整流电路(ACDC变换)

刻“速度相等”恰好发生，则有
d 6U2 sin(t )
d
6U 2
sin
2
3
1 e RC
t
(
2 3
)
d (t)
t 2
d (t)
3
（2-50）
t 2 3
20
可得 RC 3
ωRC= √3 b) ωRC≤ √3分别是电流 id 继续和连续的条件。 轻载时： 直流侧获得的充电电流是断续的 重载时： 直流侧获得的充电电流是连续的
6U2 sin(t 5 )d(t)
2Xb
6
6U 2 2XB
cosa
cos(t
ห้องสมุดไป่ตู้
5
6
)
（2-34）
4
当 t 5 / 6 时，ik = Id , 于是
Id
6U2 cos cos( )
2XB
cos cos( ) 2 X B Id
6U 2
随其它参数变化的规律：
1）Id越大则 越大； 2）XB越大 越大； 3）当 ≤90时， 越小则 越大。
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 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管滞留电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制
本章小结
8
2.4 电容滤波的不可控整流电路
本章小结
1
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
考现虑以包三T括相ik变半压波R abc器为udLLL漏例BBBL 感，iiibac 在然内后的将VVVTTT交其123 流结侧论电推感广的。影V响T因Vi1a换，、Ta1、换相和ib向b均至V两过T不V2相程T同能2均不的时突能有过导变瞬漏程通。间感：，于完,故是成。 相当于将a、b两相短
u2 2U 2 sin(t )
（2-37）
在VD1和VD4导通期间，以下方程成立
ud (0) 2U 2 sin
ud
(0)
1 C
t
0 iC dt u2
（2-38）
式中，ud（0）为VD1和VD4导通时刻直流侧电压值，将u2代入解得
iC 2CU2 cos(t )
（2-39）
11
负载电流为
（2-35） （2-36）
5
变压器漏感对各种整流电路的影响
表2-2 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算
电路形式 单相 单相全
全波 控桥
U d
cos cos( )
X BI
d IX
dB
2U 2
2X
BI
d
2I X dB
2U 2
三相 半波
3X BI
2 d
2X I Bd 6U 2
三相全 控桥
3X BI
d
ID = Id / 2=IR/ 2
（2-49）
16
(3）二极管承受的电压
为了抑制电流冲击，常在直流侧串中加入较小的电感，成为感容滤波电路
id
L
VD1
+ uL -
i2,u2,ud u2
ud
i2
VD3
iC iR
i2
u1
u2
+ ud
R
C
0
t
VD2
a)
b)
图2-29 感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 a)电路图 b)波形
整流输出电压瞬时值为
ud
ua
LB
dik dt
ub
LB
dik dt
ua
ub 2
（2-30）
换相压降
换相导致ud均值降低多少，用△Ud 表示
U d
1
2 / 3
5
6
5
(ub ud )d (t)
6
3
2
5
6
5
6
ub
(ub
Lb
dik dt
)d (t)
（2-31）
3
2
5
6
二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关断后C放电结束时的ud相等， 故有
2U2 sin( ) • e RC 2U2 sin
（2-43）
由式（2-42）和式（2-43）得
arctan(RC)
（2-44）
13
RC
arctan(RC)
e RC e RC sin
(RC)2 1
空载时: Ud 2U2
重载时: R很小，电容放电很快， 几乎失去贮能作用，Ud逐渐趋近于 0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的 特性。通常在设计时根据负载的情 况选择电容C值，使
RC (3 ~ 5)T / 2
T为交流电源的周期，此时输出电 压为：
Ud≈1.2 U2
（2-46）
15
(2）电流平均值
分界点是 R 3 /(C )
ia
ia
O id
O a)
t O id
t O
t
t b)
图2-31 电容滤波的三相桥式整流电路当ωRC等于和小于√3时的电流波形
a) ωRC= √3
b) ωRC﹤ √3
21
电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感时，电流波 形的前沿平缓了许多，有利于电路的正常工作。 随着负载的加重， 电流波形与电阻负载时的交流侧电流波形逐渐接近。
IR = Ud /R
（2-51）
与单相电路情况一样，电容电流iC平均值为零，因此
Id =IR
（2-52）
二极管电流平均值为Id的1/3，即：
ID = Id / 3=IR/ 3
（2-53）
3）二极管承受的电压
二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值,为
2 3U2
23
第2章 整流电路(AC/DC变换）
2) 整流电路的工作状态增多。
3) 晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。
4) 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸
管误导通，为此必须加吸收电路。 5) 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
7
第2章 整流电路(AC/DC变换）
a) 电路
b) 波形
基本工作过程
在u2正半周过零点至 wt = 0期间，因u2<ud， 故二极管均不导通，电 容C向R放电，提供负载 所需电流。
至wt = 0之后，u2将 要超过ud，使得VD1和 VD4开通，ud= u2，交流 电源向电容充电，同时 向负载R供电。
10
设VD1和VD4导通 时刻，与u2过零点相距δ角，则u2如下式
1. 谐波
正弦波电压 u(t) 2U sin(t u )
（2-54）
式中 ω=2πf= =2π/T
正弦波电压施加在线性电路上时，电流为正弦波。
正弦波电压施加在非线性电路上时，电流变为非正弦波。
非正弦电流在电网阻抗上产生压降，使电压波形也变为非正弦波。
非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。
5
6
Lb
dik dt
d (t)
3
2
Id 0
LB dik
3
2
X BId
3
换重叠角 的计算，由（2-30）式得
dik dt
(ub ua ) /(2LB )
6U
2
s
in(t
5
6
)
2LB
由上式得
dik 6U2 sin(t 5 )
dt 2 X B
6
进而得出
（2-32） （2-33）
ik
t 5 6
ud波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，这对于电路的工作有利
17
2.4 电容滤波的不可控整流电路
2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路
18
2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路
1. 基本原理
某一对二极管导通时，输出电压等于交流侧线电压中最大的一个，该线 电压既向电容供电，也向负载供电。当没有二极管导通时，由电容向负 载放电，ud按指数规律下降。 设二极管在距线电压过零点交出开始导通，并以二极管和开始导通的时 刻为零点，则线电压为
第2章 整流电路(AC/DC变换）
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 电容滤波的不可控整流电路 2.5 整流电路的谐波和功率因数 2.6 大功率可控整流电路 2.7 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管滞留电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制
输出电流平均值IR为： IR = Ud /R
（2-47）
在稳态时，电容才一个电源周期内吸收的能量和释放的能量相等，其电压
平均值保持不变，流经电容的电流在一周期内的平均值为零，
又由
id =iC + iR
得出
Id =IR
（2-48）
在一个电源周期中，id有两个波头，分别轮流流过VD1、VD4和VD2、VD3。 流过某个二极管的电流iVD只是两个波头中的一个，平均值为
2X I Bd 6U 2
m脉波 整流电路
mX ① BI
2 d
IX
d B②
2U sin
2
m
注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通用公式不适用； ②三相桥等效为相电压等于√3U2 的6脉波整流电路，故其m=6，相电压按 √3U2 代入。
6
变压器漏感对整流电路影响的一些结论:
1) 出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值Ud降低。