第3章可控整流电路分析与实践1

1、知识目标 了解单相半波可控整流电路基本结构与工作原理，熟悉不同负载条件下电路电压、电流输出特性及其相关电量参数计算； 熟悉单相桥式可控整流电路结构与工作原理，掌握电阻性负载和电感性负载时电路各电量输出特性及数据计算，同时掌握单相桥式半控整流电路特性； 熟悉三相半波可控整流电路结构与工作原理，掌握电路在不同触发角时电压、电流输出波形特点，同时也要掌握三相半波电路在不同负载下各个电量参数特性； 熟悉三相桥式全控整流电路结构与工作原理，掌握在不同负载与不同触发角时电路输出特性； 了解变压器漏抗对整流电路的影响因素，掌握如何消除漏抗影响的方法。技能目标 能独立完成单相半波可控整流电路的元器件选型与相关

2、参数计算，会根据测试要求完成各电量测试； 能独立完成单相桥式可控整流电路构建，利用示波器和万用表实现对电路在不同负载条件下电压、电流波形的测试与数据记录； 根据三相半波与三相桥式全控整流电路结构与工作原理，自行构建相关电路，利用测试设备完成对电路各项特性的测试。本章学习目标第3章 可控整流电路分析与实践第3章 可控整流电路分析与实践1 1）按照输入交流电源的相数）按照输入交流电源的相数: :-单相、三相和多相整流电路；单相、三相和多相整流电路；2 2）根据整流电路的结构形式）根据整流电路的结构形式: :-半波、全波和桥式整流电路等类型。半波、全波和桥式整流电路等类型。可控整流电路根据负载的不同

3、可分为电阻性可控整流电路根据负载的不同可分为电阻性负载、电感性负载和反电动势三种。负载、电感性负载和反电动势三种。电阻性负载的种类：电炉、电焊机及白帜灯。电阻性负载的种类：电炉、电焊机及白帜灯。3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1）控制角）控制角(或移相角或移相角) -晶闸管开始受正压到触发脉冲出现为止对应的电角度。晶闸管开始受正压到触发脉冲出现为止对应的电角度。1 1、电路图与原理、电路图与原理tUusin222一、单相半波一、单相半波电阻性负载电阻性负载可控整流电路可控整流电路2u1uTuVTRdudiTRGu2iTit 2u2uGut 0601t002u060 2

4、t22 2）导通角）导通角-晶闸管在一个周期内导通的电角度。晶闸管在一个周期内导通的电角度。图图3.1.1 单相半波可控整流电阻负载电路及波形单相半波可控整流电阻负载电路及波形 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1、电路图与原理、电路图与原理1）00 t t 1 =2u1uTuVTRdudiTR2iTiud=0 ，uT= u2du2u0602uTut t 1t2t 00221t2tGut 0VT阳极受正压但G极没有正脉冲，VT关断。图图3.1.1 单相半波可控单相半波可控整流电阻负载电路及波形整流电阻负载电路及波形 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路

5、1 1、电路图与原理、电路图与原理2） t 1 = t 1800ud= u2， uT= 0VT阳极受正压在 t 1 时时G极有正脉冲，VT导通。du2u0602uTut t 1t2t 00221t2tGut 02u1uTuVTRdudiTR2iTi图图3.1.1 单相半波可控整流单相半波可控整流电阻负载电路及波形电阻负载电路及波形 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1、电路图与原理、电路图与原理3 3）1801800 0 t t 3600ud=0，uT= u2导通的VT在1800处阳极电处阳极电压压下降到0，VT恢复阻断。2u1uTuVTRdudiTR2iTidu2u0

6、602uTut t 1t2t 00221t2tGut 0图图3.1.1 单相半波可控单相半波可控整流电阻负载电路及波形整流电阻负载电路及波形 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1、电路图与原理、电路图与原理4 4）3603600 0 t t t t 2 2= =3600+ ud=0 ， uT= u2导通的VT一过3600处阳极受正压，但G极没有正脉冲，VT关断。2u1uTuVTRdudiTR2iTidu2u0602uTut t 1t2t 00221t2tGut 0图图3.1.1 单相半波可控整单相半波可控整流电阻负载电路及波形流电阻负载电路及波形 3.13.1单相半波可

7、控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.1 单相半波可控整流电阻负载电路及波形单相半波可控整流电阻负载电路及波形 1 1、电路图与原理、电路图与原理2u1uTuVTRdudiTRGu2iTi3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 控制角控制角(即改变触发时刻即改变触发时刻)变，输出电压变，输出电压平均值变，达到相控整流的目的。平均值变，达到相控整流的目的。 2 2、电阻性负载时参数计算：、电阻性负载时参数计算：（1 1）整流输出电压平均值：）整流输出电压平均值：2cos1U45. 02cos1U2) t(tdsinU221U222d 移相范围移相范围-整流输出电压整流输出电压

8、Ud的平的平均值从最大值变化到零时，控制角均值从最大值变化到零时，控制角的变化范围。的变化范围。移相控制方式移相控制方式-通过控制触发脉冲的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。相位来控制直流输出电压大小的方式。图图3.1.1 单相半波可单相半波可控整流波形图控整流波形图 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2、电阻性负载时参数计算、电阻性负载时参数计算图图3.1.1 单相半波单相半波可控整流波形图可控整流波形图 242sin)()sin2(21222 UtdtUU（2 2）整流输出电压的有效值：）整流输出电压的有效值： （3）输出电流的平均值）输出电流的平均值

9、Id ：RUI RUIdd （4）输出电流的有效值）输出电流的有效值I：（5）晶闸管电流平均值）晶闸管电流平均值IdT ：ddTII（6）晶闸管电流有效值）晶闸管电流有效值IT ：IIT3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2 2、电阻性负载时参数计算、电阻性负载时参数计算图图3.1.1 单相半波可控单相半波可控 整流原理整流原理越大，相控整流输出电压越低，功率因数越小。越大，相控整流输出电压越低，功率因数越小。（9 9）电路的功率因数：）电路的功率因数： 242sinUUIUUISPcos22（7 7）电流的波形系数）电流的波形系数K Kf f ： )cos1(2)(22si

10、n2cos12242sin dfIIK越大，越大，Kf 越大。越大。 （8 8）管子承受的最大电压：）管子承受的最大电压：22UUTM 电感线圈是储能元件电感线圈是储能元件, ,当电流流过线圈时当电流流过线圈时, ,该线圈就储存该线圈就储存能量能量, ,流过的电流越大，线圈储存的磁场能量也越大。当流过的电流越大，线圈储存的磁场能量也越大。当i id d 减小时，电感线圈将所储存的磁场能量释放出来，去维持原减小时，电感线圈将所储存的磁场能量释放出来，去维持原有的电流方向和大小。故流过电感中的电流是不能突变的。有的电流方向和大小。故流过电感中的电流是不能突变的。当流过电感线圈的电流变化时，电感两端

11、产生感应电动势。当流过电感线圈的电流变化时，电感两端产生感应电动势。dtdiLuddL 其方向总是与阻碍电流的变换方向相同。其方向总是与阻碍电流的变换方向相同。3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 二、电感性负载电路二、电感性负载电路diLu增大L储能diLu减少L反极性放能3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 二、电感性负载电路二、电感性负载电路图图3.1.2 感性负载单相半波可控整流电路及其波形感性负载单相半波可控整流电路及其波形1 1、电路与工作原理、电路与工作原理2u1uTuVTRduTiTRLLudiGu2iRut 2u2uGut 0601t002u0

12、60 2t24t5t3t3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.2 感性负载单相半感性负载单相半波可控整流电路及其波形波可控整流电路及其波形1 1、电路与工作原理、电路与工作原理1） t 1= t t 2 ud= u2， uT= 02u1uTuVTRduTiTRLLudi2iL储能du2u0602uTut t 1t00221t2tGut 02t4t5t3t3tVT阳极受正压在 t 1时时G极有正脉冲，VT导通。id增大，L储能。3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.2 感性负载单相半波感性负载单相半波可控整流电路及其波形可控整流电路及其波形

13、1 1、电路与工作原理、电路与工作原理2） t 2 t 1800 ud= u2， uT= 02u1uTuVTRduTiTRLLudi2iL反极性放能i d减少，L反极性放能，VT阳极仍受正压，VT保持导通。du2u0602uTut t 1t00221t2tGut 02t4t5t3t3t3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.2 感性负载单相半波感性负载单相半波可控整流电路及其波形可控整流电路及其波形1 1、电路与工作原理、电路与工作原理3） 1800 t t4 ud= u2， uT= 0L继续反极性放能，uL的作用使VT阳极仍受正压，VT保持导通。2u1uTuVTRd

14、uTiTRLLudi2iL反极性放能du2u0602uTut t 1t00221t2tGut 02t4t5t3t3t3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.2 感性负载单相半波感性负载单相半波可控整流电路及其波形可控整流电路及其波形1 1、电路与工作原理、电路与工作原理4） t4 t 3600i d减少到0，L放能结束。u2作用使VT阳极受反压，VT恢复阻断。du2u0602uTut t 1t00221t2tGut 02t4t5t3t3tud=0，uT= u22u1uTuVTRduTiTRLLudi2i3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3.1.

15、2 感性负载单相半波感性负载单相半波可控整流电路及其波形可控整流电路及其波形1 1、电路与工作原理、电路与工作原理5） 3600 t t5u2作用使VT阳极受正压，VT保持阻断。ud=0，uT= u2du2u0602uTut t 1t00221t2tGut 02t4t5t3t3t2u1uTuVTRduTiTRLLudi2i3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 二二 、电感性负载电路、电感性负载电路 （LLR R ）u20导通管duTuu20无0u2无0u2无0u2u20du2u0602uTut t 001t5t1t2VTVTVT2t4t5t23t4t2t3.13.1单相半波可控

16、整流电路单相半波可控整流电路 三、大电感性负载并联续流二极管三、大电感性负载并联续流二极管1、电路及原理、电路及原理2u1uTu VTR duTiTRL LudiGu2iVDDi续流二极管的作用续流二极管的作用-避免输出电压避免输出电压ud出现出现负波形，以提高输出平均负波形，以提高输出平均电压电压Ud 。3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1、电路及原理、电路及原理2u1uTu VTR duTiTRL LudiGu2iVDDi3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 1 1、电路及原理、电路及原理注意：大电感负载注意：大电感负载时，负载电流波形时，负载电流波

17、形近似一条平行直线，近似一条平行直线，其大小为其大小为I Id 2u1uTu VTR duTiTRL LudiGu2iVDDi3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 2. 大电感性负载并续流管时参数计算大电感性负载并续流管时参数计算（1 1）整流输出电压平均值：）整流输出电压平均值：2cos1U45.0)t(tdsinU221U22d （2 2）输出电流的平均值）输出电流的平均值I Id d ：RUIdd （3 3）晶闸管的电流平均值）晶闸管的电流平均值: :ddTdTIII22 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 （7 7）管子承受的最大电压：）管子承受的最大

18、电压： 2.大电感性负载并续流管时参数计算（续）大电感性负载并续流管时参数计算（续）（4 4）续流管的电流平均值：）续流管的电流平均值：（5 5）晶闸管的电流有效值：）晶闸管的电流有效值： 2DMTMU2UU ddDdDIII22 ddDDIII 22 ddTTIII22 （6 6）续流管的电流有效值：）续流管的电流有效值：3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 优点：优点： 线路简单，调整方便；线路简单，调整方便；缺点：缺点： （1）输出电压脉动大，负载电流脉动大（电阻性负载时）。）输出电压脉动大，负载电流脉动大（电阻性负载时）。 （2）整流变压器次级绕组中存在直流电流分量，）

19、整流变压器次级绕组中存在直流电流分量， 使铁芯磁使铁芯磁化，变压器容量不能充分利用。若不用变压器，则交流回路化，变压器容量不能充分利用。若不用变压器，则交流回路有直流电流，使电网波形畸变引起额外损耗。有直流电流，使电网波形畸变引起额外损耗。应用：应用： 单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场合。单相半波可控整流电路只适于小容量、波形要求不高的场合。单相半波可控整流电路特点：单相半波可控整流电路特点：注意点注意点： 由于电感性负载中的电流不能突变，当晶闸管被触发导由于电感性负载中的电流不能突变，当晶闸管被触发导通后，阳极电流上升较缓慢，故通后，阳极电流上升较缓慢，故电感性负载整流电路

20、电感性负载整流电路要求触要求触发脉冲的宽度要宽些，以免阳极电流尚未升到晶闸管擎住电发脉冲的宽度要宽些，以免阳极电流尚未升到晶闸管擎住电流时，触发脉冲已经消失，从而导致晶闸管无法导通。流时，触发脉冲已经消失，从而导致晶闸管无法导通。 例：如图是中、小型发电机采用的单相半波自励稳压可例：如图是中、小型发电机采用的单相半波自励稳压可控整流电路，当发电机满负载运行时，相电压为控整流电路，当发电机满负载运行时，相电压为220V220V，要，要求的励磁电压为求的励磁电压为40V40V，已知：励磁线圈的电阻为，已知：励磁线圈的电阻为2 2 ，电感，电感量为量为0.1H0.1H。试求：晶闸管及续流管的电流平均

21、值和有效值。试求：晶闸管及续流管的电流平均值和有效值各是多少？晶闸管与续流管可能承受的最大电压各是多少？各是多少？晶闸管与续流管可能承受的最大电压各是多少？并选择晶闸管与续流管的型号？并选择晶闸管与续流管的型号？ 中、小型发电机采用晶闸管自励稳压电路及波形中、小型发电机采用晶闸管自励稳压电路及波形3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 解：先求触发延迟角2145. 02COSUUd192. 012204045. 02cos得:0100则00080100180T000280100180D3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 由于 ，所以为大电感负载，各电量分别计算如

22、下：4 .311 . 05014. 322ddfLwLAARUIddd20240AAIIddT4 . 42036010018036018000000AAIIdT4 . 92036010018036018000000AAIIddD6 .152036010018036018000000AAIIdD6 .172036010018036018000000VVUUUDMTM31222042. 122 3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 根据以上计算选择晶闸管和续流二极管型号VVUUTMTn936624312)32()32(AAIITAVT12957. 14 . 9)25 . 1 (57

23、. 1)25 . 1 ()(取 ,选晶闸管型号为KP10-7VUTn700AIAVT10)(VVUUDMDn936624312) 32() 32( AAIIDAVD228 .1657. 16 .17)25 . 1 (57. 1)25 . 1 ()(取 ,选续流二极管型号为ZP207VUDn700AIAVD20)(3.13.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 （一）电阻性负载（一）电阻性负载图图3.2.1（a) 单相全控桥式整流电单相全控桥式整流电阻性负载电路与工作波形阻性负载电路与工作波形tsinU2u22 1 1、电路及原理、电路

24、及原理一、一、 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路 1Tudi2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VT5tt 2u2uGut 0601t 2t 3t 4t 002u060 41gguu 32gguu 41gguu 3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3.2.1(b) 单相全控桥式整电单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形阻性负载的电路与工作波形1、电路及原理、电路及原理di1Tu2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VTdu2u0602u1Tut t 1t 3t 005t2t24tGut 0060 41gguu 32gguu 41gguu 1） t 1= t 1

25、800VT1 ,VT4通通ud= u2， uT1= 03.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 du2u0602u1Tut t 1t 3t 005t2t24tGut 0060 41gguu 32gguu 41gguu di1Tu2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VT1、电路及原理、电路及原理2） 1800 t t 3 VT1 ,VT4及及VT2,VT3均不通均不通ud= 0 ， uT1= u22图图3.2.1(c) 单相全控桥式整电单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形阻性负载的电路与工作波形3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 du2u0602u1Tut t

26、 1t 3t 005t2t24tGut 0060 41gguu 32gguu 41gguu 1Tudi2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VT1、电路及原理、电路及原理3） t 3 t 3600VT2 ,VT3通通ud= -u2， uT1= u2图图3.2.1(d) 单相全控桥式整电单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形阻性负载的电路与工作波形3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 di1Tu2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VTdu2u0602u1Tut t 1t 3t 005t2t24tGut 0060 41gguu 32gguu 41gguu 1、电路及原理、电路及

27、原理4） 3600 t t 5 VT1 ,VT4及及VT2,VT3均不通均不通ud= 0， uT1= u22图图3.2.1(e) 单相全控桥式整电单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形阻性负载的电路与工作波形3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3.2.1( f ) 单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形单相全控桥式整电阻性负载的电路与工作波形1 1、电路及原理、电路及原理1Tudi2u1uTRRdu1VT3VT2VT4VT导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 3t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2无0VT1 VT4 u2022u无02

28、2u无022u5t2t24t3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2、电阻性负载参数计算：、电阻性负载参数计算：（2 2）整流输出电压的有效值）整流输出电压的有效值=180=180，U Ud d最小最小=0=0, , UdUd最大最大（1 1）整流输出电压的平均值）整流输出电压的平均值 2cos1U9.0)cos1(U2)t(tdsinU21U222d 22sinU)t(d)tsinU2(1U222（一）电阻性负载（一）电阻性负载图图3.2.1(g) 单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t

29、 3t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2无0VT1 VT4 u2022u无022u无022u5t2t24t3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2、电阻性负载参数计算：、电阻性负载参数计算：（3 3）输出电流的平均值）输出电流的平均值RUIdd dRUI （4 4）输出电流的有效值）输出电流的有效值（一）电阻性负载（一）电阻性负载图图3.2.1( h ) 单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形（5 5）流过每个晶闸管平均电流）流过每个晶闸管平均电流ddTII21导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 3t 0

30、0VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2无0VT1 VT4 u2022u无022u无022u5t2t24t3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2、电阻性负载参数计算：、电阻性负载参数计算：（6 6）流过晶闸管的电流有效值）流过晶闸管的电流有效值22sin2)()sin2(21222ddTRUtdtRUI（7 7）变压器二次侧电流有效值）变压器二次侧电流有效值 （一）电阻性负载（一）电阻性负载图图3.2.1( i ) 单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形II2导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 3t 00VT1

31、VT4 u20VT2 VT3-u2u2无0VT1 VT4 u2022u无022u无022u5t2t24t3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2、电阻性负载参数计算（续）：、电阻性负载参数计算（续）：（8 8）电路的功率因数）电路的功率因数22sincos222UUIUIUSP（一）电阻性负载（一）电阻性负载图图3.2.1( j ) 单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形单相全控桥式整电阻性负载电路工作波形导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 3t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2无0VT1 VT4 u2022u无022u无022u5t2t24t

32、3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 、 的移相范围相等，均为的移相范围相等，均为0 0180180；、输出电压平均值、输出电压平均值U Ud是半波整流电路的倍；是半波整流电路的倍；、在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半；、在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减小一半；单相全控桥式电阻性负载整流电路与半波电阻负载整单相全控桥式电阻性负载整流电路与半波电阻负载整流电路比较：流电路比较：（9 9）晶闸管承受的最大电压）晶闸管承受的最大电压 2TMU2U （1010）的移相范围的移相范围0 01801802、电阻性负载参数计算：、电阻性负载参数计算：（一）电阻性负载（

33、一）电阻性负载3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 ( (二）大电感负载二）大电感负载 图图3 3.2.2.2 2（a a） 单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图1、电路与原理：、电路与原理：1Tu di2u1uTRR du1VT3VT2VT4VTLuL1gu4gu2gu3gu1Ti导通管5tt 2u2uGut 0601t 2t 3t 4t 00du1TuVT1 VT4 u202uVT2 VT3-u2u2060 41gguu 32gguu 41gguu VT1 VT4 u20VT1 VT4 VT2 VT3VT2 VT3-u2u2-u2u2

34、u203.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 ( (二）大电感负载二）大电感负载 图图3 3.2.2.2 2（b b） 单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图1、电路与原理：、电路与原理：1Tu di2u1uTRR du1VT3VT2VT4VTLuL1gu4gu2gu3gu1Ti导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 2t 3t 4t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u205tVT2 VT3-u2u2VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u203.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电

35、路 2大电感负载大电感负载参数计算：参数计算：（1 1）整流输出电压的平均值）整流输出电压的平均值cos9 . 0cos22)(sin21222UUttdUUd (0(09090) )（3 3）输出电流的平均值）输出电流的平均值RUIdd （2 2）移相范围）移相范围导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 2t 3t 4t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u205tVT2 VT3-u2u2VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u203.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2大电感负载大电感负载参数计算：参数计算：dddTTIIII

36、2122 (5(5）晶闸管电流的有效值）晶闸管电流的有效值（6 6）晶闸管承受的最大电压）晶闸管承受的最大电压 2TMU2U (7(7）变压器二次电流有效值）变压器二次电流有效值d2II (4(4）晶闸管电流的平均值）晶闸管电流的平均值dddTdTIIII2122 导通管du1Tudu2u0602ut 1t 2t 3t 4t 0VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u205tVT2 VT3-u2u2VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u20dit 01Tit 02Tit 03.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 ( (三）并续流管大电三）并续流管大电感

37、负载整流电路感负载整流电路 图图3 3.2.2.3 3（a a） 单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图1、电路与原理：、电路与原理：di1Ti1Tu 2u1uTRR du1VT3VT2VT14VLuL1gu4gu2gu3guVDDi导通管5tt 2u2uGut 0601t 2t 3t 4t 00du1TuVT1 VT4 u202uVT2 VT3-u2060 41gguu 32gguu 41gguu VT1 VT4 u20VDVDVD 00022u22u22uu23.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3 3.2.2.3 3（b b） 单

38、相全控桥整流带电感性负载电路与波形图单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图2 2、并续流管大电感负载整流电路的波形、并续流管大电感负载整流电路的波形导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 3t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2VD0VT1 VT4 u2022uVD022uVD022u5t2t24t3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3 3.2.2.2 2（c c） 单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图单相全控桥整流带电感性负载电路与波形图2 2、并续流管大电感负载整流电路的波形、并续流管大电感负载整流电路的波形导通管du2u0602ut

39、1t 3t 0VT1 VT4 VT2 VT3VDVT1 VT4 VDVD5t2t24tdit 01Tit 02TiDit 03.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 3、参数计算：、参数计算：（1 1）输出电压平均值）输出电压平均值2cos19 . 02 UUd(0(0180180) )（3 3）输出电流平均值）输出电流平均值RUIdd （2 2）移相范围）移相范围导通管du2u0602ut 1t 3t 0VT1 VT4 VT2 VT3VDVT1 VT4 VDVD5t2t24tdit 01Tit 02TiDit 0（4 4）晶闸管承受的）晶闸管承受的最大电压最大电压 2TMU2U

40、3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 3 3、负载、负载参数计算：参数计算：ddTTIII22 (6(6）晶闸管电流有效值）晶闸管电流有效值(5(5）晶闸管电流平均值）晶闸管电流平均值ddTdTIII22 导通管du2u0602ut 1t 3t 0VT1 VT4 VT2 VT3VDVT1 VT4 VDVD5t2t24tdit 01Tit 02TiDit 0ddDDIII 2(8(8）续流管电流有效值）续流管电流有效值(7(7）续流管电流平均值）续流管电流平均值ddDdDIII 23.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3.2.4（a） 单相全控桥式整流电路带反

41、电势负载电路波形图单相全控桥式整流电路带反电势负载电路波形图22arcsinUE 当当 时晶闸管开始承时晶闸管开始承受正电压，有脉冲到来晶闸管受正电压，有脉冲到来晶闸管才能导通才能导通 。 t停止导电角：停止导电角：（四）反电势负载整流电路（四）反电势负载整流电路di1Ti1Tu 2u1uTRR du1VT3VT2VT4VT1gu4gu3gu2guEREuidd 然而对于直流电动机负载来说，由于电流断续，随然而对于直流电动机负载来说，由于电流断续，随着着 的增大，转速的增大，转速 n n （反电动势（反电动势E E）降落较大，相当）降落较大，相当于整流电源的内阻增大，较大的峰值电流在电动机换向

42、于整流电源的内阻增大，较大的峰值电流在电动机换向时易产生火花；对于交流电源来说，因电流有效值大，时易产生火花；对于交流电源来说，因电流有效值大，要求电源的容量大使功率因数变低。故一般在反电动势要求电源的容量大使功率因数变低。故一般在反电动势负载回路中串联一平波电抗器。负载回路中串联一平波电抗器。 当整流输出直接带反电动势负载时，由于导通角当整流输出直接带反电动势负载时，由于导通角 小，小，电流断续。负载回路中的电阻小，若要求输出同样的平均电流断续。负载回路中的电阻小，若要求输出同样的平均值电流值电流 ，因而电流有效值将比平均值大许多倍。，因而电流有效值将比平均值大许多倍。dI3.23.2单相桥

43、式可控整流电路单相桥式可控整流电路 作用：作用： 串入串入 后，减小了电流的脉动并延长了晶闸管后，减小了电流的脉动并延长了晶闸管导通的时间，输出电压交流分量降落在电抗器上，输出导通的时间，输出电压交流分量降落在电抗器上，输出电流波形连续平直。电流波形连续平直。dL（五）串平波电抗器的反电势负载电路（五）串平波电抗器的反电势负载电路3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 图图3.2.4（b）单相全控桥式整流串平波）单相全控桥式整流串平波电抗器反电势负载电路波形图电抗器反电势负载电路波形图1 1电路电路2 2电量电量输出电流的平均值输出电流的平均值REUIdd cosU9 . 0U2

44、d 例如例如其它电量与全桥大电感负载相同其它电量与全桥大电感负载相同（五）串平波电抗器的反电势负载电路（五）串平波电抗器的反电势负载电路1Tu di2u1uTRR du1VT3VT2VT4VTLuL1gu4gu2gu3gu1TiE导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 2t 3t 4t 00VT1 VT4 u20VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u205tVT2 VT3-u2u2VT2 VT3-u2u2VT1 VT4 u20单相桥式全控整流电路优点：单相桥式全控整流电路优点： 具有输出电压脉动小，电压平均值大、整流具有输出电压脉动小，电压平均值大、整流变压器没有直流磁化及利

45、用率高的优点变压器没有直流磁化及利用率高的优点单相桥式全控整流电路缺点：单相桥式全控整流电路缺点： 使用的晶闸管器件较多，且工作时要求桥臂两管同时使用的晶闸管器件较多，且工作时要求桥臂两管同时导通，脉冲变压器二次侧要求有导通，脉冲变压器二次侧要求有3 34 4个绕组，同时由于个绕组，同时由于绕组要承受较高的绕组要承受较高的 电压，故绝缘要求增大。电压，故绝缘要求增大。2u小结：小结：3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 二、单相桥式半控整流电路二、单相桥式半控整流电路2 2）u u2 2的正半周时的正半周时VD4VD4受正受

46、正压一直导通，而压一直导通，而VD3VD3受反受反压一直关断；压一直关断；u u2 2的负半周的负半周时时VD3VD3受正压一直导通，受正压一直导通，而而VD4VD4受反压一直关断；受反压一直关断； 1） 晶闸管在触发时刻晶闸管在触发时刻被迫换流，二极管则在被迫换流，二极管则在电源电压过零时自然换电源电压过零时自然换流。流。1 1、特点：、特点：1Tu di2u1uTRR du1VT2VT3VD4VDLuL1gu2gu1Ti3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2单相半控桥并单相半控桥并续流二极管续流二极管大电感负载电路分析大电感负载电路分析图图3.2.5(e) 单相半控桥

47、式整流电路带大电感负载时的电压、电流波形图单相半控桥式整流电路带大电感负载时的电压、电流波形图 1Tu di2u1uTRR du1VT2VT3VD4VDLuL1gu2gu1TiVDVDiab导通管5tt 2u2uGut 0601t 2t 3t 4t 00du1TuVD4 VT1 u202uVD4VD0VD3 VT2-u2u20060 u20VD3VD0VD4VDVD4 VT1 u2u201gu2gu1gu3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2单相半控桥并单相半控桥并续流二极管续流二极管大电感负载电路波形大电感负载电路波形图图3.2.5(e) 单相半控桥式整流电路带大电感负

48、载时的电压、电流波形图单相半控桥式整流电路带大电感负载时的电压、电流波形图 导通管du1Tudu2u0602u1Tut t 1t 2t 3t 4t 005tu200-u2u20u200u2u20VD4 VT1 VD4VDVD3 VT2VD3VDVD4VDVD4 VT1 3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2单相半控桥并单相半控桥并续流二极管续流二极管大电感负载电路波形大电感负载电路波形图图3.2.5(e) 单相半控桥式整流电路带大电感负载时的电压、电流波形图单相半控桥式整流电路带大电感负载时的电压、电流波形图 导通管du060 1t 2t 3t2t4 2t5dit 01T

49、it 04VDit 01gu2guGut 0u200-u2u20u200u2u201Tu1gut 03VDit 02TiVDi03.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 2 2参数计算参数计算 （1）输出电压平均值）输出电压平均值2cos19 . 0)cos1 (2)(sin21222 UUttdUUd（2 2）输出电流平均值）输出电流平均值RUIdd 在控制角为在控制角为时，每个晶闸管一周期内的导通角为时，每个晶闸管一周期内的导通角为 - ，续流管的流通角为，续流管的流通角为 2 ddTdTIII22 （3）晶闸管的电流平均值）晶闸管的电流平均值3.23.2单相桥式可控整流电路单

50、相桥式可控整流电路 2 2大电感负载时参数计算（续）大电感负载时参数计算（续） ddTTIII22ddDdDIII2ddDDIII2（5）续流二极管的电流平均值）续流二极管的电流平均值（4）晶闸管的电流有效值）晶闸管的电流有效值（6）续流二极管的电流有效值）续流二极管的电流有效值3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 失控现象失控现象 单相桥式半控无续流二极管大电感负载整流电路单相桥式半控无续流二极管大电感负载整流电路当当突然把控制角增大到突然把控制角增大到180以上或突然切断触发电路时以上或突然切断触发电路时，会发生正在导通的晶闸管一直导通两个二极管轮导，会发生正在导通的晶闸管

51、一直导通两个二极管轮导通的失控现象。通的失控现象。防止失控现象的措施：防止失控现象的措施：-负载两端反并联负载两端反并联续流二极管续流二极管1Tu di2u1uTRR du1VT2VT3VD4VDLuL1gu2gu1Ti续流二极管的作用：续流二极管的作用：-防止失控现象防止失控现象特点：这种接法可以省去续流二极管VD，续流 由VD3和VD4来实现。3.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 单相桥式半控可控整流电路的另一种接法：单相桥式半控可控整流电路的另一种接法： 例： 某电感性负载采用带续流管的单相半控桥式电路供电。已知：电感线圈的内阻 ，输入交流电压 ,控制角 。试求晶闸管与续

52、流管的电流平均值及有效值，并选择整流电路中的电力电子器件。 5dRVU2202060 解： 首先求整流输出电压平均值：VUUd149260cos12209 . 02cos19 . 002负载电流的平均值：AARUIddd30)5149(流过晶闸管与整流二极管的电流平均值与有效值：AAIIIdddT103036060180360180200000AAAIIdT3 .17310303606018020003.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 流过续流管的电流平均值和有效值：AAIIddD10301806000AAIIdD3 定晶闸管的型号：VVUUTMTn

53、936624312)32()32(AAIITAVT225 .1657. 13 .17)25 . 1 (57. 1)25 . 1 ()(取系列标称值选择晶闸管型号为 KP20-7整流管及续流管型号为 ZP20-7AIAVT20)(VUTn7003.23.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路 VUUUDMTM311222022单相可控整流电路的优、缺点：优点1）电路所使用的元器件少，线路简单，调整方便。2）电压平均值较高，整流变压器没有直流磁化及利用率提高。缺点1）输出电压的脉动较大。2）负载较多时，会因单相供电而引起三相电网不平衡。三相可控整流电路的优点：1）容量大，输出电压脉动小。2）能

54、响应控制的快速性。三相可控整流电路的形式： 三相半波、三相全控桥、三相半控桥、双反星形电路及12相整流电路等。3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 1、三相电压的表达式：wtUuUsin22)32sin(22wtUuV)32sin(22wtUuW 晶闸管导通取决于各自所接的电压瞬时值，哪个某个时刻最高，所接的晶闸管就被触发导通，其余的两个承受反向电压而截止。3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 一、电阻性负载一、电阻性负载t 2ut 030 001Gu2Gu3Gu1GuGuRTSRTSUuVuWuUu3t4t1t2t 5t 1TudiTRduR1VT1G

55、u2VT3VT2Gu3Gu1Ti2i Vu Uu Wu1Uu1Wu1VuNUWVD3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 自然换流点：自然换流点：各相电压波形过零点30电角度，它是各相晶闸管能被正常触发导通的最早时刻，在该点以前，对应的晶闸管因承受反压，不能触发导通，所以把它叫做自然换流点。 在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控在三相相控整流电路中，把自然换流点作为计算控制角制角的起点，即该处的起点，即该处=0=0（注意：这与单相可控整注意：这与单相可控整流电路是不同的）。流电路是不同的）。 t 2ut 030 001Gu2Gu3Gu1GuGuRTSRTSUuVuWu

56、Uu3t4t1t2t 5t 1TudiTRduR1VT1Gu2VT3VT2Gu3Gu1Ti2i Vu Uu Wu1Uu1Wu1VuNUWVD3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2 2、电阻性负载工、电阻性负载工作原理分析作原理分析一、电阻性负载一、电阻性负载t 2ut 030 001Gu2Gu3Gu1GuGuRTSRTSUuVuWuUu3t4t1t2t 5t1 1）t1t2期间期间VT1导通，导通，ud= uU， uT1= 0 1TudiTRduR1VT1Gu2VT3VT2Gu3Gu1Ti2i Vu Uu Wu1Uu1Wu1VuNUWVD3.3 3.3 三相半波可控整流电

57、路三相半波可控整流电路 2 2、电阻性负载工、电阻性负载工作原理分析作原理分析2 2）t2t3期间期间VT1关断，关断，VT2导通导通ud= uV， uT1= uUVt 2ut 030 001Gu2Gu3Gu1GuGuRTSRTSUuVuWuUu3t4t1t2t 5t 1TudiTRduR1VT1Gu2VT3VT2Gu3Gu1Ti2i Vu Uu Wu1Uu1Wu1VuNUWVD3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2 2、电阻性负载工、电阻性负载工作原理分析作原理分析t 2ut 030 001Gu2Gu3Gu1GuGuRTSRTSUuVuWuUu3t4t1t2t 5t3

58、3）t3t4期间期间VT2关断，关断，VT3导通导通ud= uW， uT1= uUW3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 3 3、电阻性负载、电阻性负载30300 0时的输出电压波形时的输出电压波形t duUuVuWuUu1Gu2Gu3Gut 030 001GuGu导通管du1TuVT1VT2VT3uUuVuW0uUVuUWVT1uU0VT3uWuUW3t4t1t2t 5t3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 4 4、电阻性负载、电阻性负载30300 0时时VT1VT1的管压波形的管压波形1Tut 00UVuUWuVWuVUuWUuWVut UVuUWu

59、030 Gu1Gu2Gu3Gu1Gu030 3t4t1t2t 导通管du1TuVT1VT2VT3uUuVuW0uUVuUWVT1uU0VT3uWuUW3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 5 5、电阻性负载、电阻性负载60600 0时输出电压波形时输出电压波形3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 5 5、电阻性负载、电阻性负载60600 0时时VT1VT1的管压波形的管压波形3.3 3.3 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 8 8、电阻性负载工作特点、电阻性负载工作特点当当=30=30时，时，u ud、i id波形临界连续。波形临界连续。 当当=

60、150=150时，整流输出电压为零。时，整流输出电压为零。 在在30时，输出电压和电流波形将时，输出电压和电流波形将不再连续；不再连续；在电源交流电路中不存在电感在电源交流电路中不存在电感情况下，晶闸管之间的电流转移是在情况下，晶闸管之间的电流转移是在瞬间完成的；瞬间完成的；负载上的电压波形是相电压的负载上的电压波形是相电压的一部分；一部分；晶闸管处于截止状态时所承受晶闸管处于截止状态时所承受的电压是线电压而不是相电压。的电压是线电压而不是相电压。整流输出电压的脉动频率整流输出电压的脉动频率为为f=50m=150 HZ(脉波数脉波数m=3 )。结论：结论： 当 时，负载电流连续：9、电阻性负载