单相可控整流电路课件

单相相控整流电路-PPT课件

IT(AV) 56 .6 A
（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

第6讲单相可控整流电路

(3-9)
α=0时，Ud= Ud0=0.9U2。α=180时，Ud=0。可见，α角的移相范围为180。
☞向负载输出的直流电流平均值为：
Id U d 2 2U 2 1 cos U 1 cos 0.9 2 R R R 2 2
(3-10)
30
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a)
b) u VT c)
ud id 0
1,4
u d( i d )
VT2和VT3 的=0处为 t=
t
0 i2 d) 0
t
t
图3-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形
28
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞到u2过零时，电流又降为零，VT2和VT3关断。 ☞晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 U2 和 2U 2。 2
22
3.1.1 单相半波可控整流电路
☞基本数量关系 √流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT分别为：
I
IT
dT
I 2
I d2 d ( t )
d
(3-5)
1 2

Id 2
(3-6)
√续流二极管的电流平均值IdDR和有效值IDR分别为
I
dDR

2
3
第3章整流电路
本章是电力电子电路分析的基础历史最长、讲授内容有广泛代表性波形和电量分析是本章的重点由基本电路分析引出涉及到的典型问题
4
引言
1、什么是整流电路？ 2、整流电路的分类。（四种）不可控、半控、全控桥式、零式单相、多相单拍、双拍 3、本章内容简介。
5
引言

单相可控整流电路

由式（2-12）和式（2-13）
I VT
1I 2
（2-14）
不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量S=U2I2
.
14
2、阻感负载
2
O
wt
ud
O id
i VT
O
1,4
i VT
O
2,3
O i2
O u VT Id
wt Id
wt
wt wt wt
wt
单相全b)控桥带阻感负载时的电路及波形
Id d)
O
wt
i VT
Id
e)
O i VD R
p-a
p+a
wt
f)
O
wt
u VT
g)
O
wt
单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形
为避免Ud太小，在整流电路的负载两端并联续流二极管
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。
续流期间ud为零，ud中不再出现负的部分。
.
7
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
IdVTp2pa Id
（2-5）
p w ppa IVT
1 2
a pId 2d(
t)
2
Id（2-6）
pa IdVDR 2p Id
（2-7）
IVR D
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α角决定，α愈大，功率因数越低有效值I2 =
Id 。
.
16
3、反电动势负载

单相桥式可控整流电路

电阻负载时相同。
图3-7 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形（接续流管）
接入VD：扩大移相范围,不让 ud出现负面积。移相范围：0 ~ 180 ud波形与电阻性负载相同 Id由VT1和VT3，VT2和VT4，以及VD轮流导通形成。
uT波形与电阻负载时相同。
3.2 单相桥式可控整流电路
4. 带反电动势负载时的工作情况
u2
a)
VT4
VT3
id
L ud
R
•u2过零变负时,由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并
不关断。
•至ωt=π+α 时刻，给VT2和VT3加
触发脉冲，因 VT2 和 VT3 本已承受正电压，故两管导通。
•VT2 和 VT3 导通后， u2 通过 VT2 和
3.2 单相桥式可控整流电路
一、单相桥式可控整流电路
1.带电阻负载的工作情况
α
➢ 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。
➢ 由于电感存在Ud波形出现负面积,使Ud下降。 ➢ α可调范围： 0 ~ 90
3.2 单相桥式可控整流电路
➢接入VD：扩大移相范围,不让ud 出现负面积。 ➢移相范围：0 ~ 180 ➢ud波形与电阻性负载相同 ➢Id由VT1和VT4，V2和VT3，以及VD轮流导通形成。
图3-10 单相桥式全控整流电路，有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管
T
i2 a

第1章单相可控整流电路

第三章可控整流电路
3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路
3.1 单相可控整流电路
整流电路：出现最早的电力电子电路，可将交流电变为直流电。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。一、单相半波可控整流电路（ Single Phase Half Wave Controlled
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id 波形相似。
②晶闸管的电压（uVT）：
当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2；当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；
-
+
t
f)
O
t
uVT
g)
O
t
3.1 单相可控整流电路
(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸管承受反压而关断。
（3）电流的计算:
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
A 晶闸管的平均电流
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
3.1 单相可控整流电路
u2正半波
ωt <α时： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,
ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0,
id=ud/R ,
直至ωt =π， id=0 ， VT关断。

单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路

单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路一.单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。

图1 单相全波可控整流电路及波形单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的。

变压器不存在直流磁化的问题。

单相全波与单相全控桥的区别是：单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。

单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应的，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。

单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。

因此，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用1.电路结构图2.单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。

如此即成为单相桥式半控整流电路（先不考虑VDR）。

单相全控桥式整流电路带电阻性负载的电路图如2所示，四个晶间管组成整流桥，其中vTl、vT4组成一对桥臂，vT 2、vT3组成另一对桥臂，vTl和vT3两只晶闸管接成共阴极，VT2和VT 4两只品间管接成共阳极，变压器二次电压比接在a、b两点，u2=1.414U2sin(wt)2.电阻负载半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。

其工作过程如下：a)在u2正半周，u2经VT1和VD4向负载供电。

b) u2过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。

c)在u2负半周触发角a时刻触发VT3，VT3导通，u2经VT3和VD2向负载供电。

d)u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。

VT3和VD4续流，u d又为零。

3.续流二极管的作用1)避免可能发生的失控现象。

2)若无续流二极管，则当a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u d成为正弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。

单相全波可控整流电路

ωt1~ωt2区间
ud VT1
TR + 0
-
VT2
Ld Rd
0
ωt3
ωt1 ωt2
ωt
电感性负载波形分析
ωt1~ωt2区间
ud VT1
TR +
0
-
VT2
Ld Rd
0
ωt3
ωt1 ωt2
ωt
电感性负载波形分析
ωt2~ωt3区间
ud VT1
TR -
0
+
VT2
Ld Rd
0
ωt3
ωt1 ωt2
ωt
电感性负载波形分析
电感性负载并接续流二极管分析
VT1
TR
VT2
ud
Ld Rd 0 ωt1 ωt2 ωt3 ωt4 ωt
各电量的计算
Ud = 0.9u2（1+cosα ）/2 uTM =1.414u2 0≤α ≤π
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单相全波可控整流电路
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晶闸管主电路
1 电路结构特点 2 电阻性负载分析 3 电感性负载分析 4 电感性负载并接续流二极管分析
电路结构特点
它相当于两组半波电路的并联，但电源电压相位差180°。
门极触发信号相位保持180°相差。
ωt2~ωt3区间
ud VT1
TR -
0
+
VT2
Ld Rd
0
ωt3
ωt1 ωt2
ωt
电感性负载波形分析
ωt3~ωt4区间
VT1
TR -
0 +

第2章单相可控整流电路

带续流二极管的工作情况
a)
u1
u2
b) O ud
c) O id
d) O
iV T
e) O
iV D R f)
O uV T
g) O
T
VT
u2
uV T ud
t1
Id -
Id +
id
iV D R
L
VD R R
t t t t t
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VDR 承受反向电压，不导通，不影响电路的正常工作;
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。
二、单相桥式全控整流电路
带电阻负载的工作情况
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。
VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通。 VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通。触发脉冲每隔180°发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT3。
T
i2
a
u1
u2
T
b
V
1
T
V
3
id
L ud
R
4
2
V
V
u2
a)
O
t
ud
O id
i
V
T
1
O
,4
iV
T
2
O
,3
O i2
O u V T1 ,4
O
Id Id
Id Id
t Id
t t t t

单相相控整流电路

31
单相桥式半控整流电路 ——阻感性负载假设负载中电感很大， L R 且电路已工作于稳态。注意：若没有续流二极管的情况： 1输出电压不出现负值 2 容易失控
32
b)
2
O ud
t t
Id Id
O id i VTO i VD1
4
t
Id Id
i VTO i VD 2
3
输出在0.9 U2~0之间连续可调；控制角移相范围0 ~ π。 ②输出电流平均值 U

U 2 1 cos Id 0.9 . R R 2
d
22
单相桥式全控整流电路
③晶闸管电流平均值
I dVT
Id U 2 1 cos 0.45 . 2 R 2
④变压器二次侧电流有效值I2 ，输出电流的有效值I

1

2U 2sin td t
2U 2

cos 0.9U 2cos
输出在0.9U 2 ~ 0之间连续可调；控制角移相范围0 ~π／2。直流平均电流Id
Ud Id R
26
单相桥式全控整流电路

晶闸管电流平均值：
I dVT

Id U2 0.45 .cos 2 R
1 2

2U 2sinωt 2 U2 1 ( ) d(ωt ) sin2 R 2 R 2
单相半波可控整流电路 ——基本数量关系 ⑤变压器二次侧电流有效值I 2，输出电流的有效值I
I 2 I I VT U2 1 sin2 2R 2
1,4
t t t t t
O
2,3
O i2 u O

单相全波可控整流电路单相桥式半控整流电路[1]