2＝220V ，L=5.516mH ，R ＝1Ω，试求：
1） 控制角α的移相范围。

2） 负载电流最大有效值。

3） 最大输出功率和功率因数。

图1－9 例1－18图
解：1）单相交流调压电感性负载时，控制角α的移相范围是πϕ~
︒=⨯⨯==601
516.5502arctan arctan πωϕR L
所以控制角α的移相范围是60°~π。

2）因α=ϕ时，电流为连续状态，此时负载电流最大。

A V Z U I 110)
732.1122022=+==
（ 3）最大功率 kW 1.12)60cos 110220(cos cos 22=︒⨯⨯===W I U I U P αϕ
5.060cos cos cos =︒==αϕ
例1—19 采用双向晶闸管组成的单相调功电路采用过零触发，U 2＝220V ，负载电阻R ＝1Ω，在控制的设定周期Tc 内，使晶闸管导通0.3s ，断开0.2s 。

试计算：
1） 输出电压的有效值。

2） 负载上所得得平均功率与假定晶闸管一直导通时输出得功率。

3） 选择双向晶闸管得型号。

解：负载在全导通时，送出的功率为kW 4.481
2202
22===R U P 负载在导通0.3s 断开0.2s 过零触发下，负载上的电压有效值
V T U U 1702.03.03.0220T on 2
=+== 负载上的功率kW 292
.03.03.04.48=+⨯=P 例1－20 单相桥式全控整流电路中，若有一只晶闸管因过电流而烧成短路，结果会怎样？若这只晶闸管烧成断路，结果又会怎样？
解：若有一晶闸管因为过流而烧成断路，则单相桥式全控整流电路变成单相半波可控整流电路。

如果这只晶闸管被烧成短路，会引起其他晶闸管因对电源短路而烧毁，严重时使输入变压器因过流而损坏。

例1－21 单相桥式全控整流电路带大电感负载时，它与单相桥式半控整流电路中的续流二极管的作用是否相同？为什么？
解：作用不同。

全控整流电路电感性负载时，其输出电压波形出现负值，使输出电压平均值降低，因此，负载两端接上续流二极管后，输出电压波形中不再有负值，可以提高输出平均电压，以满足负载的需要。

半控桥电路电感性负载时，由于本身的自然续流作用，即使不接续流二极管，其输出电压波形也不会出现负值。

但是一旦触发脉冲丢失，会使晶闸管失控。

因此仍要再负载两端街上续流二极管，防止失控。

例1－22 单相桥式全控整流电路，大电感负载，交流侧电流有效值为220V ，负载电阻R d 为4Ω，计算当︒=60α时，直流输出电压平均值d U 、输出电流的平均值d I ；若在负载两端并接续流二极管，其d U 、d I 又是多少？此时流过晶闸管和续流二极管的电流平均值和有效值又是多少？画出上述两种情形下的电压电流波形。

解：不接续流二极管时，由于是大电感负载，故
V U U d 9960cos 2209.0cos 9.02=︒⨯⨯==α
A A R U I d d d 8.244
99===
接续流二极管时 V U U d 5.1482
5.012209.02cos 19.02=+⨯⨯=+=α A A R U I d d d 1.374
5.148=== A I I d dT 4.121.37360601802=⨯︒︒-︒=-=
παπ A I I d T 4.211.37360601802=⨯︒
︒-︒=-=παπ A I I I d d dVD 4.121.371806022=⨯︒︒===
παπα A I I d VD 4.211.3718060=⨯︒
︒==πα 不接续流二极管时波形如图1－10（a ）所示；接续流二极管时波形如图1－10（b ）所示。

图1－10 例1－22波形图
例1－23单相桥半控整流电路，对直流电动机供电，加有电感量足够大的平波电抗器和续流二极管，变压器二次侧电压220V ，若控制角︒=60α，且此时负载电流A I d 30=，计算晶闸管、整流二极管和续流二极管的电流平均值及有效值，以及变压器的二次侧电流2I 、容量S 。

解：由于平波电抗器的电感量足够大，所以可视为大电感负载，整流输出电流的波形为以水平直线。

当︒=60α时，晶闸管的平均电流为
A I I d dT 1030360601802=⨯︒
︒
-︒=-=
παπ 整流二极管的电流平均值与晶闸管的电流平均值相等
A I I dT dD 10==
晶闸管电流有效值为
A A I I d T 3.1730360601802=⨯︒
︒-︒=-=
παπ 整流二极管和晶闸管的电流有效值为
A I I T D 3.17==
续流二极管的电流平均值为
A I I d dVD 1030
18060=⨯︒
︒==
πα A I I d VD 3.173018060=⨯︒
︒==
πα 变压器的二次侧电流为
A A I I d 5.2430180601802=⨯︒
︒-︒=-=
παπ 电源容量为
W U I S 53902205.2422=⨯==
例1－24 图1－11（a ）为具有中点二极管的单相半控桥式整流电路。

（1） 绘出︒=45α时输出电压波形； （2） 推导出输出电压U d 的计算公式； （3） 求出的U d 最大值和最小值。

图1－11 例1－24图
解：（1）设在0～α期间，VT1、VT2未触发导通，电路在正半周，VD3和VD2导通；输出电压2u u d =；
在α～π期间，由于VT1因触发而导通，VD3承受反压而关断，VD2继续导通，则输出电压22u u d =。

在π～π＋α期间，VT1承受反压而关断，VD3和VD1导通，输出电压2u u d -=； 在π＋α～2π期间，VT2因触发而导通，VD1继续导通，VD3因反压而截止，则输出电压22u u d -=。

输出电压波形如图1－11（b ）所示。

（2）)cos 3(2
)]d(sin 22)d(sin 2[1
2220
απ
ωωπ
α
πα
α+=
+
=
⎰⎰+U ωt t U ωt t U U d
（3）当︒=0α时，2max 2
4U U U d d π
=
=
当α＝π时，2max 2
2U U U d d π
=
=
例1－25 图1－12（a ）所示，晶闸管的α为60°，试画出晶闸管承受的电压波形，整流管和续流二极管每周期各导电多少度？并计算晶闸管、整流二极管以及续流二极管的电流平均值和有效值。

已知电源电压是220V ，负载是电感性负载，电阻为5Ω。

（a ）
(b)
图1－12 例1－25图
例1－26 直流电动机负载单相全控桥整流电路中，串接平波电抗器的意义是什么?。