电力电子技术第2章整流电路自学最佳课件

1、 本文由vipcuibo贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第2章 章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 整流电路 单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 电容滤波的不可控整流电路 整流电路的谐波和功率因数 大功率可控整流电路 整流电路的有源逆变工作状态 2.8 晶闸管直流电动机系统 2.9 相控电路的驱动控制 本章小结 2-1 第2章 章 整流电路： 整流电路·引言 整流电路 引言 出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。 整流电路的分类： 整流电路的分类 按组成的器件可分为不

2、可控 半控 全控 不可控、半控 全控三种。 不可控 半控、全控 按电路结构可分为桥式电路 零式电路。 桥式电路和零式电路 桥式电路 零式电路。 按交流输入相数分为单相电路 多相电路。 单相电路和多相电路 单相电路 多相电路。 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为 单拍电路和双拍电路 单拍电路 双拍电路。 双拍电路 2-2 第2章 章 2.1 整流电路 单相可控整流电路 2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路 2-3 2.1.1 单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路(Single Pha

3、se Half Controlled Rectifier) T Wave VT u VT 2 id u d 1）带电阻负载的工作情况 变压器T起变换电压和 电气隔离的作用。 电阻负载的特点：电压 电阻负载的特点 与电流成正比，两者波 a) u 1 u R u b) 2 0 u c) 0 u d) 0 u VT e) d gt 1 2ttt 形相同。 0t 单相半波可控整流电路及波形 2-4 2.1.1 单相半波可控整流电路 基本数量关系 首先，引入两个重要的基本概念： 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。 导通角：晶闸

4、管在一个电源周期中处于通态的电角度，用表示 。 导通角 直流输出电压平均值为 1 2U2 1+ cos (1+ cos) = 0.45U2 Ud = 2U2 sin td(t) = 2 2 2 VT的 移相范围为180°° 通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的 方式称为相位控制方式 相位控制方式，简称相控方式 相控方式。 相位控制方式 相控方式 2-5 2.1.1 单相半波可控整流电路 2) 带阻感负载的工作情况 阻感负载的特点：电感 阻感负载的特点 u2 对电流变化有抗拒作用， 使得流过电感的电流不 发生突变。 讨论负载阻抗角 ? 、触发 角a、晶闸管导通角的

5、关系。 b) 0 ug c) 0 udt 1 2tt + d) 0 id e) 0 u f) 0 VT +ttt 带阻感负载的 单相半波电路及其波形 2-6 2.1.1 单相半波可控整流电路 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。 器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。 VT VT L u2 R a) b) u2 L R 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 2-7 2

6、.1.1 单相半波可控整流电路 VT 当VT处于通态时，如下方程 成立： di L d + Rid = 2 2 sint U dt 初始条件：t= ，id=0。求解上式并将初始 条件代入可得 id = ? 2U2 sin( ?)e Z R ? (t ? ) L L u 2 R b) b) VT处于导通状态 +L ? = arctan ? 其中 Z = R + (L) ， R 2 2 2U2 sin( t ?) Z 当t=+时，id=0，代入上式并整理得 sin ?)e ( tan? = sin + ?) ( 2-8 2.1.1 单相半波可控整流电路 续流二极管 当u2过零变负时，VDR导通，

7、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 续流。 续流 a) ud为零，VT承受反压关断。 b) u2 O ud c) O id d) O i VT e) O i VD f) O u VT g) O R t1tt Id 数量关系( 数量关系 id近似恒为Id） IdVTt Id -+ 1 2 ? IVT = Id d(t) = Id 2 2 + IdVDR = Id 2 1 2 + 2 + IVDR = Id d(t) = Id 2 2 ? = Id 2 ttt 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形 2-9 2.1.1 单相半波可控整流电路 单相半

8、波可控整流电路的特点 VT的 移相范围为180°。 ° 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建立起整流电路的基本概念。 2-10 2.1.2 单相桥式全控整流电路 单相桥式全控整流电路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier) 1) 带电阻负载的工作情况 电路结构 工作原理及波形分析 VT1和VT4组成一对桥臂，在 u2 正半周承受电压u2 ，得到 触发脉冲即导通，当u2 过零 时关断。 VT2和VT3组成另一对桥臂， 在u2正半周承受电压-u2

9、，得 到触发脉冲即导通，当u2 过 零时关断。 a) d ud id b) 0 u VT c) 0 i2 d) 0 u d (i ) t 1,4tt 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形 2-11 2.1.2 单相桥式全控整流电路 数量关系 2 2U2 1+ cos 1+ cos Ud = 2U2 sin td(t) = = 0.9U2 2 2 a 角的移相范围为180°。 1 向负载输出的平均电流值为： Id = Ud 2 2U2 1+ cos U 1+ cos = = 0.9 2 R R 2 R 2 ud id b) 0 u VT c) 0 i2 d) 0 d d 流过晶闸管的

10、电流平均值只有 输出直流平均值的一半，即： 1 U2 1+ cos IdVT = Id = 0.45 2 R 2t 1,4tt 2-12 2.1.2 单相桥式全控整流电路 流过晶闸管的电流有效值： ? U2 1 1 2U2 2 IVT = ( R sin t) d(t) = 2R 2 sin 2 + 2 变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等： 2U2 U2 2 I = I2 = ( R sint) d(t) = R 1 由以上两式得： 1 ? sin 2 + 2 ud id d d IVT 1 = I 2 b) 0 u VTt 1,4 不考虑变压器的损耗时，要 求变压器的容量

11、S=U2I2。 c) 0 i2 d) 0tt 2-13 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2）带阻感负载的工作情况 ） 假设电路已工作于稳态，id 的平 均值不变。 假设负载电感很大，负载电流id 连续且波形近似为一水平线。 u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4 并不关断。 至 t=+ 时 刻 ， 晶 闸 管 VT1 和 VT4关断，VT2和VT3两管导通。 VT2 和VT3 导通后，VT1 和VT4 承 受反压关断，流过VT1和VT4的电 流迅速转移到VT2和VT3上，此过 程称换相 换相，亦称换流 换流。 换相 换流 u2 O ud O id i VT O 1,4tt Id Id Id I

12、d Idt t t t t i VT O 2,3 O i2 u VT O 1,4 O b) 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形 2-14 2.1.2 单相桥式全控整流电路 数量关系 Ud = 1 + 2U2 sintd(t) = 2 2 U2 cos = 0.9U2 cos 2 晶闸管移相范围为90°。 晶闸管承受的最大正反向电压均为 电流的平均值和有效值： 2U 2。 O ud O id i VT O 1,4tt Id Id Id Id Id 晶闸管导通角与a无关，均为180°。t t t t t i VT O 2,3 O i2 IdT = 1 Id 2 IT = 1

13、2 Id = 0.707Id u VT O 1,4 O b) 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波，其相 位由a角决定，有效值I2=Id。 2-15 2.1.2 单相桥式全控整流电路 3） 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 ? E ud=u2， id = ， R 直至|u2|=E，id即降至0使得 晶闸管关断，此后ud=E 。 ud E O id Id Ott b) 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 与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电， E 称为停止导电角， =

14、sin?1 2 2 U 在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。 2-16 2.1.2 单相桥式全控整流电路 如图所示id波形： ud E O i dt I 电流连 续 d O 电流断续t b) 单相桥式全控整流电路接反电动势电阻 电阻负载时的波形 电阻 当 < 时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。 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。 2-17 2.1.2 单相桥式全控整流电路 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 。 为了克服此缺点，一般 在主电路中直流输出侧

15、串联一个平波电抗器。 ud 0= E t id Ot 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 这时整流电压ud的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连 续时的波形相同，ud的计算公式也一样。 为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出： 2 2 2 U ?3 U2 L= = 2.87×10 I in Idm dm in 2-18 2.1.3 单相全波可控整流电路 单相全波可控整流电路（ 单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。 ，又称单相双半波可控整流电路

16、。 ud O i1 Ott a) b) 单相全波可控整流电路及波形 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。 变压器不存在直流磁化的问题。 2-19 2.1.3 单相全波可控整流电路 单相全波与单相全控桥的区别： 单相全波与单相全控桥的区别： 单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。 单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相 应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最 大电压是单相全控桥的2倍。 单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个， 因而管压降也少1个。 从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电 压的场合应用。 2-20 2.1.4 单相

17、桥式半控整流电路 电路结构 单相全控桥中，每个导电 回路中有2个晶闸管，1个 晶闸管可以用二极管代替， 从而简化整个电路。 如此即成为单相桥式半控 单相桥式半控 整流电路（先不考虑 整流电路 VDR）。 u2 b) O udt t Id Id ? Id Id ? O id i VTO i VD1 4t t t Id Id 电阻负载 半控电路与全控电路在 电阻负载时的工作情况 相同。 i VTO i VD 2 3 i VDO R O i2 Ot t 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 2-21 2.1.4 单相桥式半控整流电路 单相半控桥带阻感负载的情况 在u2 正半周

18、，u2 经VT1 和VD4 向负载供电。 u2 过零变负时，因电感作用 b) 电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD2续流。 在u2 负半周触发角a时刻触发 VT3 ， VT3 导 通 ， u2 经 VT3 和 VD2向负载供电。 u2 过 零 变 正 时 ， VD4 导 通 ， VD2 关 断 。 VT3 和 VD4 续 流 ， ud又为零。 u 2 O udt t Id Id ? Id Id ? O id i VTO i VD1 4t t t Id i VTO i VD 2 3 i VDO R O i2 Ot t 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 2-

19、22 2.1.4 单相桥式半控整流电路 续流二极管的作用 避免可能发生的失控现象。 若无续流二极管，则当a 突然增大至180°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轮流导 通的情况，这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，称 为失控。 失控 有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，避免了失控 的现象。 续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。 2-23 2.1.4 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 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形 单相桥式半控整流电路的 另一接法 相当于把图中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4， 这样

20、可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来 实现。 2-24 2.2 三相可控整流电路 2.2.1 三相半波可控整流电路 2.2.2 三相桥式全控整流电路 2-25 2.2 三相可控整流电路·引言 三相可控整流电路 引言 交流测由三相电源供电。 负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、 容易滤波。 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 。 2-26 2.2.1 三相半波可控整流电路 1)电阻负载 电阻负载 电路的特点： a) 变压器二次侧接成星形得到 零线，而一次侧接成三角形 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

21、起共阴极接法 。 c) b) u2 =0 u a ub uc R id O t1t2 t3t uG O ud d) O i VT 1tt 自然换相点： 二极管换相时刻为自然换相点 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°。 ° e) u f) O VTt t 1 O u ab u ac 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 2-27 2.2.1 三相半波可控整流电路 a =0°时的工作原理分析 ° 变压器二次侧a相绕组和晶 闸管VT1的电流波

22、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。 a) R u2 b) =0 u a t2 ub uc O t1 uG t3t c) O ud d) O i VT 1tt e) f) u VT O 1t t u ab u ac O 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 2-28 a=30°的波形 ° ? 特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。 u2 =30° ua 0 ub uct uG ud 0t t1 t iVT 0 1 uVT 0 1t uac 0t uab uac 三相半波可控整流电路

23、，电阻负载， a=30°时的波形 2-29 a>30°的情况 ° ? 特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120° 。 u2=60° u a ub uc O uG O ud O 1tt t iVT Ot 三相半波可控整流电路，电阻负载， a=60°时的波形 2-30 2.2.1 三相半波可控整流电路 整流电压平均值的计算 a30°时，负载电流连续，有： 1 Ud = 2 3 5 + 6 + 2 2 sin td(t) = U 6 3 6 U2 cos =1.17U2 cos 2 当a=0时，Ud最大，为Ud =Ud0

24、=1.17 2 。 U a>30°时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有： Ud = 1 2 3 6 + 2U2 sin td(t) = 3 2 ? ? ? ? U2 ?1+ cos( +)? = 0.675?1+ cos( +)? 2 6 6 ? ? ? ? 2-31 2.2.1 三相半波可控整流电路 Ud/U2随a变化的规律如图中的曲线1所示。 1.2 1.17 Ud/U2 / 0.8 0.4 2 0 30 60 90 /(° ) 120 150 1 3 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 2-32 2.2.

25、1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为 Ud Id = R 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值， 即 URM = 2 × 3 2 = 6U2 = 2.45 2 U U 晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即 UFM = 2 2 U 2-33 2.2.1 三相半波可控整流电路 2）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 形如图所示）。 u2 过零时，VT1 不关断，直到 VT2 的脉冲到来，才

26、换流，ud波形中出现负的部分。 id 波形有一定的脉动，但为简 化分析及定量计算，可将id 近 似为一条水平线。 ud ua ub uc O iat ib O ic O id Ot t t O 阻 感 负 载 时 的 移 相 范 围 为 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及 90°。 =60°时的波形 2-34 O O u actt 2.2.1 三相半波可控整流电路 数量关系 由于负载电流连续， Ud可由前面的公式求出，即 Ud =Ud0 =1.17U2 Ud/U2与a成余弦关系，如图 中的曲线2所示。如果负载 中的电感量不是很大， Ud/U2与a的关系将介于曲线 1和

27、2之间，曲线3给出了这 种情况的一个例子。 1.2 1.17 Ud/U2 0.8 0.4 2 0 30 60 90 /(° ) 120 150 1 3 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 2-35 2.2.1 三相半波可控整流电路 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 晶闸管的额定电流为 1 I2 = IVT = Id = 0.577Id 3 IVT(AV) IVT = = 0.368Id 1.57 晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线 电压峰值 UFM =URM = 2.45U2 三相半波的主要缺点在于其变压器二次电流 中含有

28、直流分量，为此其应用较少。 2-36 三相桥式全控整流电路 导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6 三相桥是应用最为广泛的整流电路 共 阴 极 组 阴 极连接在一起的 3个晶闸管（VT1 ， VT3，VT5） 三相桥式全控整流电路原理图 共阳极组阳 共阳极组 极连接在一起的 3个晶闸管（VT4， VT6，VT2） 2-37 三相桥式全控整流电路 1）带电阻负载时的工作情况 ） 当a60°时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形 ° 与ud波形形状一样，也连续 波形图： a =0 a =30° a =60° 当a>60°时

29、，ud波形每60°中有一段为零，ud波形不 ° 能出现负值 波形图： a =90° 带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范 围是120° 2-38 u2 = 0°ua ud1 ub uc O ud2 u 2L udt1 u ab uac u bc u ba uca u cbt u ab uac Ot i VT 1 O u VT 1 u ab uac u bc u ba uca ucb u ab uact Ot u ab uac 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=0°时的波形 2-39 u d1 = 30°u a ub

30、uc O u d2 udt1 u ab u ac u bc u ba u ca u cbt u ab u ac Ot u VT 1 u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac Ot ia O u ab u act 三相桥式全控整流电路带电阻负载a= 30 °时的波形 2-40 = 60° u d1 ua ub uct1 O u d2 ud u ab u ac u bc u ba u ca u cb u abt u ac Ot u VT 1 u ac u ac Ot u ab 三相桥式全控整流电路带电阻负载a= 60 °时的波形

31、2-41 u d1 ua ub uc ua ub O u d2 ud u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u bat Ot id O i VT 1t O iat Ot 三相桥式全控整流电路带电阻负载a= 90 °时的波形 2-42 时 段 三相桥式全控整流电路 晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示 I VT1 VT6 ua-ub =uab II VT1 VT2 ua-uc =uac III VT3 VT2 ub-uc =ubc IV VT3 VT4 ub-ua =uba V VT5 VT4 uc-ua =uca VI VT5 VT

32、6 uc-ub =ucb 共阴极组中导通 的晶闸管 共阳极组中导通 的晶闸管 整流输出电压ud 2-43 三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路的特点 特点 （1）2管同时通形成供电回路，其中 共阴极组和共阳极组各1，且不 能为同1相器件。 （2）对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60°。 共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120°，共阳极组 VT4、VT6、VT2也依次差120°。 同一相的上下两个桥臂，即VT1 与 VT4 ，VT3 与 VT6 ， VT5与VT2，脉冲相差180°。 2

33、-44 三相桥式全控整流电路 三相桥式全控整流电路的特点 特点 （3）ud 一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该 电路为6脉波整流电路。 （4）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 一种是双脉冲触发（常用） (5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管 承受最大正、反向电压的关系也相同。 2-45 三相桥式全控整流电路 2) 阻感负载时的工作情况 a60°时（a =0° ；a =30° ） ° ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。 主要 包括 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

34、波形 区别在于：得到的负载电流id波形不同。 当电感足够大的时候， id的波形可近似为一条水平线。 a >60°时（ a =90°） ° 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相 范围为90° 。 2-46 u2 = 0°ua ud1 O t1 ud2 u2L ud uab uac ub uct ubc uba uca ucb uab uac Ot id O iVT 1t t O 三相桥式全控整流电路带阻感负载a= 0

35、 °时的波形 2-47 u d1 = 30° ua ub uc O u d2 udt1 u ab u ac u bc u ba u ca u cbt u ab u ac Ot id O ia Ot t 三相桥式全控整流电路带阻感负载a= 30 °时的波形 2-48 = 90° u d1 ub uc ua O u d2 udt1 u ac u bc u ba u ca u cb u abt u ab u ac Ot u VT 1 u ac u ac O u abt 三相桥式全控整流电路带阻感负载a= 90 °时的波形 2-49 3) 定量分析 三

36、相桥式全控整流电路 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： ° Ud = 1 2 + 3 + 6 2 sin td(t) = 2.34 2 cos U U 3 3 带电阻负载且a >60°时，整流电压平均值为： Ud =3 + 3 ? ? 6 2 sin td(t) = 2.34 2 ?1+ cos( +)? U U 3 ? ? 输出电流平均值为 ：Id=Ud /R 2-50 三相桥式全控整流电路 当整流变压器采用星形接法，带阻感负载时，变压器二 次侧电流波形如上面图所示，其有效值为： I2 = 1 ? 2 2 2 ?

37、2 Id × + (?Id )2 × ? = Id = 0.816Id ? 2 ? 3 3 ? 3 晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。 接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，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Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为： Id = Ud ? E R 式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。 2-51 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响， 该漏感可用一个集中的电感LB表示。 现以三相半波为例，然后将其结论推广。 VT1换相至VT2的过程

38、： 因a、b两相均有漏感，故ia、 、 ib均不能突变。于是VT1和VT2 同时导通，相当于将a、b两相 短路，在两相组成的回路中产 生环流ik。 ik=ib是逐渐增大的， 而ia=Id-ik是逐渐减小的。 当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1 关断,换流过程结束。 ud ua ub uc Ot ia ib ic ia Id id ic Ot 考虑变压器漏感时的 三相半波可控整流电路及波形 2-52 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角换相过程持续的时间，用电角度表示。 换相重叠角 换相过程中，整流电压ud 为同时导通的两个晶闸管所对 应的两个相电压的平均值。 dik dik u

39、a + ub ud = ua + LB = ub ? LB = dt dt 2 换相压降与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值 降低的多少。 di 1 + +56 3 + +56 ?Ud = (ub ? ud )d(t) = 5 ub ? (ub ? LB k )d(t) 5 2 / 3 + 6 2+ 6 dt 3 + +56 dik 3 Id 3 = 5 LB d(t) = LBdik = X BI d 0 2+ 6 dt 2 2 2-53 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角的计算 dik = (ub ? ua ) 2LB = dt 6 2 sin( t ? U 2LB 5 ) 6

40、 由上式得： dik 6 2 U 5 = si ( t ? n ) dt 2X B 6 进而得出： ik = t 5 6+ 6U2 5 6U2 5 sin( t ? )d(t) = cos ? cos(t ? ) 2X B 6 2X B 6 2-54 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 由上述推导过程，已经求得： t 6U2 5 6U2 5 ik = 5 sin( t ? )d(t) = cos ? cos(t ? ) + 6 6 2X B 6 2X B 5 当 t = + + 时，ik = Id，于是 6 2 U Id = cos ? cos( + ) 2X B 2X BId cos ? c

41、os( + ) = 6U2 6 随其它参数变化的规律： （1） Id越大则 越大； （2） XB越大 越大； （3） 当90°时， 越小 越大。 ° 2-55 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏抗对各种整流电路的影响 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算 电路形式 单相 全波 XB 单相全 控桥 2X B Ud Id Id 三相 半波 3X B Id 2 2X B I d 6U2 三相全 控桥 3X B m脉波 整流电路 mX B Id 2 Id XB 2U2 sin Id cos ? cos( + ) Id XB 2U2 2I d X B 2U2 2X B I

42、 d 6 2 U m 注：单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所 列通用公式不适用； 三相桥等效为相电压等于 3U2的6脉波整流电路， 3U2 故其m=6，相电压按 3U2 代入。 3U2 2-56 2.3 变压器漏感对整流电路的影响 变压器漏感对整流电路影响的一些结论: 变压器漏感对整流电路影响的一些结论 出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值Ud降低。 整流电路的工作状态增多。 晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可 能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。 换相使电网

43、电压出现缺口，成为干扰源。 2-57 2.4 电容滤波的不可控整流电路 2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路 2-58 2.4 电容滤波的不可控整流电路 在交直交变频器、不间断电源、开关电源等应 用场合中，大量应用。 最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也 称这类电路为二极管整流电路。 2-59 2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的单相不可控整流电路 常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及 的微机、电视机等家电产品中。 1） 工作原理及波形分析 ） 基本工作过程： 基本工作过程： 在u

44、2正半周过零点至t=0期间，因u2<ud，故二极管均不 导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。 至t=0之后，u2将要超过ud，使得VD1和VD4开通，ud=u2， 交流电源向电容充电，同时向负载R供电。 i d i,u d iC iR C R 0 i ud VD 1 i2 u1 u2 VD 2 VD 3 ud + 2t VD 4 b) a) 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 a) 电路 b) 波形 2-60 2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的单相不可控整流电路 2) 主要的数量关系 输出电压平均值 空载时， d = 2U2 。 U 重载时，Ud逐渐趋近于0

45、.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。 在设计时根据负载的情况选择电容C值，使 RC (3 5)T / 2 , 此 时输出电压为： Ud1.2 U2。 电流平均值 输出电流平均值IR为： 二极管电流iD平均值为： IR = Ud /R Id =IR ID = Id / 2=IR/ 2 二极管承受的电压 2U2 2-61 2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的单相不可控整流电路 感容滤波的二极管整流电路 实际应用为此情况，但分析复杂。 ud波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，这 对于电路的工作是有利的。 i2,u2,ud u2 i2 ud 0t a) b) 感容滤波的单相桥式不

46、可控整流电路及其工作波形 a） 电路图 b）波形 2-62 2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路 电容滤波的三相不可控整流电路 1） 基本原理 ） 某一对二极管导通时，输出电压等于交流侧线电压中最 大的一个，该线电压既向电容供电，也向负载供电。 当没有二极管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规 律下降。 ud u ab u uac d ia 0 3t id O a) b)t 电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形 2-63 2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路 电容滤波的三相不可控整流电路 由 “电压下降速度相等”的原则，可以确定临界条件。假设在wt+d =2p/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有 d 6 2sin( t + ) U d(t) 2t + = 3 1 2 ? 2 ?RCt-( 3 - ) ? d? 6U2sin e ? 3 ? = ? d(t) 2 由上式可得t + = 电流id 断续和连续的临界条件RC= 3 临界条件 3 3 在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的， 分界点就是R= 3/C。 。 a a O id O a)t O idtt O b)t 电容滤波的三相桥式整流电路当RC