第三章：相控整流

1、相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1第三章第三章 相控整流电路相控整流电路相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-2本章内容本章内容3.13.1 概概 述述3.23.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路3.33.3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路3.43.4 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3.53.5 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3.63.6 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路3.73.7 整流器交流侧电抗对换流整流器交流侧电抗对换流(相相)的影响的影响相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-3

2、要求及重点要求及重点 要求：理解和掌握单相桥式、三相半波、三相要求：理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、工作原理桥式等整流电路的电路结构、工作原理/波形波形分析和电量计算。分析和电量计算。 重点：波形分析和基本电量的计算方法。重点：波形分析和基本电量的计算方法。 难点：功率因数计算、不同负载对工况的影响、难点：功率因数计算、不同负载对工况的影响、整流器交流侧电抗对整流电路的影响整流器交流侧电抗对整流电路的影响相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-4一、一、可控整流电可控整流电路的组成路的组成主电路主电路交流电源：工频电网或整流变压器交流电源：工频电网或

3、整流变压器滤波器：为保证电流连续滤波器：为保证电流连续负载：阻性负载、阻感负载、反电势负载等负载：阻性负载、阻感负载、反电势负载等控制电路：模拟控制、数字控制控制电路：模拟控制、数字控制3. 1 概概 述述整流电路：整流电路：将交流电变为直流电的电能变换电路。将交流电变为直流电的电能变换电路。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-5二、整流电路的分类二、整流电路的分类1、按组成电路的器件分类、按组成电路的器件分类不可控整流电路不可控整流电路： 电路由不可控器件组成。电路由不可控器件组成。 整流输出电压（平均值）大小和极性不可变。整流输出电压（平均值）大小和极性不可变。半控整流

4、电路半控整流电路： 电路由不可控器件和可控器电路由不可控器件和可控器件组成。件组成。 整流输出电压（平均值）大小可调、极性不能改整流输出电压（平均值）大小可调、极性不能改变。变。全控整流电路全控整流电路： 电路由可控器件组成。电路由可控器件组成。 整流输出电压（平均值）大小和极性都可变。整流输出电压（平均值）大小和极性都可变。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-62、按电路结构分类、按电路结构分类桥式电路桥式电路（又称全波电路或双拍电路）（又称全波电路或双拍电路）零式电路（又称半波电路或单拍电路）零式电路（又称半波电路或单拍电路）3、按交流输入相数分类、按交流输入相数分类单

5、相电路单相电路多相电路多相电路 4、按控制方式分类、按控制方式分类相控式电路相控式电路斩控式电路斩控式电路相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-7三、对整流电路的基本技术要求三、对整流电路的基本技术要求1、输出电压的可调范围要大，脉动要小；、输出电压的可调范围要大，脉动要小；2、交流电源功率因数要高，谐波电流要小、交流电源功率因数要高，谐波电流要小 ；3、器件导电时间要尽可能长，承受正反向电、器件导电时间要尽可能长，承受正反向电压要低；压要低；4、变压器利用率要高，尽量防止、变压器利用率要高，尽量防止直流磁化直流磁化 。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-

6、8四、按理想条件来研究整流电路四、按理想条件来研究整流电路理想电力电子器件：正向导通时阻抗为零，理想电力电子器件：正向导通时阻抗为零，断态时阻抗为无穷大；断态时阻抗为无穷大；理想电源：整流电路的交流输入电压为对称、理想电源：整流电路的交流输入电压为对称、无畸变的正弦波。无畸变的正弦波。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-9五、本章分析方法五、本章分析方法要点要点及及数学基础数学基础1、分析方法、分析方法要点要点（1）根据）根据SCR的导通的导通/关断条件，确定其导通时刻、关断条件，确定其导通时刻、关断时刻，绘出整流输出电压和电流波形，由此关断时刻，绘出整流输出电压和电流波

7、形，由此可进一步绘出有关器件上的电压和电流波形；可进一步绘出有关器件上的电压和电流波形；SCR断态断态（断路）（断路）SCR通态通态（短路）（短路）导通导通(uAK0, ug0)关断关断(iT|E E时，才有晶闸管承时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。受正电压，有导通的可能。导通之后，导通之后， u ud d= =u u2 2，直至，直至| |u u2 2|=|=E E，i id d即降至即降至0 0使得晶使得晶闸管关断，此后闸管关断，此后u ud d= =E E 。 与电阻负载时相比，晶闸与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度管提前了电角度停止导电，停止导电，称为停止导电角。称为停止导电角

8、。212sinUE在在 角相同时，整流输出角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。电压比电阻负载时大。当 时，SCR从 时刻开始导通；时刻开始导通；当 时时tE)dsinU2(1EU-2dt 30的工作情况的工作情况负载电压电流波形断续负载电压电流波形断续各晶闸管导电时间各晶闸管导电时间=1500- ，小于，小于1200 移相范围移相范围 0 150相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-55（二）电量计算（二）电量计算（R负载）负载）cos U1.17tdsinU2321U26562dt1、输出电压平均值输出电压平均值Ud（1）0 30 （输出电压连续）（输出电压连续）（2）3

9、0 150 （输出电压断续）（输出电压断续）6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-56（二）电量计算（二）电量计算（R负载）（续）负载）（续）2、负载电流平均值、负载电流平均值：Id=Ud/R3、晶闸管承受的最大反向电压，为变压器副边线晶闸管承受的最大反向电压，为变压器副边线电压峰值，即电压峰值，即4、晶闸管承受的最大正向电压等于变压器副边相晶闸管承受的最大正向电压等于变压器副边相电压的峰值，即电压的峰值，即 5、移相范围、移相范围： =0 150222RM45.2632UUUU22UUFM相控整流2022-5-10

10、 长春工业大学人文信息学院3-57二、二、阻感性负载阻感性负载（ R 、L负载）负载）假定电感很大，假定电感很大，id平直。平直。（一）工作原理（一）工作原理/波形分析波形分析 1、 3030 后，后，相对大电感负载相对大电感负载u ud d中负的部分减中负的部分减少，少， U Ud d略为增加，略为增加，U Ud d/ /U U2 2与与 的关系的关系将介于曲线将介于曲线1 1和和2 2之间。之间。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-63四、三相半波可控整流电路的优、缺点四、三相半波可控整流电路的优、缺点 优点：优点：接线和控制简单接线和控制简单 。 缺点缺点变压器副边电

11、流中含有直流分量，存在变压器副边电流中含有直流分量，存在直流磁化现象，引起附加损耗直流磁化现象，引起附加损耗 ；变压器利用率低（每相绕阻的最长导电变压器利用率低（每相绕阻的最长导电时间只有三分之一周期）；时间只有三分之一周期）；零线上通过较大的负载电流。零线上通过较大的负载电流。 应用场合：应用场合：中等偏小功率的设备上。中等偏小功率的设备上。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-643.5 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 结构：共阴极三相半波结构：共阴极三相半波+共阳极三相半波共阳极三相半波共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（T1，T3，T5）共阳极组阳极连接在

12、一起的3个晶闸管(T4，T6，T2)导通顺序：T6 、T1 T1 、T2 T2 、T3 T3 、T4 T4 、T5 T5 、T6相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-65 自然换相点自然换相点相电压相电压or线电压线电压的交点（的交点（t1、t2、t3 、 t4、t5、t6 ）相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-66一、一、R、L负载负载假定电感很大，假定电感很大，id平直。平直。分析思考：分析思考：1、各管子导电时间？各管子导电时间？2、变压器副边绕组的导电时间？、变压器副边绕组的导电时间？3、变压器副边电流中是否含有直流分量？、变压器副边电流中是否含有

13、直流分量？相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-67（一）工作原理（一）工作原理/波形分析：波形分析：1、 = 0移相范围移相范围 0 90相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-682、 = 30 3、 = 60 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-694、 = 90 5、 = 120 三相桥式整流电路带大电感负载三相桥式整流电路带大电感负载时的移相范围时的移相范围 为：为：0 90相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-70三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路要点总结要点总结1 1、一周期内一周期内ud脉动脉动6次，

14、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脉波整流电路。脉波整流电路。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-712 2、需要两个管同时导通才能形成、需要两个管同时导通才能形成供电回路供电回路，共阴，共阴极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。极组和共阳极组各一个，且不能为同一相器件。电流连续时每个器件导通电流连续时每个器件导通 120120 。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-723 3、变压器副边、变压器副边流过正负电流，无直流磁化；流过正负电流，无直流磁化；电流电流连续时变压器副边各相绕组每个周期工作连续时变压器副边各相

15、绕组每个周期工作240240 ，利用率高。利用率高。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-734、对触发脉冲顺序的要求：对触发脉冲顺序的要求：（1 1）按）按T T1 1-T-T2 2-T-T3 3-T-T4 4-T-T5 5-T-T6 6的顺序触发，相位依次差的顺序触发，相位依次差6060 。（2 2）共阴极组共阴极组T T1 1、T T3 3、T T5 5的脉冲依次差的脉冲依次差120120 ，共阳极组，共阳极组 T T4 4、T T6 6、T T2 2也依次相差也依次相差120120 。（3 3）同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即T T1 1与与T T4

16、4，T T3 3与与T T6 6，T T5 5与与 T T2 2，脉冲相差，脉冲相差180180 。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-745 5、为确保电路正常工作，要求同时导通的、为确保电路正常工作，要求同时导通的2 2个个晶闸管均有脉冲，否则在电路合闸起动过程晶闸管均有脉冲，否则在电路合闸起动过程中或电流断续时，电路将不能正常工作。中或电流断续时，电路将不能正常工作。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-75可采用两种方法使可采用两种方法使2 2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲： （1）宽脉冲触发）宽脉冲触发 （2）双窄脉冲触发（常用）双窄脉冲触发（

17、常用）图（图（a）变压器副边变压器副边 三相电压波形三相电压波形图（图（b）宽脉冲触发宽脉冲触发 （脉宽（脉宽 60 )图（图（c）双窄脉冲触发双窄脉冲触发（间隔（间隔 60 )相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-76（二）电量计算（二）电量计算（R、L负载）负载）1、整流电压、整流电压 Ud2、变压器副边电流、变压器副边电流 有效值有效值I2cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU231U223232dtd2I32I相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-773、SCR电流电流 有效值有效值ITdTI31I相控整流2022-5-10 长春工业大

18、学人文信息学院3-78二、三相桥式全控整流电路二、三相桥式全控整流电路（R负载）负载）（一）工作原理（一）工作原理/波形波形分析分析（a） = 60 （b） 60 120移相范围移相范围 0 120相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-79（二）电量计算（二）电量计算（R负载）负载）1、整流电压、整流电压 Ud0 60 60 120 cosU35. 1cos U34. 2U22d3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-80三、三相桥式全控整流电路三、三相桥式全控整流电路（反电势阻感负载）（反电势阻感负载

19、） 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，在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况下，下，电路工作情况与电感性负载时相似电路工作情况与电感性负载时相似，两者，两者的直流输出电压的直流输出电压u ud d、电流、电流i id d波形均相同，波形均相同，仅在仅在计算计算I Id d时有所不同时有所不同，接反电势阻感负载时的，接反电势阻感负载时的I Id d为：为：REUIdd式中式中R R 和和E E 分别为负载中的电阻值和反电势的分别为负载中的电阻值和反电势的值。值。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息

20、学院3-81 优点：优点：六脉波电路，输出电压脉动更小；六脉波电路，输出电压脉动更小；变压器绕组无直流磁势；变压器绕组无直流磁势；变压器绕组在正负半周都工作，效率高。变压器绕组在正负半周都工作，效率高。四、三相桥式全控整流电路的优点四、三相桥式全控整流电路的优点相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-82图例图例3-33-3 的三相桥式整流电路，三相电压对称，的三相桥式整流电路，三相电压对称， 设滤波电抗非常大，输出电流连续，若快速熔断设滤波电抗非常大，输出电流连续，若快速熔断器器F F1 1熔断，试绘出输出电压熔断，试绘出输出电压u ud d的波形，并写出电的波形，并写出电流

21、流I Id d的计算式。的计算式。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-83解：解：（1）故障条件下输出波形如图例）故障条件下输出波形如图例3-3（b）所示。）所示。（2）设整流器交流侧相电压为）设整流器交流侧相电压为U2，将故障下输出，将故障下输出波形和三相桥式整流电路在正常运行情况下波形和三相桥式整流电路在正常运行情况下和和时的输出波形相比较可知，输出由四个时的输出波形相比较可知，输出由四个时的波头和两个时的波头和两个时的波头组成，因此时的波头组成，因此计算可以简化为：计算可以简化为：22294. 16260cos34. 26434. 2UUUUd2294. 194.

22、1URRURUIdd相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-843 . 6 三相桥式三相桥式半半控整流电路控整流电路 主电路结构主电路结构由一个三相半由一个三相半波不控整流电波不控整流电路与一个三相路与一个三相半波可控整流半波可控整流电路串联而成电路串联而成移相范围移相范围 0 180相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-85一、电阻性一、电阻性负载负载（R负载）负载）1、 = 30 （一）波形分析（一）波形分析相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-862、 = 120相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-87电阻性电阻性负

23、载负载（续）（续）（二）电量计算（二）电量计算1、整流电压、整流电压 Ud输出电压为输出电压为不可控三相半波不可控三相半波电路输出电压电路输出电压与与可控的三相半波可控的三相半波电路输出电压电路输出电压之和之和！2、移相范围移相范围 0 1802cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-88二、电感性二、电感性负载负载（R、L负载）负载）1、 60 （一）波形分析（一）波形分析dd2I816.0I 32I相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-892、60 180 d2I I相控整流2022-5-10 长春工业

24、大学人文信息学院3-90电感性电感性负载负载（续）（续）（二）电量计算（二）电量计算1、整流电压、整流电压 Udv同电阻性负载同电阻性负载v输出电压为不可控半波电路输出电压与可控输出电压为不可控半波电路输出电压与可控的三相半波电路输出电压之和的三相半波电路输出电压之和2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-91电量计算电量计算（续）（续）2、SCR电流的有效值电流的有效值 IT、整流管电流有效值整流管电流有效值 IDddDTI577.0I 31IIddDdTI 31II3、 SCR电流的平均值电流的平均值 IdD 、整流管

25、电流平均值整流管电流平均值 IdT相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-92电量计算电量计算（续）（续）4、变压器副边绕组电流有效值、变压器副边绕组电流有效值 I2 60 dd2I816.0I 32Id2I I60 180 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-93三、三相桥式三、三相桥式半半控整流的失控现象控整流的失控现象 当处于关断状态晶闸当处于关断状态晶闸管的触发脉冲突然丢管的触发脉冲突然丢失或控制角失或控制角 突然增大突然增大到到 180 时，处于导通时，处于导通状态的晶闸管将不能状态的晶闸管将不能正常关断、失去控制正常关断、失去控制作用作用失控现象

26、。失控现象。 避免方法：避免方法：加续流二极管加续流二极管相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-94单相单相/三相桥式半控整流电路的共同特点三相桥式半控整流电路的共同特点 R负载、负载、RL负载、负载、RLE负载的负载的Ud波形相同。波形相同。单相桥式半控单相桥式半控单相桥式半控单相桥式半控 移相范围：移相范围：0180。 都存在失控问题。都存在失控问题。避免方法：避免方法：加续流二极管。加续流二极管。2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d2cos19 .0)(dsin2122UttUUd相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-95例例3-4

27、 三相半控桥式整流电路，已知三相电源对称，三相半控桥式整流电路，已知三相电源对称，滤波电感滤波电感 Ld 充分大，负载电流充分大，负载电流i id近似平直。近似平直。UAB=380V，R=2 ，E=40V， =90 ，试完成下，试完成下列要求：列要求：（1） 绘出负载电压绘出负载电压ud、交流侧电流、交流侧电流i iA的波形；的波形； （2）求负载电压平均值）求负载电压平均值Ud、负载电流平均值、负载电流平均值Id；（3）求电源侧的功率因数。）求电源侧的功率因数。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-96解：（解：（1）反电势阻感负反电势阻感负载在负载电感足够大足载在负载电感

28、足够大足以使负载电流连续的情以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与况下，电路工作情况与大电感负载时相似大电感负载时相似，负，负载电压载电压ud、交流侧电流、交流侧电流i iA的波形如右图所示。的波形如右图所示。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-97（3 3） )(4 .25717. 1)cos1 (17. 122VUUUd)(7 .1082404 .257AREUIdd（2） )(85.767 .1082118090AIIdA)(6 .5072185.7638033VAIUSAAB)(4 .279797 .1084 .257WIUPPddd55. 06 .507214

29、 .27979SP相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-98课课 堂堂 思思 考考1、下列可控整流电路中、下列可控整流电路中，输出电压中谐波含量最输出电压中谐波含量最少的电路是：少的电路是：a. 三相半波三相半波 b. 三相桥式三相桥式 c. 单相半波单相半波 d. 单相桥式单相桥式2、可控硅装置触发脉冲的移相范围与主电路形式、可控硅装置触发脉冲的移相范围与主电路形式、负载性质有关。对三相半波可控整流电路电阻性负载性质有关。对三相半波可控整流电路电阻性负载来说，触发脉冲的移相范围是：负载来说，触发脉冲的移相范围是： 0 90 0 120 0 150 0 180 相控整流202

30、2-5-10 长春工业大学人文信息学院3-99课课 堂堂 思思 考考3、下列概念正确的在括号中画、下列概念正确的在括号中画“ ”： 与三相半波整流电路相比，三相桥式整流整流电路与三相半波整流电路相比，三相桥式整流整流电路具有：具有：输出电压脉动小输出电压脉动小（）（）变压器绕组无直流磁势变压器绕组无直流磁势（）（）变压器绕组在正负半周都工作，效率高变压器绕组在正负半周都工作，效率高（）（）SCR导电时间长导电时间长（）（）相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-100课课 堂堂 思思 考考4、三相全控桥式晶闸管整流电路，带阻感负载、三相全控桥式晶闸管整流电路，带阻感负载 ，输出

31、电压波形如下图粗线所示，试分析电路有何故输出电压波形如下图粗线所示，试分析电路有何故障？障？ 0t tuduacuabuacucbuabuacubcubauca相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1013. 7 整流器交流侧电抗对换流整流器交流侧电抗对换流(相相)的影响的影响分析该问题时作以下假定：分析该问题时作以下假定： 考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，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该漏感可用一个集中的电感LB表示。表示。 假设大电感负载，负载电流连续且平直。假设大电感负载，负载电流连续且平直。相控整流2022-5-10 长春

32、工业大学人文信息学院3-102一、换相过程分析一、换相过程分析（以三相半波为例）（以三相半波为例）RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc1 1、电流从、电流从T T1 1换相至换相至T T2 2的过程：的过程： 因因a a、b b两相均有漏感两相均有漏感,i,ia a、i ib b均不能突变。均不能突变。 当当i ik k增大到等于增大到等于i id d时，时， i ia a=0=0，T T1 1关断关断, ,换流结束。换流结束。 T T1 1和和T T2 2同时导通，相当同时导通，相当于将于将a a、b b两相短路，

33、在两两相短路，在两相组成的回路中产生环流相组成的回路中产生环流i ik k， i ib b= =i ik k 逐渐增大的，逐渐增大的，而而i ia a= =i id d- -i ik k逐渐减小。逐渐减小。考虑变压器漏感时的考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形三相半波可控整流电路及波形换相重叠角换相重叠角 ：换相过程所需换相过程所需的时间的时间T T1 1换相至换相至T T2 2的过程的过程相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1032、相关概念（术语）、相关概念（术语）换相过程：一相晶闸管电流从换相过程：一相晶闸管电流从id 0 ，另一，另一相晶闸管电流从相晶闸管电

34、流从0 id的过程。的过程。换相重叠角换相重叠角 ：换相过程所对应的相角。：换相过程所对应的相角。换相电压：换相过程中加在换相回路上的电换相电压：换相过程中加在换相回路上的电 压，即两相间电位差瞬时值。压，即两相间电位差瞬时值。 uba = ub - ua问题问题2 2：换相重叠角换相重叠角 ？问题问题1 1：换相过程中换相过程中u ud d的波形？的波形？相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1043、换相重迭对输出电压波形的影响、换相重迭对输出电压波形的影响换相过程中，整流电压的瞬时值换相过程中，整流电压的瞬时值影响：与影响：与 = 0时相比，时相比，产生了产生了换换相压

35、降相压降 Ud，使使Ud减小。减小。dtdiLuuuKBbaab22abKBuudtdiL2abKBbduudtdiLuudddUUUcos0RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-105二、换相压降的计算二、换相压降的计算换相压降与电路结构、换相电流换相压降与电路结构、换相电流id、交流侧、交流侧电感电感LB有关，与换相时刻的电压无关。有关，与换相时刻的电压无关。对于对于单相全控桥单相全控桥，环流，环流i ik是从是从0变为变为2id，所以，所以必须用必须用 2i

36、d 代替代替 id tduumtduumabdb)2(2)(2dIKBKBdixmtdtddiLm022dBImx2dURabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc对对m脉波电路，换相压降为脉波电路，换相压降为相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-106 符号定义符号定义:m 输出电压在一个周期输出电压在一个周期内内的波头数。的波头数。xB 整流电路交流侧每相电抗值（主要是变整流电路交流侧每相电抗值（主要是变压器漏抗）压器漏抗）U2e 变压器二次绕组变压器二次绕组额定相电压额定相电压I2e 变压器二次绕组变

37、压器二次绕组额定相电流额定相电流uK% 变压器的短路电压比变压器的短路电压比100oo22KeeBuIUx相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-107三、考虑三、考虑 换相重叠换相重叠 时整流器的输出特性时整流器的输出特性 输出电压的平均值输出电压的平均值 Ud 整流电路的输出特性整流电路的输出特性如右图所示如右图所示dddUUUcos0dcdIRUcos0)2(BcmxR相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-108四、换相重叠角四、换相重叠角 的计算的计算a2b2ba2k2Bkkd2kBu2U cos(t)mu2U cos(t)muu22U sinsint

38、m1di2U sinsintdtLmti0iI2U sinmi(coscost)L因 为 当时 ，； 换 流 结 束 时 ，解 得 ：相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-109m 输出电压在一个周期内的波头数。输出电压在一个周期内的波头数。 对于单相全控桥，对于单相全控桥，环流环流i ik是从是从0变为变为2id，所以，所以必须用必须用 2id 代替代替 id 对于三相全控桥，对于三相全控桥，它相当于相电压为它相当于相电压为 的的脉波整流电路，所以脉波整流电路，所以必须用必须用 线电压线电压（即（即 ）代替代替coscossin220BIKdxmUdiIdmUIxdBsin

39、2coscos22U32U2U3相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-110各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算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单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：注： 单相全控桥电路中，环流单相全控桥电路中，环流i ik是从是从0变为变为2id。 三相桥等效为相电压等于三相桥等效为相电压等于 的的6脉波整脉波整流电路，故其流电路，故其m=6，相电压按，相电压按 代入。代

40、入。2U32U3相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-111五、五、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1)1) 出现换相重叠角出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值，整流输出电压平均值U Ud d降低；降低；2)2) 使整流电路的功率因数降低；使整流电路的功率因数降低；3)3) 换相使电网电压出现缺口，使电网电压发生畸变；换相使电网电压出现缺口，使电网电压发生畸变；4)4) 晶闸管的晶闸管的d di/i/d dt t 减小，有利于晶闸管的安全开通，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有时人为串入进线电抗器以抑制晶

41、闸管的d di/i/d dt t。RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-112图例图例3-5 单相桥式整流电路，已知电源电压单相桥式整流电路，已知电源电压U2=220V，交流侧电抗为交流侧电抗为XB，假设滤波电抗，假设滤波电抗Xd非常大，以至非常大，以至于输出电流于输出电流i id连续而平直。当连续而平直。当i id=Id时，重叠角时，重叠角1=300，如改变负载电阻，如改变负载电阻R，使，使i id=2Id ，试求，试求（1）计算此时的重叠角）计算此时的重叠角2

42、 和输出电压平均值和输出电压平均值Ud；（2）绘出电流）绘出电流i iD1、i iD2和电压和电压ud 的波形。的波形。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-113解：解：（1）将）将m相半波可控整流电路计算重叠角的相半波可控整流电路计算重叠角的公式用于本题，可得公式用于本题，可得 ：mUIxdBsin2)cos(cos2取取m=2,m=2, , 据题意可列出据题意可列出方程组如下：方程组如下： 22212)2(2cos122cos1UIxUIxdBdB即：即：)cos1 (2cos112432)( 5 .171243cos12209 . 02cos19 . 022VUUd

43、（2 2）电流）电流i iD1、i iD2和电压和电压ud 的的波形如图例波形如图例3-53-5。 相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-114例题例题 3-6 三相全控桥式整流电路接大电感负载，三相全控桥式整流电路接大电感负载，对于对于4000KVA副边副边Y形连接的整流变压器，其短形连接的整流变压器，其短路比路比20%，副边线电压，副边线电压U2l=2000V ， Id=1200A， =15 ，求装置的功率因数。，求装置的功率因数。 解：根据题中的参数，整流变压器副边额定线电解：根据题中的参数，整流变压器副边额定线电流为：流为： )(7 .1154200031040003

44、322AUSIlel根据短路比的定义：根据短路比的定义： )(2 . 02 . 013%2222elkeeBIUuIUx相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-115由于由于XB不可忽略，就须考虑由于重叠造成的不可忽略，就须考虑由于重叠造成的输出平均电压损失输出平均电压损失)( 3 .229120022 . 062VImxUdBd)(7 .23783 .22915cos200035. 1cos0VUUUddd该系统输出功率：该系统输出功率： )(4 .285412007 .2378kWIUPPddd相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-116变压器副边实际电流

45、与负载有关，其值为变压器副边实际电流与负载有关，其值为 ：)(2 .9791200816. 0322AIId忽略变压器损耗，则输入的视在功率为：忽略变压器损耗，则输入的视在功率为： ).(9 .33912 .97920003322kVAIUSl装置的功率因数为：装置的功率因数为： 84. 09 .33914 .2854SP相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-117课课 堂堂 思思 考考1、单选题：（、单选题：（1）整流电路的作用是）整流电路的作用是 将交流电变换为直流电将交流电变换为直流电 将直流电变换为直流电将直流电变换为直流电 将交流电变换为交流电将交流电变换为交流电

46、将直流电变换为交流电将直流电变换为交流电（2）可控整流电路的输出电压大小与主电路型式、）可控整流电路的输出电压大小与主电路型式、控制角控制角和负载性质有关。以下哪种整流电路的输和负载性质有关。以下哪种整流电路的输出电压最大？设交流输入电压出电压最大？设交流输入电压U2相同，都带纯电阻相同，都带纯电阻负载，控制角负载，控制角=0 。 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 三相半波整流电路三相半波整流电路 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-118课课 堂堂 思思 考考2、判断题、判断题（1）下列概念正确的有：）下列概念正确的有： 在

47、整流电路中，负载电流越大，换相重叠角越在整流电路中，负载电流越大，换相重叠角越小。小。 在整流电路中，输入电压越高，换相重叠角越在整流电路中，输入电压越高，换相重叠角越小。小。 在整流电路中，输入变压器漏抗越大，换相重在整流电路中，输入变压器漏抗越大，换相重叠角越小。叠角越小。 在大电感负载整流电路中，换相重叠角在大电感负载整流电路中，换相重叠角与相与相控角控角有关。有关。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-119本章小结本章小结3、掌握、掌握整流电路的分析方法：整流电路的分析方法：根据电源电压根据电源电压 u2 和控制角和控制角 以及负载性质，以及负载性质，绘出负载电压绘

48、出负载电压 ud 、负载电流负载电流 i id 和整流元件和整流元件的电压、电流波形，从而导出基本电量的计的电压、电流波形，从而导出基本电量的计算公式及数量关系。算公式及数量关系。1、掌握、掌握整流器交流侧电抗对整流电路的影响整流器交流侧电抗对整流电路的影响2、理解、理解半控整流电路半控整流电路“失控失控”的概念的概念相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1204、掌握、掌握整流电路的基本电量计算整流电路的基本电量计算输出电压（负载电压）平均值输出电压（负载电压）平均值 Ud、有效值、有效值U输出电流（负载电流）平均值输出电流（负载电流）平均值 Id、有效值、有效值ISCR电

49、流平均值电流平均值 IdT、有效值、有效值IT SCR电流定额电流定额ITAV=(1.52) IT1.57电源（变压器副边）电压有效值电源（变压器副边）电压有效值 U2 电流有效值电流有效值I2、视在功率视在功率S= U2 I2电阻负载功率电阻负载功率 P=I2 R 直流电源负载功率直流电源负载功率 P= Id E当负载中含有大电感时（即：当负载中含有大电感时（即：Id平直时），平直时）， I = Id ， P= Id Ud功率因数功率因数= PS本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-121单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路（R负载）负载）)2cos1(

50、 U0.9tdsinU21U22dt移相范围移相范围 0 180本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-122单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路（R、L负载）负载）移相范围移相范围 0 90cos U0.9tdsinU21U22dt本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-123单相桥式全控整流电路（单相桥式全控整流电路（R、E负载）负载） 时时tE)dsinU2(1EU-2dt 时时tE)dsinU2(1EU-2dt本章小结本章小结要求触发脉要求触发脉冲有足够宽冲有足够宽度。度。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信

51、息学院3-124单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路（R、L、E负载）负载） 整流电压整流电压u ud d的波形和负载电流的波形和负载电流i id d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，u ud d的计算公式亦一的计算公式亦一样。样。cos U0.9tdsinU21U22dt本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-125单相桥式单相桥式半半控整流电路控整流电路（R、L负载）负载）)2cos1( U0.9tdsinU21U22dtUd 、Id、 U： （R、L负载与负载与R负载）负载）计算公式与单相全控计算公式与单相全控

52、桥（桥（R负载）负载）一样。一样。移相范围移相范围 0 180本章小结本章小结 不能输不能输出负电压；出负电压； 带电感带电感性负载时存性负载时存在失控现象。在失控现象。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-126三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（R负载）负载） 0 30 cos U1.17tdsinU2321U26562dt30 150 6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt移相范围移相范围： =0 150本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-127三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（R、L负载）负载）移

53、相范围移相范围： =0 90cos U1.17U2d本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-128三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路（R、L负载）负载）cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU231U223232dt移相范围移相范围 0 90本章小结本章小结要求触发脉冲有足够要求触发脉冲有足够宽度（大于宽度（大于60 ）。）。或或要求间隔为要求间隔为60的的双窄脉冲。双窄脉冲。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-129三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路（R负载）负载）0 60 cosU35. 1cos U34. 2U2

54、2d60 120 3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt移相范围移相范围 0 120本章小结本章小结相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-130三相桥式三相桥式半半控整流电路控整流电路2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22dR、L负载与负载与R负载的整负载的整流电压流电压 Ud表达式相同表达式相同移相范围移相范围 0 180本章小结本章小结 不能输出负电压；不能输出负电压；带电感性负载时存在带电感性负载时存在失控现象。失控现象。相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-131变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响

55、1)1) 出现换相重叠角出现换相重叠角 ，整流输出电压平均值，整流输出电压平均值U Ud d降低；降低；2)2) 使整流电路的功率因数下降；使整流电路的功率因数下降；3)3) 换相使电网电压出现缺口，使电网电压发生畸变；换相使电网电压出现缺口，使电网电压发生畸变；4)4) 晶闸管的晶闸管的d di/i/d dt t 减小，有利于晶闸管的安全开通。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有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的d di/i/d dt t 。本章小结本章小结100oo22KeeBuIUx整流电路交流侧每相电抗值（主要是变压器漏抗）整流电路交流侧每相电抗值（主

56、要是变压器漏抗）相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-132各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算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单相全控桥三相半波三相全控桥m脉波整流电路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：单相全控桥电路中，环流注：单相全控桥电路中，环流i ik是从是从0变为变为2Id。 三相桥等效为相电压等于三相桥等效为相电压等于 的的6脉波整脉波整流电路，故其流电路，故其m=6，相电压按，相电压按 代入。代入。2U32U3本

57、章小结本章小结 整流输出电压的平均值整流输出电压的平均值dddUUUcos0相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-133习习 题题3-1 单相半波可控整流电路中，如晶闸管（单相半波可控整流电路中，如晶闸管（1）不）不加触发脉冲，（加触发脉冲，（2）内部短路，（）内部短路，（3）内部断路，）内部断路，试分析元件两端与负载电压波形。试分析元件两端与负载电压波形。3-2 可控整流电路纯电阻负载时，负载电阻上的平可控整流电路纯电阻负载时，负载电阻上的平均电压和平均电流的乘积是否等于负载功率？大均电压和平均电流的乘积是否等于负载功率？大电感负载，当电流基本平直时，在负载电阻上的电感负载，当电流基本平直时，在负载电阻上的平均电流的乘积是否等于负载功率？为什么？平均电流的乘积是否等于负载功率？为什么？相控整流2022-5-10 长春工业大学人文信息学院3-1343-8 整流电路中续流二极管起什么作用？所有整流电路输整流电路中续流二极管起什么作用？所有整流电路输出端都需加接续流二极管吗？出端都需加接续流二极管吗？3-11单相桥式全控整流电路，大电感负载，单相桥式全控整流电路，大电感负载，U2=1