电力电子技术整流电路ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
整流电路
.
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。 按电路形式可分为半波，全波和桥式。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
.
4.1.1单相半波不可控整流电路
❖ 1.电阻负载
is
DR
us=Umsinωt
uo
①电路图； ②工作原理； ③输出波形（电压，电流） ④数量关系： ⑤ 输出电压和电流的
.
⑤ 续流二极管的工作原理：
在电源电压的正半周期，二极管截止，其工作情况与不 接续流二极管时的情况相同
当u2过零变负时，VDR导通，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。
.
⑥a) 使用续流二极管后的输出波形：
u2
b) O ud
c) O id
平均值和有效值
.
❖ 则整流输出电压平均值为：
U 0 T 10 T U 0 td t T 10 T 2 U m s intd t U m 0 .3 1 8 U m
❖ 输出电流平均值为：
I0U R0U R m0.31R 8Um
❖ 由有效值定义，输出电压和电流有效值为： U T 10T 2U msin t2d tU 2m0.5U m
.
③ 输出波形
u 2
b)
0
t
1
u g
c) 0
u d
d)
0
i d
e) 0
u VT
+
f) 0
2
t
t +
t
t
t
.
④ 使用续流二极管的原因 原因：在单相半波可控整流电路中，由于电感存 在，整流输出平均电压变小，特别是在大电感负 载下，输出电压接近于零,且负载电流不连续，为 解决这个问题，只要在负载两端并接一个续流二 极管即可。
d) O
i VT
e) O
i VD R f)
O u VT
g) O
t1
Id -
Id +
特点：
I. 感性负载加上续流二极管后
t
其输出平均电压Ud的波形与
阻性负载相同；
t
II. 由于负载电感较大，可把负
载上的输出电流Id近似的看
t
成一个常数；
t III.晶闸管与二极管的平均电 流分别是
t
t
IdVT 2 Id
工作原理与单相桥式不可控类似，只是，在VT1和 VT4导通时，VT2和VT3承受反向电压而截止，VT2和 VT3导通时，VT1和VT4承受反向电压而截止。两组 触发两组触发脉冲相位相差180o。
.
③ 单相桥式可控整流电路的输出波形（阻性）
u (i )
u
dd
d
i
d
b)
0
t
u
VT
1,4
c)
0
t
i
2
d)
.
④ 数量关系
定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发 脉冲这一角度称为控制角α（触发角）。 在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角θ， 显然有θ=π-α 。 当触发角为α时，整流输出电压平均值为：
V 02 1 V m si tnd (t） V 2 m(1 co )s
上式说明Vo与α关系是非线性的。 从0到π ，则输出电压平均值从最大值变到零。 这意味着改变控制角 就可以改变输出电压的平 均值，达到可控整流的目的。不控整流是α=0时 的可控整流电路的一种特. 殊情况。
3.R-C负载（略）
.
4.1.2单相半波可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻 断状态，假定t 时刻发出触发脉冲，则晶闸管从正向 阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去 控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。
.
③ 输出波形
由有效值定义，整流输出电压、电流的有效值为：
U 2 1 V m 2s2 i n t d t V 2 m[ 1( s2 2 i n )]
整流输出电流有效值与其平均值之比为波形系数：
Kf
I I0
U U0
ห้องสมุดไป่ตู้
(sin2)
2
1cos
.
例1.某一电热负载，要求直流电压60V，电流30A，采 用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电， 计算晶闸管的导通角及电流有效值。
Ud 0.4U 521c2os
Ud 60V
U2 22V0
cos 26010.21
0.4 5220
78o
18o 07o810o 2
UU2 41 si2 n 2 12 .4V 3
RUd 602 Id 30
IU12.43A61 .7A R2
.
❖ 2.感性负载与续流二极管
①电路图；
②工作原理；
在ωt=α时刻触发晶闸管，电压被加到感性负载上。由 于电感存在，负载电流不能突变，所以电流从0开始上升， 达到最大值后，然后开始下降，由于电感的感应电势影 响，尽管电源电压已反向，但晶闸管仍然为正偏，继续 导通。所以在电源负半周的一段时间里，负载电流仍继 续流动，直到感应电动势与电源电压瞬时值相等为止。 此时回路电压为零，负载电流下降到零。
I 0.5U m R
.
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出波形（电压，电流） ③二极管延迟导通的原因
.
❖ 二极管延迟导通的原因
交流电源Us的负半周期中，可将Us 看成一个上负下正的直流电源，同时 电感L为了阻止回路中电流i的减小， 会产生一个感应电势VL，其方向为上负下正。 此时加在VD两端的电压为VL-Us，在Us刚刚过零变负的一 小段时间内Us的绝对值较小，则VD主要承受VL提供的正 向电压，所以VD继续导通。随着Us的慢慢变大，当Us的 绝对值大于VL时VD就会承受方向电压而关断。
IdVD R 2
Id
.
IV.晶闸管与二极管的有效电流分别是
IVT
21 Id 2d(t)
2Id
IVR D
2 12Id 2d( t)
2Id
.
4.2.1单相桥式（单相全桥）不可控整流电路 ❖ 1.电阻负载
①电路图； ②工作原理
.
② 工作原理
❖ 单相全桥整流电路中，整流二极管分两组轮流导通， 对角二极管同时导通，同时截止；带中心抽头的全 波整流电路中，两个二极管轮流导通。
③ 数量关系
❖ 输出直流电压平均值：
Vo1 Vmsi ntdt2Vm0.63 Vm7 0
④单相全桥与单相全波（带抽头）的区别
.
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出电压波形
输出电压波形是否有反向（二极管是否存在延迟导通的 情况）？
.
4.2.2单相桥式可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
0
t
.
④ 数量关系
由于属于全波整流，因此其输出平均电压为半波整流 的两倍
U d 1 2 U 2s itn ( d t) 0 .9 U 21 c 2o )s(
.
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。 按电路形式可分为半波，全波和桥式。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
.
4.1.1单相半波不可控整流电路
❖ 1.电阻负载
is
DR
us=Umsinωt
uo
①电路图； ②工作原理； ③输出波形（电压，电流） ④数量关系： ⑤ 输出电压和电流的
.
⑤ 续流二极管的工作原理：
在电源电压的正半周期，二极管截止，其工作情况与不 接续流二极管时的情况相同
当u2过零变负时，VDR导通，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。
.
⑥a) 使用续流二极管后的输出波形：
u2
b) O ud
c) O id
平均值和有效值
.
❖ 则整流输出电压平均值为：
U 0 T 10 T U 0 td t T 10 T 2 U m s intd t U m 0 .3 1 8 U m
❖ 输出电流平均值为：
I0U R0U R m0.31R 8Um
❖ 由有效值定义，输出电压和电流有效值为： U T 10T 2U msin t2d tU 2m0.5U m
.
③ 输出波形
u 2
b)
0
t
1
u g
c) 0
u d
d)
0
i d
e) 0
u VT
+
f) 0
2
t
t +
t
t
t
.
④ 使用续流二极管的原因 原因：在单相半波可控整流电路中，由于电感存 在，整流输出平均电压变小，特别是在大电感负 载下，输出电压接近于零,且负载电流不连续，为 解决这个问题，只要在负载两端并接一个续流二 极管即可。
d) O
i VT
e) O
i VD R f)
O u VT
g) O
t1
Id -
Id +
特点：
I. 感性负载加上续流二极管后
t
其输出平均电压Ud的波形与
阻性负载相同；
t
II. 由于负载电感较大，可把负
载上的输出电流Id近似的看
t
成一个常数；
t III.晶闸管与二极管的平均电 流分别是
t
t
IdVT 2 Id
工作原理与单相桥式不可控类似，只是，在VT1和 VT4导通时，VT2和VT3承受反向电压而截止，VT2和 VT3导通时，VT1和VT4承受反向电压而截止。两组 触发两组触发脉冲相位相差180o。
.
③ 单相桥式可控整流电路的输出波形（阻性）
u (i )
u
dd
d
i
d
b)
0
t
u
VT
1,4
c)
0
t
i
2
d)
.
④ 数量关系
定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发 脉冲这一角度称为控制角α（触发角）。 在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角θ， 显然有θ=π-α 。 当触发角为α时，整流输出电压平均值为：
V 02 1 V m si tnd (t） V 2 m(1 co )s
上式说明Vo与α关系是非线性的。 从0到π ，则输出电压平均值从最大值变到零。 这意味着改变控制角 就可以改变输出电压的平 均值，达到可控整流的目的。不控整流是α=0时 的可控整流电路的一种特. 殊情况。
3.R-C负载（略）
.
4.1.2单相半波可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻 断状态，假定t 时刻发出触发脉冲，则晶闸管从正向 阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去 控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。
.
③ 输出波形
由有效值定义，整流输出电压、电流的有效值为：
U 2 1 V m 2s2 i n t d t V 2 m[ 1( s2 2 i n )]
整流输出电流有效值与其平均值之比为波形系数：
Kf
I I0
U U0
ห้องสมุดไป่ตู้
(sin2)
2
1cos
.
例1.某一电热负载，要求直流电压60V，电流30A，采 用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电， 计算晶闸管的导通角及电流有效值。
Ud 0.4U 521c2os
Ud 60V
U2 22V0
cos 26010.21
0.4 5220
78o
18o 07o810o 2
UU2 41 si2 n 2 12 .4V 3
RUd 602 Id 30
IU12.43A61 .7A R2
.
❖ 2.感性负载与续流二极管
①电路图；
②工作原理；
在ωt=α时刻触发晶闸管，电压被加到感性负载上。由 于电感存在，负载电流不能突变，所以电流从0开始上升， 达到最大值后，然后开始下降，由于电感的感应电势影 响，尽管电源电压已反向，但晶闸管仍然为正偏，继续 导通。所以在电源负半周的一段时间里，负载电流仍继 续流动，直到感应电动势与电源电压瞬时值相等为止。 此时回路电压为零，负载电流下降到零。
I 0.5U m R
.
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出波形（电压，电流） ③二极管延迟导通的原因
.
❖ 二极管延迟导通的原因
交流电源Us的负半周期中，可将Us 看成一个上负下正的直流电源，同时 电感L为了阻止回路中电流i的减小， 会产生一个感应电势VL，其方向为上负下正。 此时加在VD两端的电压为VL-Us，在Us刚刚过零变负的一 小段时间内Us的绝对值较小，则VD主要承受VL提供的正 向电压，所以VD继续导通。随着Us的慢慢变大，当Us的 绝对值大于VL时VD就会承受方向电压而关断。
IdVD R 2
Id
.
IV.晶闸管与二极管的有效电流分别是
IVT
21 Id 2d(t)
2Id
IVR D
2 12Id 2d( t)
2Id
.
4.2.1单相桥式（单相全桥）不可控整流电路 ❖ 1.电阻负载
①电路图； ②工作原理
.
② 工作原理
❖ 单相全桥整流电路中，整流二极管分两组轮流导通， 对角二极管同时导通，同时截止；带中心抽头的全 波整流电路中，两个二极管轮流导通。
③ 数量关系
❖ 输出直流电压平均值：
Vo1 Vmsi ntdt2Vm0.63 Vm7 0
④单相全桥与单相全波（带抽头）的区别
.
❖ 2.R-L负载
①电路图； ②输出电压波形
输出电压波形是否有反向（二极管是否存在延迟导通的 情况）？
.
4.2.2单相桥式可控整流电路
❖ 1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；
0
t
.
④ 数量关系
由于属于全波整流，因此其输出平均电压为半波整流 的两倍
U d 1 2 U 2s itn ( d t) 0 .9 U 21 c 2o )s(