单相可控整流电路

第一章内容回顾
晶闸管的工作原理 晶闸管的特性 晶闸管的主要参数
第二节 单相可控整流电路
1
一、单相 半波可控 整流电路
2
二、单相 桥式全控 整流电路
3
三、单相 桥式半控 整流电路
一、单相半波可控整流电路
重点注意：
工作原理 波形分析
定量计算 电压和电流平均值、有效值的定量计算。
不同负载的影响 阻性负载、感性负载、容性负载、电动势负载
考虑一种极端情况： 如果为大电感负载，则ud中的负面积 接近正面积，输出的直流平均电压Ud≈0，则id也很小，这 样的电路无实际用途。所以，实际的大感电路中，常常在 负载两端并联一个续流二极管。
带续流二极管的工作情况
a)
u1
u2
b) O ud
c) O id
d) O
iVT
e) O
iVD R f)
O uVT
（一） 带电阻负载的工作情况
1.电路:
➢ 交流侧接单相电源
➢ 变压器T起变换电压和隔 离的作用
➢ 电阻负载的特点：电压 与电流成正比，两者波 形相同
u2 2U2sint
U2是 u2有效值
u2峰值 2U2
2U2
2. 基本工作原理
T
a)
u1
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b)
0 t1
ug
c) 0
ud
在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励 磁绕组。
电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大 功率电感常常又称为电抗器。
电感中电流与感应电动势的关系：
电感中电流发生变化电感产生的感应电动势将阻止电 流变化。 电感中电流愈大其储存的能量愈大。
电流增大。 电流的方向与电压 方向相同，电流从高 电位流到低电位，电 感吸收能量。
（3) 当ωL》R时，id不但连续 而且基本上维持不变，电流波 形接近一条直线。
〔注意〕：在考试中，可以直 接用直线表示id。
t 带续流二极管单相半波可控整流电路及波形
带续流二极管的定量计算
输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）
Ud
0.45U2 1
cos
2
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过SCR的电流平均值 和有效值分别为：
电流减小。 电流的方向与电压 方向相反，电流从低电 位流到高电位，电感释 放能量。
带电感负载的工作原理
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VT承受正 向电压，0～ωt1期间，无触发脉 冲，VT处于正向阻断状态，UVT ＝U2，Ud=0; （2） ωt1以后，VT由于触发脉冲 UG的作用而导通，则Ud=U2, UVT=0，一直到π时刻。但由于L 的作用，在π时刻，Ud=0，而L 中仍蓄有磁场能， id >0； （3） π～ ωt2期间，L释放磁场 能，使id逐渐减为0，此时负载反 给电源充电，电感L感应电势极性 是上负下正，使电流方向不变， 只要该感应电动势比U2大，VT仍 承受正向电压而继续维持导通， 直至L中磁场能量释放完毕， VT 承受反向电压而关断；
（c)一个周期中L两端的电压波
形如何？
t
（4） ωt2 ～ 2π期间，VT承受
反向电压而处于关断状态，UVT
t
＝U2，Ud=0。
t
以后不断重复以上过程。
t
带电感负载的定量计算
直流输出电压平均值
Ud
1
2
2 1
2U2 sin td(t)
由于从ud的波形可以看出，此时输出的平均电压Ud和电阻 负载相比，有所下降。
说明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值； U2为电源电压有效值（220V）； α ＝ 0时，Ud=0.45U2 ； α ＝ π时，Ud=0，可见可以通过调整α来调
整Ud。
（二） 带电感负载的工作情况
负载阻抗角Φ＝arctg(ωL/R) ，反映出负载中电 感所占的比重，该角度越大（0~90之间），则 电感量越大。当负载中的感抗ωL和R相比不可 忽略时，称为电感性负载。
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。
d)
0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
单相半波可控整流电路及波形图 (纯电阻负载)
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VT承 受正向电压，0～ωt1期间， 无触发脉冲，VT处于正向 阻断状态，UVT＝U2，Ud=0; （2） ωt1以后，VT由于触 发脉冲UG的作用而导通，则 Ud=U2, UVT=0,Id=U2/R，一 直到π时刻；
带电感性负载的 单相半波电路及其波形
a)
u1
T u2
VT uVT
id
L ud
R
u2
b)
0
t1
ug
c) 0
ud
d)
0
id
e) 0
uVT
+
f) 0
ωt2
ωt2 ωt2 ωt2
2 +
工作过程和特点
请同学们思考：
（a） L两端的电压何时变为上 负下正，如何简单判断？
（b） id能否抵达2π点？为什 么？
t
单相半波可控整流电路的特点
线路简单、易调整，但输出电流脉动大， 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。为使变压器铁心不饱 和，需增大铁心截面积，增大了设备的容 量。
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
IdVT
2
Id
IVT
1
2
Id2d (t)
Fra Baidu bibliotek Id
续流二极管的平均电流和有效值：
IdVDR 2 Id
IVDR
1
2
2
Id 2d(t)
2 Id
注意：当整流电路中接有大电感负载时，对触发脉冲的宽度 也有要求，即在一定宽度脉冲内，能保证晶闸管电流上升到 擎住电流值，之后，即脉冲消失后晶闸管仍能导通。
（3） π～2π期间，U2反 向，VT由于承受反向电压 而关断,UVT=U2,Ud=0。以后 不断重复以上过程。
特点：为单拍电路，易出现 变压器直流磁化，应用较少 。
3. 定量计算
直流输出电压平均值Ud
1
Ud 2
2U2 sin td(t)
2U 2 2
(1
cos )
0.45U 2
1
cos 2
g) O
T
VT
u2
uVT ud
t1
Id
-
Id
+
id iVD 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;
（2） π ～ 2π 期间，电感L 的感应电势（下正上负）使 VDR导通，此时，L释放能量， 维持负载电流通过VDR构成 回路，而不通过变压器。称 为续流。在续流期间，VT承 受u2的负压而关断，此时 Ud=0。