武大电力电子C21-2

1、2021-10-151电力电子技术电力电子技术第第2章章 整流电路整流电路2.12.22目目 录录 引言引言2.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 2.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 2.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 2.2 2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电

2、路3 引引 言言整流电路整流电路：将交流电变为直流电。将交流电变为直流电。分类：分类：按组成的器件可分为按组成的器件可分为不可控、半控、全控不可控、半控、全控三种三种按电路结构可分为按电路结构可分为桥式电路桥式电路和和零式电路零式电路按交流输入相数分为按交流输入相数分为单相单相电路和电路和多相多相电路电路按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为为单拍电路单拍电路和和双拍电路双拍电路42.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路v交流侧接单相电源交流侧接单相电源v重点注意：工作原理（波形分析）、重点注意：工作原理（波形分析）、定量计算、不同负载的

3、影响。定量计算、不同负载的影响。TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)00图2-1 单相半波可控整流电路及波形2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路1. 带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况Single Phase Half Wave Controlled Rectifier变压器T起变换电压和隔离的作用电阻负载的特点电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同 5几个概念的解释：几个概念的解释：（1）ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称“半波半波”整流。（2） 采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相

4、半波可控整流单相半波可控整流电路。（3）ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波单脉波整流电路。2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路6几个重要概念：几个重要概念：（1）触发延迟角：）触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。（2）导通角）导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为，用表示。2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路7基本数量关系基本数量关系 直流输出电压平均值为直流输出电压平均值为 （2-1） VT的的 移相范围为移相范围为180 说明：这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流说明：

5、这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为输出电压大小的方式称为相位控制方式相位控制方式，简称，简称相相控控方式。方式。2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路82. 带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况阻感负载的特点阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + + 图2-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形2.1.1 2.1.1 单相半

6、波可控整流电路单相半波可控整流电路9电力电子电路的一种基本分析方法电力电子电路的一种基本分析方法 通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路分段线性电路，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2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路10 初始条件：初始条件：t= ，id=0。求解式（求解式（2-2）并将初始条件代入可得并将初始条件代入可得 其中其中 当当t=+ 时，时，id=0，代入式（代入式（2-3）并整）并整理得理得 tURitiLsin2dd2dd)sin(2)s

7、in(22)(2dtZUeZUitLR22)( LRZRLarctan)sin()sin(tanea)b)VTRLVTRLu2u2图2-3 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 （2-3）（2-2）（2-4）2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路11负载阻抗角负载阻抗角 、触发角触发角a、晶闸管导通角的关系晶闸管导通角的关系若若 为定值为定值，a 越大，在越大，在u2正半周正半周L储能越少，储能越少，维持导电的能力就越弱，维持导电的能力就越弱，越小越小若若a为定值，为定值， 越大，则越大，则L贮能越多，贮能越多，越大；越

8、大；且且 越大，在越大，在u2负半周负半周L维持晶闸管导通的维持晶闸管导通的时间就越接近晶闸管在时间就越接近晶闸管在u2正半周导通的时间，正半周导通的时间，ud中负的部分越接近正的部分，平均值中负的部分越接近正的部分，平均值Ud越越接近零，输出的直流电流平均值也越小。接近零，输出的直流电流平均值也越小。 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路122.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路为避免为避免Ud太小，在整流电路的太小，在整流电路的负载两端并联负载两端并联续流二极管。续流二极管。a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTi

9、VTIdIdt1ttttttOOOOOO-+b)c)d)e)f)g)iVDRiVDR图2-4 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形 当当u2过零变负时，过零变负时，VDR导通，导通，ud为零。此时为负的为零。此时为负的u2通过通过VDR向向VT施加反压使其关断，施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流储存的能量保证了电流id在在L-R-VDR回路中流通，此过程回路中流通，此过程通常称为续流。续流期间通常称为续流。续流期间ud为为0，ud中不再出现负的部分中不再出现负的部分.13数量关系数量关系 若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有 ddVT2IId2dVT2)(21ItdII2.1

10、.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO-+b)c)d)e)f)g)iVDRiVDRddVD2RIId22dVD2)(21RItdII14 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。2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路152.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单

11、相桥式全控整流电路1. 带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况工作原理及波形分析工作原理及波形分析 VT1和和VT4组成一对桥臂，在组成一对桥臂，在u2正半周承受电压正半周承受电压u2，得到触得到触发脉冲即导通，当发脉冲即导通，当u2过零时关过零时关断断VT2和和VT3组成另一对桥臂，组成另一对桥臂，在在u2正半周承受电压正半周承受电压-u2，得到得到触发脉冲即导通，当触发脉冲即导通，当u2过零时过零时关断关断RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidttt000i2udidb)c)d)ud(id)uVT1,4图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形162.1.2 2.1

12、.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 数量关系数量关系 （2-9）a 角的移相范围为角的移相范围为180 。 （2-10） （2-11） 2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUU2cos19 . 02cos12222ddRURURUI2cos145.0212ddVTRUII172.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 （2-14）不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIII21VT2sin212)(d)sin2(2122

13、2VTRUttRUI（2-12）(2-13）182.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路2. 带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 为便于讨论，假设电路已工作于稳为便于讨论，假设电路已工作于稳态，态，id的平均值不变。的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流假设负载电感很大，负载电流id连连续且波形近似为一水平线续且波形近似为一水平线 u2过零变负时，由于电感的作过零变负时，由于电感的作用晶闸管用晶闸管VT1和和VT4中仍流过电中仍流过电流流id，并不关断并不关断至至t=+ 时刻，给时刻，给VT2和和VT3加加触发脉冲，因触发脉冲，因VT2和和VT3本已承本已承受正

14、电压，故两管导通受正电压，故两管导通TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4图2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 192.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 VT2和和VT3导通后，导通后，u2通过通过VT2和和VT3分别向分别向VT1和和VT4施加反压使施加反压使VT1和和VT4关断，流过关断，流过VT1和和VT4的电流迅速转移到的电流迅速转移到VT2和和VT3上，此上，此过程称过程称换相换相，亦称，亦称换流换流 （2-15） 晶闸管移相

15、范围为晶闸管移相范围为90 。cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU20 晶闸管承受的最大正反向电压均为晶闸管承受的最大正反向电压均为u2的峰值。的峰值。 晶闸管导通角晶闸管导通角与与a无关，均为无关，均为180 ddT21IIddT707. 021III2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2的波形为正负各的波形为正负各180 的矩形的矩形波，其相位由波，其相位由a角决定，有效值角决定，有效值I2=Id。流过晶闸管电流的平均值和有效值分别为：流过晶闸管电流的平均值和有效值分别为：212.1.2 2.1.2 单

16、相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路3. 带反电动势负载时的工作情况带反电动势负载时的工作情况 在|u2|E时，才有 晶闸管承受正电压， 有导通的可能导通之后，ud=u2， ， 直至|u2|=E，id即降至0使 得晶闸管关断，此后ud=E与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角。 （2-16） 在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。a)b)REidudidOEudtIdOt图2-7 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 REuidd212sinUE222.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路如图图2-7b所示id波形在一周期内

17、有部分时间为0的情况，称为电流断续电流断续。与此对应，若id波形不出现为0的点的情况，称为电流连续电流连续。当时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当 t= 时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为 。 负载为直流电动机时，如果出现电流断续则电动机的机械特性将很软。 232.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延

18、长晶闸管导通的时间晶闸管导通的时间这时整流电压这时整流电压ud的波形和负载电流的波形和负载电流id的波形与电感的波形与电感负载电流连续时的波形相同，负载电流连续时的波形相同，ud的计算公式亦一的计算公式亦一样样24为保证电流连续所需的电感量为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出可由下式求出 Oud0Eidtt =图2-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况dmin23dmin21087. 222IUIUL（2-17）2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路252.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 2.1.3

19、单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路图2-9 单相全波可控整流电路及波形a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOtt 单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流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输入端看均是基本一致的262.1.3 2.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路两者的区别两者的区别 （1）单相全波中变压器结构较复杂，绕组及铁芯对铜、）单相全波中变压器结构较复杂，绕组及铁芯对铜、铁等材料的消耗多铁等材料的消耗多 （2）单相全波只用）单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少个晶闸管，比单相全控桥少2个，相个，相应地，门极驱动电路也少

20、应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电个；但是晶闸管承受的最大电压为压为 ，是单相全控桥的，是单相全控桥的2倍倍 （3）单相全波导电回路只含）单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少个晶闸管，比单相桥少1个，个，因而管压降也少因而管压降也少1个个从上述（从上述（2）、（）、（3）考虑，单相全波电路有利于在低输）考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用。出电压的场合应用。222U272.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相全控桥中，每个导单相全控桥中，每个导电回路中有电回路中有2个晶闸管，个晶闸管，为了对每个导电回路进为了对每个导电回路进行控制，只

21、需行控制，只需1个晶闸管个晶闸管就可以了，另就可以了，另1个晶闸管个晶闸管可以用二极管代替，从可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整即成为单相桥式半控整流 电 路 （ 先 不 考 虑流 电 路 （ 先 不 考 虑VDR）。）。a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdtttttttiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 图2-10 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282.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路半控电路与全控电路在

22、电阻负载时的工作情况相同半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同单相半控桥带阻感负载的情况单相半控桥带阻感负载的情况 假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在在u2正半周，触发角正半周，触发角a处给晶闸管处给晶闸管VT1加触发脉冲，加触发脉冲，u2经经VT1和和VD4向负载供电向负载供电 u2过零变负时，因电感作用使电流连续，过零变负时，因电感作用使电流连续，VT1继续导通。继续导通。但因但因a点电位低于点电位低于b点电位，使得电流从点电位，使得电流从VD4转移至转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由关断，电流不再流经变压器二次绕

23、组，而是由VT1和和VD2续流续流在在u2负半周触发角负半周触发角a 时刻触发时刻触发VT3，VT3导通，则向导通，则向VT1加反压使之关断，加反压使之关断，u2经经VT3和和VD2向负载供电。向负载供电。u2过零变过零变正时，正时，VD4导通，导通，VD2关断。关断。VT3和和VD4续流，续流，ud又为零又为零292.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 续流二极管的作用续流二极管的作用若无续流二极管，则当若无续流二极管，则当a 突然增大至突然增大至180 或触发脉冲或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流

24、导通的情况，这使轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为正弦，另外半周期ud为零，其平均值保持恒定，为零，其平均值保持恒定，称为失控称为失控有续流二极管有续流二极管VDR时，续流过程由时，续流过程由VDR完成，晶闸管完成，晶闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时，续流期间导电回路中只有一个管压的现象。同时，续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗降，有利于降低损耗302.1.4 2.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路的另一种接法 相当于

25、把图图2-4a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现图2-11 单相桥式半控整流电路的另一接法负载Tu2VD3VD4VT1VT2312.2 2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 v负载容量较大，或要求直流电压负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时用。脉动较小、易滤波时用。v基本的是三相半波可控整流电路，基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广三相桥式全控整流电路应用最广 。2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 1. 电阻负载电阻负载电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三

26、角形避免3次谐波流入电网三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起共阴极接法 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt图2-12 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 322.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压 一周期中，一周期中，在 t1 t2期间，VD1

27、导通，ud=ua 在 t2 t3期间， VD2导通，ud=ub 在 t3 t4期间，VD3导通，ud=uc二极管换相时刻为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触发角a的起点，即a =0 332.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a =0 时的工作原理分析时的工作原理分析(波形图）波形图）变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量晶闸管的电压波形，由3段组成：第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电压第3段，

28、在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化342.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 =30 时的波形时的波形 负载电流处于连续和断续之间的临界状态 =30u2uaubucOtOtOtOtOtuGuduabuact1iVT1uVT1uac图2-13 三相半波可控整流电路，电阻负载， =30时的波形 30 的情况的情况特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120 tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1图2-14 三相半波可控整流电路，电阻负载， =60时的波形 电阻负载时角的移相范围为

29、150352.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算 （1）a30 时，负载电流连续时，负载电流连续，有 当a=0时，Ud最大，为 。 （2）a30 时，负载电流断续时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有： cos17. 1cos263)(sin2321226562dUUttdUU2d0d17. 1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dUttdUU（2-18）(2-19)362.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示

30、。负载电流平均值为 （2-20） 晶闸管承受的最大反向电压，由图2-13e不难看出为变压器二次线电压峰值，即 （2-20）由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即 RUIdd2FM2UU222RM45. 2632UUUU372.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2. 阻感负载阻感负载特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直a30时：整流电压波形与电阻负载时相同a 30时（如a=60时的波形如图2-16所示）u2过零时，VT

31、1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断ud波形中出现负的部分阻感负载时的移相范围为90382.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 数量关系数量关系Ud/U2与a 成余弦关系，如图2-15中的曲线2所示。如果负载中的电感量不是很大，则当a30 后，ud中负的部分减少， Ud略为增加，Ud/U2与a的关系将介于曲线1和2之间变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 （2-23）晶闸管的额定电流为 （2-24）晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值 ddVT2577. 031IIIIdVTVT(AV)368. 05

32、7. 1III2RMFM45. 2UUU（2-25）392.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 图图2-16中中id波形有一定波形有一定的脉动，但为简化分的脉动，但为简化分析及定量计算，可将析及定量计算，可将id近似为一条水平线近似为一条水平线三相半波的主要缺点三相半波的主要缺点在于其变压器二次电在于其变压器二次电流中含有直流分量，流中含有直流分量，为此其应用较少为此其应用较少abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT1图2-16 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及 =60时的波

33、形动画演示402.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路应用最为广泛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）bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1图2-17 三相桥式全控整流电路原理图编号：1、3、5，4、6、2 412.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1. 带电阻负载时的工作情况带电阻负载时的工作情况a =0 时的情况时的情况假设将电路中的晶闸管换作二假设将电路中的晶闸管换作二极管进行分析极管进行分析对于共阴极阻的对于共

34、阴极阻的3个晶闸管，阳个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个极所接交流电压值最大的一个导通导通对于共阳极组的对于共阳极组的3个晶闸管，阴个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通说负得最多）的导通任意时刻共阳极组和共阴极组任意时刻共阳极组和共阴极组中各有中各有1个晶闸管处于导通状态个晶闸管处于导通状态u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =0时的波形 422.2

35、.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路从相电压波形看从相电压波形看，共阴极组晶闸管导通时，ud1为相电压的正包络线，共阳极组导通时，ud2为相电压的负包络线，ud=ud1 - ud2是两者的差值，为线电压在正半周的包络线直接直接从线电压波形看从线电压波形看， ud为线电压中最大的一个，因此ud波形为线电压的包络线 时 段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb

36、表表2-1 三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载 =0 时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况432.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路的特点三相桥式全控整流电路的特点（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组管同时通形成供电回路，其中共阴极组 和共阳极组各和共阳极组各1，且不能为同，且不能为同1相器件相器件.（2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求：按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差的顺序，相位依次差60 共阴极组共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差的脉冲依次差120 ，共阳，共阳极组极组VT

37、4、VT6、VT2也依次差也依次差120 同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差脉冲相差180 442.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 （3）ud一周期脉动一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，次，每次脉动的波形都一样， 故该电路为故该电路为6脉波脉波整流电路整流电路 （4）需保证同时导通的）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲 可采用两种方法：一种是可采用两种方法：一种是宽脉冲触发宽脉冲触发 另一种是另一种是双脉冲触发双脉冲触发（常用）（常用） （5）晶闸管承受最大正、反向电压为）

38、晶闸管承受最大正、反向电压为线电压的峰值。线电压的峰值。452.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路a=30 时的工作情况时的工作情况(波形图）波形图）区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了区别在于：晶闸管起始导通时刻推迟了30 ，组成，组成ud的每一段线电压因此推迟的每一段线电压因此推迟30 从从 t1开始把一周期等分为开始把一周期等分为6段，段，ud波形仍由波形仍由6段线电段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规律的规律变压器二次侧电流变压器二次侧电流ia波形的特点：在波形的特点：在VT1处于通态处于通态的的120 期

39、间，期间，ia为正，为正，ia波形的形状与同时段的波形的形状与同时段的ud波波形相同，在形相同，在VT4处于通态的处于通态的120 期间，期间，ia波形的形状波形的形状也与同时段的也与同时段的ud波形相同，但为负值。波形相同，但为负值。462.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 a=60 时工作时工作情况情况 ud波形中每波形中每段线电压的段线电压的波形继续后波形继续后移，移，ud平均平均值继续降低。值继续降低。a=60 时时ud出出现为零的点。现为零的点。 = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1

40、OtOtuVT1图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =60时的波形 472.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路当当a60 时，如时，如a=90 时时电阻负载情况下的工作波形如电阻负载情况下的工作波形如图图2-21所示所示：ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1图图2-21 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载a =90 时的时的波形波形 482.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路小结小结当当a60 时，时，ud波形均连续，对于

41、电阻负波形均连续，对于电阻负载，载，id波形与波形与ud波形形状一样，也连续；波形形状一样，也连续；当当a60 时，时，ud波形每波形每60 中有一段为零，中有一段为零，ud波形不能出现负值；波形不能出现负值；带电阻负载时三相桥式全控整流电路带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角角的移相范围是的移相范围是120 。动画演示492.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路2阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况a60 时时ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样区别在于：区别在于：由于负载不同，同样的整流

42、输出电压加到负载上，得到的负载电流得到的负载电流id波形不同波形不同。阻感负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。近似为一条水平线。502.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路ud1u2ud2u2LudidtOtOtOtOua = 0ubuct1uabuacubcubaucaucbuabuac iVT1ud1 = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuactOtOtOtOidiat1uaubuc图2-22 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =0时的波形图2-

43、23 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =30时的波形512.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路a 60 时时阻感负载时的工作情阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，况与电阻负载时不同，电阻负载时电阻负载时ud波形不波形不会出现负的部分，而会出现负的部分，而阻感负载时，由于电阻感负载时，由于电感感L的作用，的作用，ud波形会波形会出现负的部分出现负的部分带阻感负载时，三相带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的桥式全控整流电路的a 角移相范围为角移相范围为90 = 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuactOtOtOubucuat1

44、uVT1图2-24 三相桥式整流电路带阻感负载， =90时的波形 522.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3定量分析定量分析当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a60 时）的平均值为：时）的平均值为： 带电阻负载且带电阻负载且a 60 时，整流电压平均值为：时，整流电压平均值为： 输出电流平均值为输出电流平均值为 ：Id=Ud /Rcos34. 2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134. 2)(sin63232dUttdUU（2-26）（2-27）532.2.22.2.2三相桥式全控整流

45、电路三相桥式全控整流电路当整流变压器为图当整流变压器为图2-17中所示采用星形接法，带阻感负载时，中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，为正负半周各宽中所示，为正负半周各宽120 、前沿相差、前沿相差180 的矩形波，其有效值为：的矩形波，其有效值为： （2-28）晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。三相桥式全控整流电路接三相桥式全控整流电路接反电势阻感负载反电势阻感负载时时，在负载电感足，在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性够大足以使负载电流连续的情

46、况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：为： （2-29） 式中式中R和和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。分别为负载中的电阻值和反电动势的值。ddddIIIII816. 03232)(3221222REUIdd54图图2-1 2-1 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)0055图图2-2 2-2 带阻感负载的单相半波电路及其

47、波形带阻感负载的单相半波电路及其波形 a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +56图图2-3 2-3 单相半波可控整流电路的分段线性等效电路单相半波可控整流电路的分段线性等效电路a)b)VTRLVTRLu2u2VT处于关断状态VT处于导通状态57图图2-4 2-4 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形 a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO - +b)c)d)e)f)g)iVDRiVDR58图图2-5 2-5

48、单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形RTu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidttt000i2udidb)c)d)ud(id)uVT1,459图图2-6 2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,460图图2-7 2-7 单相桥式全控整流电路接反电动势单相桥式全控整流电路接反电动势电阻电阻负载时的电路及波形负载时的电路及波形a)b)REidudidOE

49、udtIdOt61图图2-8 2-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况波电抗器，电流连续的临界情况 Oud0Eidtt =62图2-9 单相全波可控整流电路及波形 a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOtt63图图2-10 2-10 单单相桥式半控相桥式半控整流电路，整流电路，有续流二极有续流二极管，阻感负管，阻感负载时的电路载时的电路及波形及波形a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdttttttt iVT1iVD4iVT2i

50、VD3iVDR64图图2-11 2-11 单相桥式半控整流电路的另一接法单相桥式半控整流电路的另一接法 负载Tu2VD3VD4VT1VT265图图2-122-12三相半波三相半波可控整流可控整流电路共阴电路共阴极接法电极接法电阻负载时阻负载时的电路及的电路及 =0=0 时的时的波形波形 a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1tttttug1ug2ug3ug166图图2-13 2-13 三相半波三相半波可控整流可控整流电路，电路，时时的波形的波形 =30u2uaubucOtOtOtOtOtuGu

51、duabuact1iVT1uVT1uac67图图2-14 2-14 三相半波可控整流电路，三相半波可控整流电路，时的波形时的波形 tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT168图图2-15 2-15 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路U Ud d/U/U2 2与与的关系的关系 03060901201500.40.81.21.17321/( )Ud/U269图图2-162-16三相半波可控三相半波可控整流电路，整流电路，时的电时的电路及路及时时的波形的波形 abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOtOtOtOtOtOtuVT170图图2-17 2-17 三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路原