整流电路参数计算讲解

1、3.1 3.1 整流电路的构成原理整流电路的构成原理 整流电路的整流原理 整流电路的基本类型 整流电路的换相规律 负载性质对电路工作的影响 分析整流电路的假设条件 整流电路研究、学习的基本内容 一一. 整流电路的整流原理整流电路的整流原理 原理： 利用整流管和晶闸管的单相导电开关特性， 构成输出单一的电力变换电路，从而将输入的交 流电能转换为输出的直流电能。 整流电路通常由整流变压器将电源电压变换 为适宜的电压幅值，为负载提供需要的直流电压 及合理的电压调整范围。 二二. . 整流电路的基本类型整流电路的基本类型 划分划分 依据依据 电源相数电源相数变压器次变压器次 级绕组工级绕组工 作制作制

2、 输出电压输出电压负载性质负载性质 基本基本 类型类型 单相单相 三相三相 多相多相 半波半波 桥式桥式 不可控不可控 可控可控 半控半控 电阻负载电阻负载 阻感负载阻感负载 反电动势反电动势 阻容负载阻容负载 1半波整流电路半波整流电路 据整流电路中开关元件的连接方式，可 分为共阴极组接法和共阳极组接法。 当整流电路中各开关元件的阴极接于一 点，而阳极分别接于各相电源时，称为共 阴极组接法。 共阴极组接法为高通电路，输出电压 极性为共阴极点为正，变压器次级中点为 负。 当整流电路中各开关元件的阳极接于一 点，而阴极分别接于各相电源时，称为共 阳极组接法。 共阳极组接法为低通电路，输出电压 极

3、性为共阳极点为负，变压器次级中点为 正。 三相半波电路 a)共阴极接法 b)共阳极接法 2. 2. 桥式整流电路桥式整流电路 u半波整流电路的电源变压器次半波整流电路的电源变压器次 级绕组只通过单方向电流，变级绕组只通过单方向电流，变 压器利用率低，且有的电路存压器利用率低，且有的电路存 在直流磁势，造成铁芯直流磁在直流磁势，造成铁芯直流磁 化。化。 u利用开关器件的单向导电开关利用开关器件的单向导电开关 特性可构成整流桥，可使电源特性可构成整流桥，可使电源 变压器次级绕组通过正反两个变压器次级绕组通过正反两个 方向的电流。方向的电流。 u由于变压器次级绕组正负半周由于变压器次级绕组正负半周

4、都工作，从而提高了变压器的都工作，从而提高了变压器的 利用率。利用率。 T a b R u1u2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id d1 d2 三三. . 整流电路的换相规律整流电路的换相规律 对电源系统电压的要求对电源系统电压的要求 整流电路在工作过程中，要按照电源电压的变化规律周期性地 切换整流工作回路。为保证在稳定工作状态下能均衡工作，使输出 电压电流波形变化尽可能小，要求电源系统为对称的，且电压波动 在一定范围之内。 2 自然换相与自然换相点自然换相与自然换相点 在不可控整流电路中，整流管将按电源电压变化规律自然换相，自 然换相的时刻称为自然换相点。 在同一接线组中，除

5、导通的一相元件外，其他相元件均应承受反向电压。 对于共阴极组接法的半波不可控整流电路而言，为高通电路，即总是 相电压最高的一相元件导通。所以，自然换相点在相邻两相工作回路电源 电压波形正半周交点，输出电压波形为电源电压波形正半周包络线。 对于共阳极组接法的半波不可控整流电路而言，为低通电路，即总是 相电压最低的一相元件导通。所以，自然换相点在相邻两相工作回路电源 电压波形负半周交点，输出电压波形为电源电压波形负半周包络线。 ua u1 ub VD1 VD2 Ra b c T R ud id VT2 VT1 VT3 ud Owt ubu p 2p 3p wt ud p2p3p wt u2 uau

6、buc O p 2pwt3p 1 35 2 4 6 13 2 单相可控整流电路单相可控整流电路 基本特点：交流侧接单相电源 重点注意重点注意： 主电路形式、工作过程及波形分析、 数量关系、不同负载的影响。 3.2 单相可控整流电路分析单相可控整流电路分析 3.2.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 3.2.3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路是组成各种类型可控 整流电路的基础，所有可控整流电路的工作回路 都可等效为单相半波可控整流电路。因此，对于

7、单相半波可控整流电路的分析是十分重要的，可 作为研究各种可控整流电流的基础。单相半波可 控整流电路可以为各种性质的负载供电。以下主 要介绍电阻性负载和阻感负载。 单相半波可控整流电路及波形 1.主电路 输入为单相正弦交流电压 源，经整流变压器变压，设次 级电压为： tUuwsin2 22 2.工作过程及波形分析： 分为三个阶段 (1) 2 2 , 0,0 0,0 uuiu VTut VTdd 正向阻断时，当w 2 ,0tu V T w当时 ， 触 发 导 通 控制角：控制角：从晶闸管开始承受正向电压 到开始导通的这一角度，以 表示。 T VT R 0 a)u1u2 u VT ud id wt1

8、p 2p wt wt wt wt u 2 u g u d uVT q 0 b) c) d) e) 0 0 电阻性负载 自然关断，时，当VTiut d 00, 2 pw (2) (3) 单相半波可控整流电路及波形 导通角：导通角：晶闸管在一个周期中 处于导通的电角度，以表。 0, 0, 2 2 2 VTdd u R u iuu VTut正向导通时，当pw 2 2 , 0,0 0,2 uuiu VTut VTdd 反向阻断时，当pwp T VT R 0 a)u1u2 uVT ud id wt1p 2p wt wt wt wt u2 ug ud uVT q 0 b) c) d) e) 0 0 3.数

9、量关系 2 cos1 45. 0 2 + R U R U I d d 输出电流平均值： 2 2sin 2 02 d Utt uT t q wwp p pwp + 输 出 电 压 瞬 时 值 ： + p ww p2 cos1 45. 0)(sin2 2 1 22 UttdUU d 输出电压平均值： 2 22 2 2sin11 ()()sin2 242 VT UtU IIIdt RR p wp w ppp - + :输 出 电 流 有 效 值 电阻性负载 移相范围：控制角 的有效变化范围。 移相范围： 0p qp 2 2 DMRM UUU 晶 闸 管 承 受 的 峰 值 电 压 ： 电阻性负载 1

10、 2 cos 整流电路的功率因数主要受控制角 的影响。 当 = 0 时时 当 = 时时 可见，尽管是电阻负载，由于存在谐波电流， 电源的功率因数也不会是1， 而且 越大，功率因 数小。 0cos 2 222 1 cossin2 42 PIRIR SUIU p l pp - +： 功 率 因 数 阻感负载的波形 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1.主电路 输入为单相正弦交流电压源，经 整流变压器变压，设次级电压为： tUuwsin2 22 2. 工作过程及波形分析： 分为三个阶段 (1) 2 22 ,0 ,0, d dVTd d tuVT di uuuuiRL dt iRL wp +

11、当 时 ， 正 向 导 通 为 正 弦 电 压 输 入 ， 负 载 ， 零 初 始 条 件 下 的 电 流 响 应 0, 0, 0, 2 2 VTdd uiuu VTut触发导通时，当w a)u1 T VT R L u2 uVT ud id u2 0wt1 p 2p wt wt wt wt wt ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 q b) c) d) e) f) + + + 阻感负载 (2) (3) max 2 0 dd d d Lii di iuL dt 由 于 的 存 在 ， 从 下 降 到 时 ， 2 2 0,0, ddVT t VT uiuu qwp+ 当 时 ， 反 向 阻

12、断 2 22 ,0 00 ,0,0 dd dVT tu iVTi tuuuu wp pwq + 当 时 ， 由 于 电 感 的 存 在 ， ， 继 续 导 通 ， 直 至 时 。 当 时 ， 自然关断，时，当VTit d 0+qw a)u1 T VT R L u2 uVT ud id u2 0wt1 p 2p wt wt wt wt wt ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 q b) c) d) e) f) + + + 阻感负载 移相范围： 0p 2 2 DMRM UUU 晶 闸 管 承 受 的 峰 值 电 压 ： 22pqp- 电力电子电路的一种基本电力电子电路的一种基本 分析方法分析

13、方法 通过器件的理想化，将电路 简化为分段线性电路，分段进行 分析计算。 对单相半波电路的分析可 基于上述方法进行： 当VT处于断态时，相当于电 路在VT处断开，id=0。 当VT处于通态时，相当于VT 短路。 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路 a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态 阻感负载 3.3.数量关系数量关系 a)b) VT R L VT R L u 2 u 2 当VT处于通态时，如下方程成立： VT R L u2 VT处于导通状态 tURi t i Lwsin2 d d 2d d + （3-1） )sin( 2 )sin( 2 2 )( 2 d w w w -+- -

14、t Z U e Z U i t L R （3-2） )sin()sin( tan q q -+- - e（3-3） 初始条件：t= ，id=0。求解式（3-1） 并将初始条件代入可得 当t=+ 时，id=0，代入式（3-2） 并整理得 22 )( LRZw+ R Lw arctan 其中， 阻感负载 阻感负载（数量关系）数量关系） 2 2 0 22 () 11 () 2sin() 22 222 coscossinsin 222 dd Uudt Utdt UU pq q w ww pp qq pp + + + - 输出电压平均值： 2 0 2 2sin2 VT t T u Utt q wq p

15、wqwp + + 晶 闸 管 电 压 瞬 时 值 ： 2 2sin 2 02 d Utt Tu t q wwq p qwp + + 输 出 电 压 瞬 时 值 ： u2 0wt1 p 2p wt wt wt wt wt ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 q b) c) d) e) f) + + + 阻感负载 负载阻抗角 、触发角、 晶闸管导通角的关系 若 为定值，越大，在u2正半周L储能 越少，维持导电的能力就越弱， 越小。 若a为定值， 越大，则L贮能越多， 越大；且 越大，在u2负半周L维持晶闸管 导通的时间就越接近晶闸管在u2正半周导 通的时间，ud中负的部分越接近正的部分， 平

16、均值Ud越接近零，输出的直流电流平均 值也越小。 u2 0wt1 p 2p wt wt wt wt wt ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 q b) c) d) e) f) + + + 阻感负载 4.纯电感负载（L R ） 0 3 p 2 p 2 3 p 2 p 2 3 p 3 p 0 特点： 电源不做功 因为Ud=0，改变不能控 制Ud,但可控制Id的大小。 0 wt wt ud 0 wt ud 0 id id id id id id id udud ud ud ud id wt ud 0 有续流二极管电流断续 三.有续流二极管的阻感负载 1.主电路 2.工作过程及波形分析 有电流断

17、续和电流连续两种情况。 电流断续：L作用较小或控制角较大 时，在VD续流期间，Id衰减较快，等 到下次触发VT时，Id已经下降到零。 (1) 2 2 ,0 ,0,0 ddVT d tuVT uuiu i RL w 当时，触发导通 ：正弦电压输入， 零初始条件下电路响应 22 2 , 0, 0, uuuuu VTut VDVTd - 正向导通时，当pw a) L T VT R u1u2 uVT ud VD R id u2 ud id u VT iVT Id Id wt1wt wt wt wt wt wtO O O O O O p- p+ b) c) d) e) f) g) iVD R iVD R

18、 有续流二极管的阻感负载 00, 02 Iiut d 时，当pw 2 2 ,0 0,0,0 d dVTVDd d tuVD VT di uuuui RL dt iRL pwq+ + 当时，自然导通， 反向关断 ：零输入，非零初始条件下的电路响应 d ti VD wq当 时， 开始下降直到零， 截止 2 , 0,0 2 uuiu t VTdd 时，当pwq (2) (3) 有续流二极管电流断续 a) L T VT R u 1 u 2 u VT u d VD R id u 2 u d id u VT iVT Id Id wt 1 wt wt wt wt wt wtO O O O O O p- p

19、+ b) c) d) e) f) g) iVD R iVD R 20 d d LLi tVTi wp+ 当 作用较大， 较小时， 贮存的能量较多， 衰减 很慢，到再一次触发时，。 电流连续： 有续流二极管电流连续 (1) (2) (3) 0, 0, 012 2 VTdd uIiuu VTut触发导通时，当w 2 22 ,0 ,0, dVTVD d tuVT uuuuu i RL wp - 当时，正向导通 即为正弦电压输入， 非零初始条件下的电路响应 022 0,Iiut d 时，当pw 2 2 2 ,0 0,0,0 d dVTVDd d tuVD VT di uuuui RL dt iRL p

20、wp + 当时，自然导通， 反向关断 ：零输入，非零初始条件下的电路响应 2 22 0, dVT tVT uuu pwp 当 时，正向阻断 u2 ud id uVT iVT Id Id wt1wt wt wt wt wt wtO O O O O O p- p+ b) c) d) e) f) g) iVD R 有续流二极管的阻感负载 3. 3. 数量关系数量关系 电流断续：L作用较小或控制角 较大时，在VD续流期间，Id衰 减较快，等到下次触发VT时，Id 已经下降到零。 u2 t O 324 iVDR uVT O iVT id O ud t t t 3 ()() () 2 0 2 0 2 si

21、n tsin 2 2 sinsin R t L d R t L R L U et Z i Iet U Ie Z w p w p w wp pwp - - - - - + - 式中， 有续流二极管的阻感负载 3. 3. 数量关系数量关系 电流连续： 2 0 d d LL itVT i wp+ 当 作用较大， 较小时， 贮存的能量较多， 衰减很慢，到再一次触发时， 。 ()() 22 01 02 22 sinsin 2 R t L d R t L UU tIet ZZ i Iet w p w wwp pwp - - - + () 2 022 0102 2 sinsin 1 R L R L R L

22、U e Z I e IIe p w p w p w - - - + - - - u2 t O 324 iVD R uVT O iVT id O ud t t t 3 有续流二极管的阻感负载 可可 02 0 2 d VT VDR d It i t t i It wp pwp wp pwp + + id Id p- p+ Owt O wt O wt iVT iVD R 3pp 有续流二极管的阻感负载 ddVDR ItdII p p w p p p 2 )( 2 1 2 2 + + id Id p- p+ Owt O wt O wt iVT iVD R 3pp ddVDR II p p 2 + dd

23、VT II p p 2 - ddVT ItdII p p w p p 2 )( 2 1 2 - 单相半波可控整流电路的特点单相半波可控整流电路的特点 简单，但输出脉动大，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。 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。 2.2单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 图3-5单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形 1.主电路 2.工作过程及波形分析：分为四个阶段 VT1和VT4组成一对桥臂，在u u2 2正半周承受电压u u2 2，得到 触发脉冲即导通，当u u2 2过零时关断。 VT

24、2和VT3组成另一对桥臂，在u u2 2正半周承受电压- -u u2 2，得到 触发脉冲即导通，当u u2 2过零时关断。 22 43212 2 1 , 2 1 , 0,0 ,0,0 3241 uuuuuuiu VTVTVTVTut VTVTVTVTdd - 均不导通时，当w (1) (2)触发导通和时，当 412 0,VTVTutw 22 32412 3241 , 0, 0, uuuuu R u iuu VTVTVTVTut VTVTVTVT d dd - 关断和导通，和时，当pw (3) 自然关断和时，当 412 , 0, 00,VTVTiuut dd pw 22 43212 2 1 ,

25、2 1 , 0,0 ,0, 3241 uuuuuuiu VTVTVTVTut VTVTVTVTdd - +均不导通时，当pwp (4) 触发导通和时，当 322 0,VTVTut+pw 0, 0,2 3241 22 41322 - + VTVTVTVT d dd uuuuu R u iuu VTVTVTVTut关断和导通，和时，当pwp R T p u1u2 a) i2 a b VT1 VT3 VT2 VT4 ud id wt wt wt0 0 0 i2 ud id b) c) d) ud(id) uVT 1,4 2. 2单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 3.数量关系 p pww w

26、q T ttU t ud sin2 00 2 输出电压瞬时值： p pwp pwp pw w q 2 2 2 1 0 0 2 1 2 2 2 41 + + T tu tu t tu uu VTVT ：晶闸管两端电压瞬时值 p pwp pwp pw w q 2 20 2 1 0 2 1 2 2 2 32 + +- - - T t tu tu tu uu VTVT 2.2单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 + + p p ww p2 cos1 9 .0 2 cos122 )(dsin2 1 2 2 2 U U ttUU d 输出电压平均值： 2 cos1 9 .0 2 cos122 22 p

27、 + + R U R U R U I d d 输出电流平均值： 2 cos1 45. 0 2 1 2 + R U II ddVT 值：流过晶闸管的电流平均 p p p ww p p - + 2sin 2 1 )()sin 2 ( 1 222 2 R U tdt R U II负载电流有效值： 2 2sin 2 1 2 )(d)sin 2 ( 2 1 222 I R U tt R U I：晶闸管通过电流有效值 p p p ww p p - + VT p p p l - +2sin 2 1 cos 222 2 U IR IU RI S P 功率因数： p0移相范围： pq导通角： 22 2 2 ,2

28、UUUUSCR DMRM 承受的峰值电压： 图单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形 电流断续 2. 2单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 1.主电路 2.工作过程及波形分析 根据L作用不同，有电流断续和电流连续两种情况。 电流断续：L作用较小， (1) 负载阻抗角其中：即 R Lw arctan, 触发导通和时，当 412 , 00,VTVTiut d w 电路响应始条件下的：正弦电压输入，零初 关断和导通，和时，当 RLi dt di LRiuuuuuuuu VTVTVTVTut d d dVTVTVTVTd +- 2232412 32412 , 0, 0,pw (2)时直至不关断，和

29、时，当0, 00, 2412 ddd iuuVTVTiutpw 232412 , 0,uuuuuuut VTVTVTVTd -+时，当qwp (3)自然关断和时，当 41 , 0VTVTit d +qw 232241 4321 2 1 , 2 1 , uuuuuu VTVTVTVTt VTVTVTVT - +均不导通时，当pwq (4) 0 32 + d iVTVTt触发导通，和时，当pw 电路响应始条件下的：正弦电压输入，零初， 关断和导通，和时，当 RLiu dt di LRi uuVTVTVTVTt d d d d 2 24132 ,2 -+ -+pwp 时直至不关断，和时，当0, 02

30、 232 ddd iuuVTVTitpw(5) 0,2 322412 + VTVTVTVTd uuuuuuut时，当qpwp 自然关断和时，当 32 , 0VTVTit d +qpw 0, 0, 2 1 , 2 1 ,2 232241 4321 - + ddVTVTVTVT iuuuuuuu VTVTVTVTt均不导通时，当pwqp (6) T a b R L a) u1u2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id O wt ud id q 2.2单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 3.数量关系 p pwq qww q + + T t ttU ud 0 sin2 2 输出电压瞬

31、时值： )( 2 )cos(cos 9 . 0)(dsin2 1 22d pqp q ww p q - + 输出电压平均值：UttUU 图单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形 电流连续 电流连续： 作用较大，即L (1)触发导通和时，当 410, VTVTIit d w 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零 关断和导通，和时，当 RLi dt di LRiuuuuuuuu VTVTVTVTt d d dVTVTVTVTd +- 2232412 3241 , 0, pw (2)仍导通和时，当 412 , 00,VTVTiut d pw 232412 , 0,uuuuuuut VTVTVTVT

32、d -时，当pwp 04132 IiVTVTVTVTt d +反向关断，和触发导通，和时，当pw(3) 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零， 关断和导通，和时，当 RLiu dt di LRi uuVTVTVTVTt d d d d 2 24132 ,2 -+ -+pwp (4)仍导通和时，当 32 , 02VTVTit d pw 0,22 322412 VTVTVTVTd uuuuuuut时，当pwp (5) 03241 2IiVTVTVTVTt d +反向关断，和触发导通，和时，当pw T a b R L a) u1u2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id O wt u

33、d b) O wt uVT 1,4 id 数量关系 + p p ww p cos9 . 0cos 22 )(dsin2 1 222d UUttUU输出电压平均值： 图单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形 电流连续，电感很大 则：当电感很大时，, dd Ii cos45. 0 2 1 2 R U II ddVT 值：流过晶闸管的电流平均 cos9 . 0 2 R U R U I d d 输出电流平均值： 2 d I I：晶闸管通过电流有效值 VT d II 2 ：变压器次级电流有效值 lcos9 . 0cos 222 2 U U IU RI S P d 功率因数： p 0 2 0 连续，要使 ，

34、有效移相范围： d i O wt O wt ud id i2 O wt Owt Owt Id Id Id Id Id iVT 2,3 iVT 1,4 图3-7单相桥式全控整流 电路接反电动势电阻负 载时的电路及波形 1.主电路 只有当整流输出电压大于反电动势时，晶闸管才承受 正向电压，才有导通的可能。 2.工作过程及波形分析：分为五个阶段 (1) 2 , 2 , 0, ,0 2 32 2 41 4321 Eu uu Eu uuiEu VTVTVTVTt VTVTVTVTdd - - 均不导通时，当w (2)触发导通和时，当 412 ,VTVTEutw 23241 2 2 3241 , 0,uu

35、uuu R Eu iuu VTVTVTVTt VTVTVTVTdd - - +关断和导通，和时，当qw (3)自然关断和时，当 412 , 0,VTVTiEuEut dd +qw 2 , 2 , 0, , 2 32 2 41 43212 Eu uu Eu uuiEu VTVTVTVTEut VTVTVTVTdd - - +均不导通时，当pwq (4) 触发导通和时，当 322 ,VTVTEut-+pw 0, 32241 2 2 4132 - - + VTVTVTVTdd uuuuu R Eu iuu VTVTVTVTt关断和导通，和时，当qpwp (5)自然关断和时，当 322 ,VTVTEu

36、t-+qpw 2 , 2 , 0, ,2 2 32 2 41 43212 Eu uu Eu uuiEu VTVTVTVTEut VTVTVTVTdd - - +均不导通时，当pwqp a) b) R E id ud id O E ud wt Id Owt qd VT1VT3 VT2 VT4 3.数量关系 2 2 arcsin U E 停止导电角：d p pwdp dpww q +- - T tE ttU ud sin2 2 输出电压瞬时值： -+ -+ dp p ww p w p )()sin2( 1 )( 1 2 tdEtUEtduU dd 输出电压平均值： R EU I d d - 输出电

37、流平均值： -+- - dp p w w p w p )() sin2 ( 1 )()( 1 222 td R EtU td R EU I d 输出电流有效值： dpd-移相范围： dpq-导通角： 2.3单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 图单相桥式半控整流电路， 无续流二极管，阻感负载时 的电路及波形 半控：将全控中的VT3,VT4换成VD3,VD4；这样，VT1和VT2 控制换相， VD3和VD4自然换相。 VT1和VD4 构成一整流回路， VT2和VD3构成一整流回路。 1.主电路 2.工作过程及波形分析 a.自然续流现象：L很大 触发导通时，当10, 2 VTutw (1) 电

38、路响应零初始条件下的即为正弦电压输入，非 导通和时，当 RLi uuuuuuu VDVTut d VDVTVDVTd232412 412 , 0, 0, - pw (2) 现象流过，这就是自然续流和不经变压器绕组，由 截止，导通，仍导通。从此刻起，时，当 31 4321 , 0, 0 VDVTi VDVDuVTit d d pw 续流期间电路响应件下的：零输入，非零初始条 时，当 - -+ RLi uuuuuuut d VDVTVDVTd242231 , 0, 0pwp (3) 关断触发导通，时，当 122 0,VTVTutpw 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零 导通和时，当 RLi

39、uuuuuVDVTt d VDVTd241232 ,2pwp (4) 换流和仍导通，时，当 432 , 02VDVDVTit d pw 电路响应件下的：零输入，非零初始条 导通和时，当 RLi uuuuuVDVTt d VDVTd232142 , 022pwp a) Ta b R L u2 i2 ud id VT1 VT2 VD3 VD4 O u2 id wt O wt Owt ud uVT1 uVD4 2.3单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 b.失控现象及续流二极管 当控制角 例如：若在运行中，VT1和VD4导通时，切除触发脉冲。当u20时， VD4和VD3自然换相， 则VT1和VD

40、4又构成电源对负载 供电的回路。这样，VT1一直导通， VD3和VD4交替导通，无法实现关断，产生失控现象。 为了防止失控的发生，必须消除自然续流现象：加续流二极管，提供一条通路。 失控工作状态的电路波形 wt ud 0 ud id 图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 1.主电路 2.工作过程及波形分析 (1) 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零 导通和时，当 RLi uuuuVDVTut d VDd232412 ,0,-pw 阻断。开始导通，时，当 1 VTVDRtpw 电路响应件下的：零输入，非零初始条 导通，时，当 RLi uuuuVDRt d VTV

41、Td221 , 0, 0-+pwp (2) (3) 反向截止导通，触发导通，时，当VDRVDVTut 322 0,pw 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零 导通和时，当 RLi uuuuuVDVTt d VDVTd241232 ,2pwp (4)阻断。开始导通，时，当 2 2VTVDRtpw 电路响应件下的：零输入，非零初始条 导通，时，当 RLi uuuVDRt d VTd21 , 022+pwp 工作过程可表示为： 该电路电流波形的表示式比较复杂，在讨论有关电流的 数量关系时，常以负载参数满足wLR为条件。这时， 负载电流的变化量相对于平均电流是很小的，可以认为 负载电流波形是平直的

42、。相关波形见图。 T a b R L u2 i2 ud id VT1 VT2 VD3 VD4 VDR O ud id Id O O O O O i2 Id Id Id Id Id wt wt wt wt wt wt p- p- iVT 1 iVD 4 iVT 2iVD 3 iVD R 连续 断续 _ 3 2 4 1 VDR VD VT VDR VD VT 3.数量关系：RL带续流二极管，且w 2 cos1 9 . 0 2 + UUd输出电压平均值： 2 cos1 9 . 0 2 + R U R U I d d 输出电流平均值： 值和有效值分别为：续流二极管电流的平均通过晶闸管，整流管和 dVD

43、VTddVDdVT IIIIII p p p p 22 - - dVDRddVDR IIII p p VTd III2 2 - p p 效值为：通过变压器次级电流有 有续流二极管，反电动势 加阻感负载时的电路及波形 1.主电路 2.工作过程及波形分析 (1) 构成一回路和触发导通时，当 4112 ,VDVTVTEutw 电路响应始条件下的：正弦电压输入，零初 导通和时，当 RLi uuuuuuuVDVTt d VDRVDVTd2232241 ,-pw 电流断续： (2) 阻断。开始导通，时，当 1 VTVDRtpw 电路响应件下的：零输入，非零初始条 导通，时，当 RLi uVDRt d d

44、, 0+qwp (3) 电路阻断截止时，当, 0VDRit d +qw 0,+ dd iEut时，当pwq 电流连续： (1) 构成一回路和触发导通时，当 4112 ,0,VDVTVTutw (2) 阻断。开始导通，时，当 1 VTVDRtpw 电路响应初始条件下的：正弦电压输入，非零 导通和时，当 RLi uuuuuuuVDVTt d VDRVDVTd2232241 ,-pw 电路响应件下的：零输入，非零初始条 导通，时，当 RLi uVDRt d d , 0pwp T a b R L u2 i2 ud id VT1 VT2 VD3 VD4 VDR E id O E wt Owt q ud

45、电流断续 id O E wt Owt ud 电流连续 第三节第三节 三相可控整流电路分析三相可控整流电路分析 3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 3.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载，可影响 电源三相负载的平衡性和系统的对称性。负载容量较大时，通常采用三 相或多相电源整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统 的对称负载，输出整流电压的脉动小，控制响应快，在许多场合得到了 广泛应用。 三相可控整流电路电源变压器一般采用D,y或Y,d接线方式，以提供一条 3

46、及3的倍数次谐波电流通路。对于三相半波可控整流电路而言，次级绕 组必须接成星形，以获得整流电源的中性点，故通常采用D,y接线方式。 ) 6 sin(6 ) 3 2 sin(2 ) 3 2 sin(2 sin2 2 2 2 2 p w p w p w w +- + - tUuuu tUu tUu tUu baab c b a 电源电压： 3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 图3-12三相半波可控整流 电路共阴极接法电阻负载 时的电路及a=0时的波形 1.主电路 2.工作过程及波形分析 自然换相点：自然换相点：是各相晶闸管能触发导通的最早时刻， 将其作为计算各晶闸管控制角a的起点，即

47、a a =0=0 。 对共阴极组接法，是相电压正半周的交点。 _ 321 VTVTVT晶闸管开通顺序： 3 2p 触发脉冲之间互差： ) 6 0( p 电流连续 acaba uuuVT0 6 5 6 1 p p +到 bcbab uuuVT0 2 3 6 5 2 p p + 到 cbcac uuuVT0 6 13 2 3 3 p p + 到 电压 输出晶闸管端电压 元件 导通 间时 321VTVTVT uuu a) b) c) d) e) f) u2 a b c T R ud id VT2 VT1 VT3 uaubuc =0 O wt1wt2wt3 uG O ud O O uabuac O i

48、VT 1 uVT 1 wt wt wt wt wt 3.数量关系： 3 2 6 5 6 sin2 2 p p w p w q +TttUud输出电压瞬时值： dddVT III 3 1 2 级绕组电流平均值为：通过晶闸管，变压器次 p ww p p p cos17. 1cos 2 63 )(sin2 3 2 1 22 6 5 6 2 UUttdUU + + d 输出电压平均值： )2cos 2 3 3 2 ( 2 3 )() sin2 ( 2 3 2 6 5 6 22 p p w w p p p + + + R U td R tU I负载电流有效值： 3 2 I IIVT级绕组电流有效值为：通

49、过晶闸管，变压器次 图三相半波可控整流电路 共阴极接法电阻负载时的 电路及a=60时的波形 ) 6 5 6 ( p p 电流断续 电压 输出晶闸管端电压 元件 导通 间时 321VTVTVT uuu acaba uuuVT0 6 1 p p 到+ 0 6 5 cba uuu-+ p p到 bcbab uuuVT0 3 5 6 5 2 p p 到+ cbcac uuuVT0 3 7 2 3 3 p p 到+ 0 6 13 3 7 cba uuu-+ pp 到 0 2 3 3 5 cba uuu-+ pp 到 u2 a b c T R ud id VT2 VT1 VT3 uaubuc O uG O

50、 ud O uab uac O uVT 1 wt wt wt wt ua ua 3.数量关系： dddVT III 3 1 2 级绕组电流平均值为：通过晶闸管，变压器次 3 2 I IIVT级绕组电流有效值为：通过晶闸管，变压器次 3 2 6 sin2 2 p pw p w q +TttUud输出电压瞬时值： + + + ) 6 cos(1675. 0) 6 cos(1 2 23 )(sin2 3 2 1 2 6 2 p p p ww p p p UttdUUd输出电压平均值： )sin 4 1 2cos 4 3 6 5 ( 2 3 )() sin2 ( 2 3 2 6 22 p p w w

51、p p p +- + R U td R tU I负载电流有效值： 22 2,6UUUUSCR DMRM 承受的峰值电压： 6 5 0 p 移相范围： 3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 图三相半波可控整流电路 共阴极接法阻感负载时的 电路及a=90，电流断续时 的波形 电流断续 电压 输出晶闸管端电压 元件 导通 间时 321VTVTVT uuu acaba uuuVT0 66 1 q p p +到 0 6 5 6 cba uuu-+ p q p 到 bcbab uuuVT0 6 5 6 5 2 q p p + 到 cbcac uuuVT0 2 3 2 3 3 q p p + 到

52、 0 6 13 2 3 cba uuu-+ p q p 到 0 2 3 6 5 cba uuu-+ p q p 到 1.主电路 2.工作过程及波形分析 a b c T R L u2 ud eL id VT 1 VT 2 VT 3 ud uaubuc id Owt Owt q 图三相半波可控整流电路 共阴极接法阻感负载时的 电路及a=60，电流断续时 的波形 ) 2 0( p 电流连续 acaba uuuVT0 6 5 6 1 p p +到 bcbab uuuVT0 2 3 6 5 2 p p + 到 cbcac uuuVT0 6 13 2 3 3 p p + 到 电压 输出晶闸管端电压 元件

53、导通 间时 321VTVTVT uuu a b c T R L u2 ud eL id VT1 VT2 VT3 ud uaubuc id uac uab uac O wt Owt Owt uVT 1 界状态为电流连续与断续的临 3 2p q 3.数量关系：电流连续时 3 2 6 5 6 sin2 2 p p w p w q +TttUud输出电压瞬时值： dddVT III 3 1 2 级绕组电流平均值为：通过晶闸管，变压器次 p ww p p p cos17. 1cos 2 63 )(sin2 3 2 1 22 6 5 6 2 UUttdUU + + d 输出电压平均值： 3 d VT I

54、I为：通过晶闸管电流有效值 22 6,6UUUUSCR DMRM 承受的峰值电压： 2 0 p 移相范围： 图3-15三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1电阻负载2电感负载3电阻电感负载 0306090120150 0.4 0.8 1.2 1.17 3 2 1 /( ) Ud/U2 3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 一一.工作规律及触发方式工作规律及触发方式 图3-17三相桥式 全控整流电路原理图 1.主电路： 由两组桥臂构成： 共阴极组共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1，VT3，VT5) 共阳极组共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4，VT6，VT2)

55、 通过对两组桥臂晶闸管的有序控制，可构成对负载供电的6条 整流回路。每一整流回路中含有2只晶闸管，1只为共阴极组的 某相元件，另一只则应为共阳极组的另一相元件。 各整流回路的交流电源电压为两相元件所在相间的线电压，等 值电路和单相半波可控整流电路相同。6条整流回路的构成如下 时段IIIIIIIVVVI 共阴极组中 导通晶闸管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共阳极组中 导通晶闸管 VT6VT2VT2VT4VT4VT6 整流输出 电压ud uabuacubcubaucaucb b a c T n R ia id ud VT 1VT3VT5 VT 4VT6VT2d2 d1 2.触发方式： 按

56、VTVT1 1-VT-VT2 2-VT-VT3 3-VT-VT4 4-VT-VT5 5-VT-VT6 6的顺序，相位依次差60。 共阴极组VTVT1 1、VTVT3 3、VTVT5 5的脉冲依次差120，共阳极组VTVT4 4、VTVT6 6、VTVT2 2也依次差120。 同一相的上下两个桥臂，即VTVT1 1与与VTVT4 4，VTVT3 3与与VTVT6 6，VTVT5 5与与VTVT2 2，脉冲相差180。 需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲。 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发；另一种是双窄脉冲触发。 宽脉冲触发方式：触发脉冲的宽度大于60,一般取为80 120。因为相邻编号两元件的

57、自然换相点间的时间间隔为60，所以触发某一号元件时，前一号元件 的触发脉冲尚未结束。这样，就可以保证各整流回路中两个晶闸管元件 同时具有触发脉冲，并具有足够的脉冲宽度。 双窄脉冲触发方式：顺序触发某一号元件的同时，为其前一号元件再补发一个触发脉冲， 以保证整流回路两元件同时具有触发脉冲。这种触发方式每一晶闸管在 一个周期内有两个时间间隔为60的脉冲，故称为双窄脉冲触发方式。 二二.电阻负载电阻负载 电阻负载电阻负载a=0=0 时的波形时的波形 1.主电路 2.工作过程及波形分析 自然换相点自然换相点： 在相电压波形图上，由相电压交点确定了6只晶闸管的自然换相点。 在线电压波形图上，由线电压正半

58、波交点也可以确定6条整流回路中编号 与其序号相同的晶闸管的自然换相点。 ) 3 0( p 电流连续 电压 输出 电位 共阳极端 电位 共阴极端 共阳共阴 导通元件 间时 21dd uu abba uuuVTVT 61 26 p p +到 acca uuuVTVT 21 6 5 2 p p +到 bccb uuuVTVT 23 6 7 6 5 p p +到 baab uuuVTVT 43 2 3 6 7 p p +到 caac uuuVTVT 45 6 11 2 3 p p +到 cbbc uuuVTVT 65 6 13 6 11 p p +到 u2 ud1 ud2 u2L ud uabuac

59、uabuacubcubaucaucbuabuac uaucub wt1 Owt Owt Owt Owt =0 iVT 1 uVT 1 uabuacubcubaucaucbuabuac b a c T n R ia id ud VT1VT3VT5 VT4VT6VT2d2 d1 电阻负载电阻负载a=30=30 时的波形时的波形 电阻负载电阻负载a=60=60 时的波形时的波形 =60 ud1 ud2 ud uacuac uab uaubuc O wt wt1 O wt O wt uVT 1 uacubcubaucaucbuabuacuab IIIIIIIVVIV ud1 ud2 =30 ia Ow

60、t Owt Owt Owt ud uabuac uaubuc wt1 uabuacubcubaucaucbuabuac uVT 1 uabuacubcubaucaucbuabuac 电阻负载电阻负载a=90=90 时的波形时的波形 对导通的整流回路而言，当交流电源电压过零时，负载电流为零，整流 回路的晶闸管自然关断。电路出现 6只晶闸管全为阻断工作状态。 ) 3 2 3 ( p p 电流断续 电压 输出 电位 共阳极端 电位 共阴极端 共阳共阴 导通元件 间时 21dd uu abba uuuVTVT 61 6 5 6 p p 到+ acca uuuVTVT 21 6 7 2 p p 到+ b