整流电路ppt课件

1、整流电路整流电路第第3 3章章3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 3.3 3.3 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3.4 3.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路3.5 3.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数3.6 3.6 整流电路的有源逆变任务形状整流电路的有源逆变任务形状本章小结本章小结1212学时学时引言引言整流电路的分类：整流电路的分类：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路构造可分为桥式电路和零式电路。按电路构造可分为

2、桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。路和双拍电路。整流电路：出现最早的电力电子电路。整流电路：出现最早的电力电子电路。 主要作用是将交流电变为直流电。主要作用是将交流电变为直流电。3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 3.1.1 3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 3.1.2 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 3.1.3 3.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 3

3、.1.4 3.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.1.1 3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 (Single Phase Half Wave Controlled (Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)Rectifier)1 1、带电阻负载的任务情况、带电阻负载的任务情况* * * 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形一样。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形一样。* * * 常见电阻性负载有：电阻加热炉、电解、电镀安装等。常见电阻性负载有：电阻加热

4、炉、电解、电镀安装等。* * * 变压器变压器T T起变换电压和电气隔离的作用，其一次侧和二次起变换电压和电气隔离的作用，其一次侧和二次 侧电压瞬时值分别用侧电压瞬时值分别用u1u1和和u2u2表示，有效值分别用表示，有效值分别用U1U1和和U2U2表示。表示。任务原理分析：任务原理分析：半波整流半波整流单脉波整流单脉波整流控制角控制角导通角导通角请绘制出电流波形？请绘制出电流波形？定量计算：定量计算：(1)(1)直流输出电压平均值为直流输出电压平均值为2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU当当 时，直流输出电压平均值的最大值为时，直流输出电压平均值的最大

5、值为02045. 0UUUdd当当 时，直流输出电压平均值的最小值为时，直流输出电压平均值的最小值为00ddUU故，故， 随着增大，随着增大， 减小。减小。dU1800(2) (2) 移相范围：移相范围： ，相控整流。，相控整流。(3)(3)最大正反向电压均为最大正反向电压均为u2u2的峰值的峰值: :)90(2)90(222UUUUFMRM3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.1.1 3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 (Single Phase Half Wave Controlled (Single Phase Half Wave Controlled R

6、ectifier)Rectifier)2 2、带阻感负载的任务情况、带阻感负载的任务情况* * * 电感的特点：电感对电流具有平波作用；根据楞次定律，电感的特点：电感对电流具有平波作用；根据楞次定律， 电感的自感电势总是对抗电流的变化，使流电感的自感电势总是对抗电流的变化，使流 过的电感电流不能发生突变。过的电感电流不能发生突变。* * * 阻感性负载更为常见：电机及励磁绕组等。阻感性负载更为常见：电机及励磁绕组等。任务原理分析：任务原理分析：找到分析电子电路的方法书找到分析电子电路的方法书4646页页 -分段线性电路分析法分段线性电路分析法从晶闸管从晶闸管 通态和断态通态和断态 两个方面分别

7、理想化思索。两个方面分别理想化思索。dVTduuiL分析思绪：分析思绪：输出输出 的平均值降低的平均值降低dU 为理处理负载阻抗角为理处理负载阻抗角 或者触发角或者触发角 、导通角、导通角 、电感、电感 储储能以及输出电压能以及输出电压 平均值、输出电流平均值、输出电流 平均值之间的矛盾，提平均值之间的矛盾，提出带续流二极管的单相半波带阻感负载的电路处理这一问题。出带续流二极管的单相半波带阻感负载的电路处理这一问题。LdUdi 定量计算定量计算(id(id近似为一条直线，恒为近似为一条直线，恒为IdIdddVTII22)(212ddVTItdIIddVDRII22)(2122ddVDRItdI

8、ISCRSCR电流平均值：电流平均值：SCRSCR电流有效值：电流有效值：VDRVDR电流平均值：电流平均值：VDRVDR电流有效值：电流有效值：1800 移相范围：移相范围： 最大正反向电压均为最大正反向电压均为u2u2的峰值的峰值: :)90(2)90(222UUUUFMRM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 VTVT的的 移相范围为移相范围为0-1800-180。 简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，呵斥变压器铁芯直流磁化。呵斥变压器铁芯直流磁化。 实践上很少运用此种电路。实践上很少运用此种电路。 分析该电

9、路的主要目的建立起整流电路的根本概念。分析该电路的主要目的建立起整流电路的根本概念。 思索：思索：假设负载是纯电感，其各电压、电流波形如何变化呢？假设负载是纯电感，其各电压、电流波形如何变化呢？提示：提示：u2u2过零，过零，did/dt=0,iddid/dt=0,id到达峰值；到达峰值； u2u2变负时，变负时，idid下降，下降，udud正负面积相等，充放磁平衡，正负面积相等，充放磁平衡， 那么那么Ud=0Ud=03.1.2 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 (Single Phase Bridge Contrelled (Single Phase Bridge Con

10、trelled Rectifier)Rectifier)3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路1 1、带电阻负载的任务情况、带电阻负载的任务情况任务原理分析：任务原理分析：双脉波整流双脉波整流不存在直流磁化问题不存在直流磁化问题定量计算定量计算1 1：2cos19 . 02cos122)(dsin21222UUttUUd向负载输出的平均电流值为：向负载输出的平均电流值为：流过晶闸管的电流平均值只需输出直流平均值的一半，即：流过晶闸管的电流平均值只需输出直流平均值的一半，即：2cos145.0212ddVTRUII2cos19 . 02cos12222ddRURURUI整流输出电压的平

11、均值：整流输出电压的平均值：角的移相范围为180。晶闸管接受的最大正向电压和反向电压分别是晶闸管接受的最大正向电压和反向电压分别是)90(2)90(2222UUUUFMRM流过晶闸管电流的有效值：流过晶闸管电流的有效值：变压器二次测电流有效值变压器二次测电流有效值I2I2与输出直流电流与输出直流电流I I 有效值相等：有效值相等：不思索变压器的损耗时，要求变压器的容量：不思索变压器的损耗时，要求变压器的容量：2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUI2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIII21VT综上两个式子，得综上两个式子，得22IUS 定量计算定量计算

12、2 2：功率因数问题：功率因数问题：角度越大，角度越大，i2i2滞后于滞后于u2u2的角度越大，功率因数越低。的角度越大，功率因数越低。3.1.2 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 (Single Phase Bridge Contrelled (Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)Rectifier)3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路2 2、带阻感负载的任务情况、带阻感负载的任务情况* * * 假设电路已任务于稳态，假设电路已任务于稳态，idid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

13、设负载电感很大，负载电流idid延续且近似恒流。延续且近似恒流。任务原理分析：任务原理分析：换相或称换流时换相或称换流时留意：留意：各晶闸管的形状变化各晶闸管的形状变化定量计算：定量计算：cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU* * * 晶闸管移相范围为晶闸管移相范围为: 0-90: 0-90* * * 变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2i2的波形为正负各的波形为正负各180180的矩形波，相对的矩形波，相对于于 u2u2相移相移 角度，副边角度，副边i2 i2 有效值为有效值为ddT21IIddT707. 021III晶闸管接受的最大正反向电压均为晶闸管接受的最大正

14、反向电压均为 。22U* 整流输出电压的平均值：整流输出电压的平均值：晶闸管导通角晶闸管导通角与与 无关，均为无关，均为180180，晶闸管电流的平均值和有效值：晶闸管电流的平均值和有效值：* * * * *ddItdII2213.1.2 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 (Single Phase Bridge Contrelled (Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)Rectifier)3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3 3、带反电动势负载的任务情况、带反电动势负载的任务情况* * * 常见反电势负载有：蓄

15、电池、直流电机电枢等。常见反电势负载有：蓄电池、直流电机电枢等。 相当于相当于直流电压源直流电压源* * * 在在 |u2|E |u2|E 时，才有晶闸管接受正电压，才有导通的能够。时，才有晶闸管接受正电压，才有导通的能够。任务原理分析：任务原理分析：22arcsinUE-停顿导电角停顿导电角电流断续电流断续对于直流电动机负载会使其机械特性变软。对于直流电动机负载会使其机械特性变软。触发角延迟了触发角延迟了* * * 普通在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。普通在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。可以减少电流的脉动和延伸晶闸管导通时间。可以减少电流的脉动和延伸晶闸管导通时间。* * *

16、 为保证电流延续所需的电感量为保证电流延续所需的电感量 L L 可由下式求出：可由下式求出：）（ HIUIULdmin23dmin21087.222书书P50P50：例：例3-13-13.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.1.3 3.1.3 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 Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)Rectifier)又称单相双半波可控整流电路，是非常适用的一种电路。又称单相双半波可控整流电路，是非常适用的一种电路。任务原理分析：任务原理分析

17、：*变压器不存在直流磁化的问题。变压器不存在直流磁化的问题。请问：当该电路接其他负载时，电路波形？请问：当该电路接其他负载时，电路波形？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：v单相全波中变压器构造较复杂，资料的耗费多。单相全波中变压器构造较复杂，资料的耗费多。v单相全波只用单相全波只用2 2个晶闸管，比单相全控桥少个晶闸管，比单相全控桥少2 2个，相个，相应地，门极驱动电路也少应地，门极驱动电路也少2 2个；但是晶闸管接受的最个；但是晶闸管接受的最大电压是单相全控桥的大电压是单相全控桥的2 2倍。倍。v单相全波导电回路只含单相全波导电回路只含1 1个晶闸管，比单相桥少个晶闸管

18、，比单相桥少1 1个，个，因此管压降也少因此管压降也少1 1个。个。* * *从上述后两点思索，单相全波电路有利于在低输出电压的场从上述后两点思索，单相全波电路有利于在低输出电压的场所运用。所运用。3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.1.3 3.1.3 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 Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)Rectifier)3.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路3.1.4 3.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路

19、* * * * *半控电路与全控电路在电阻负载时的任务情况一样略。半控电路与全控电路在电阻负载时的任务情况一样略。1 1、电路中不加、电路中不加VDRVDR情况情况2 2、电路中加、电路中加VDRVDR情况情况* * * * *单相半控桥带阻感负载的情况分两种情况讨论单相半控桥带阻感负载的情况分两种情况讨论1 1、电路中不加、电路中不加VDRVDR情况情况容易出现失控问题，怎样处理呢？容易出现失控问题，怎样处理呢？ VT1 VT1导通后，假设触发脉冲丧失时，会发生一个晶闸管继导通后，假设触发脉冲丧失时，会发生一个晶闸管继续续导通而两个二极管轮番导通的情况，这使导通而两个二极管轮番导通的情况，这

20、使udud成为正弦半波，成为正弦半波，其平均值坚持恒定，称为失控。其平均值坚持恒定，称为失控。2 2、电路中加、电路中加VDRVDR情况情况续流期间导电回路中只需一个管压降，有利于降低损耗。续流期间导电回路中只需一个管压降，有利于降低损耗。不存在失控问题不存在失控问题3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 3.1.1 3.1.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 3.1.2 3.1.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 引言引言v交流侧由三相电源供电。交流侧由三相电源供电。v负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。容易滤波

21、。v根本的是三相半波可控整流电路，三相桥根本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路运用最广式全控整流电路运用最广 。3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 3.1.1 3.1.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路1 1、电阻负载、电阻负载* * *变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形防变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形防止止3 3次谐波流入电网。次谐波流入电网。电路的特点：电路的特点：* * *三个晶闸管分别接入三个晶闸管分别接入a a、b b、c c三相电源，其阴极衔接在一三相电源，其阴极衔接在一同同共阴极接法共阴极接法 。任务原理分析：任

22、务原理分析：自然换相点：自然换相点：三相半波不可控整流电路三相半波不可控整流电路 二极管换相时辰为自然换相点，是各相晶闸管能触发二极管换相时辰为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时辰，将其作为计算各晶闸管触发角导通的最早时辰，将其作为计算各晶闸管触发角 的起的起点，即点，即 。0三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路与单相的区别？与单相的区别？三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路时的任务原理分析时的任务原理分析0T二次绕组电流二次绕组电流有直流分量。有直流分量。三段分析法三段分析法包络线包络线三脉波整流三脉波整流三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路时的任务原理分析时的任务原理分

23、析30idid和和udud波形一样，波形一样，临界断续临界断续三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路时的任务原理分析时的任务原理分析60负载电流断续，负载电流断续，晶闸管导通角为晶闸管导通角为9090 定量计算：定量计算：* * * *最大移相范围是最大移相范围是 0150001500* * * *输出电压平均值的计算：输出电压平均值的计算： 时，负载电流延续，时，负载电流延续， 恒为恒为12001200，有：，有：30cos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU当a=0时，Ud最大，为 。217. 1UUUd0d)6cos(1675. 0)6cos(1223)(

24、sin2321262dUttdUU 时，负载电流断续，导通角时，负载电流断续，导通角 , ,有：有：301202UUd函数曲线函数曲线* * * *负载电流平均值为负载电流平均值为RUIdd* * * *晶闸管接受的最大反向电压，为晶闸管接受的最大反向电压，为 T T 二次线电压峰值，即二次线电压峰值，即22245.2632UUUURM* * * *晶闸管阳晶闸管阳/ /阴极间的最大正向电压等于阴极间的最大正向电压等于 T T 二次相电压的峰值二次相电压的峰值22UUFM2UUd函数曲线函数曲线1 1电阻负载电阻负载 2 2电感负载电感负载 3 3电阻电感负载电阻电感负载3.2 3.2 三相可

25、控整流电路三相可控整流电路 3.1.1 3.1.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2 2、阻感负载、阻感负载电路的特点：电路的特点：阻感负载阻感负载 L L 值很大，值很大，id id 波形根本平直；延续波形根本平直；延续SCRSCR导通时间。导通时间。 时，负载电流延续，整流电压波形与电阻负载时时，负载电流延续，整流电压波形与电阻负载时 一样一样, ,此时，此时，L L 不起作用。不起作用。30时的任务原理分析时的任务原理分析6030定性分析：定性分析：移相范围为：移相范围为：090090。增大，那么增大，那么dU负面积增大，直到负面积增大，直到90正负面积相等正负面积相等那么：那

26、么：0dU每只晶闸管导通角为每只晶闸管导通角为 ，电流近似，电流近似 方波方波120120定量计算：定量计算：最高耐压：最高耐压：245. 2UUUFMRMdU的平均值：的平均值：2d0d17. 1UUU 变压器副边即晶闸管电流的有效值为变压器副边即晶闸管电流的有效值为ddVT2577. 031IIII 晶闸管的额定电流为晶闸管的额定电流为dVTVT(AV)368. 057. 1III结论：结论：三相半波整流电路的主要缺陷：变压器副边电流只含有正半三相半波整流电路的主要缺陷：变压器副边电流只含有正半周，负半周没有利用，而且含有直流分量，导致铁心直流磁周，负半周没有利用，而且含有直流分量，导致铁

27、心直流磁化，为此其运用较少。化，为此其运用较少。3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 3.1.2 3.1.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥是运用最为广泛的整流电路三相桥是运用最为广泛的整流电路共阴极组共阴极组共阳极组共阳极组*触发脉冲规定顺序：触发脉冲规定顺序：VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6* * * *任何时辰总有上、下两组各有一虽然子导通。任何时辰总有上、下两组各有一虽然子导通。1 1、带电阻负载时的任务情况、带电阻负载时的任务情况当当 时，时，udud波形均延续，波形均延续，idid与与udud波形一样，也延续。波形一样，也延续。 60主要讨论一

28、下三种情况的波形图：主要讨论一下三种情况的波形图：03060123当当 时，时，udud波形每波形每6060中有一段为零，中有一段为零，udud波形不能波形不能出现负值。出现负值。60思索波形图思索波形图:90晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示：下面从触发角不同取值来讨论电路中各变量的波形变化。下面从触发角不同取值来讨论电路中各变量的波形变化。0波形波形30波形波形60波形波形90波形波形* * * * *带电阻负载时的三相桥式全控整流电路：带电阻负载时的三相桥式全控整流电路：

29、角的移相范围是：角的移相范围是：01200120 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* * * * *有两个晶闸管同时导通构成供电回路，其中共阴极组和共有两个晶闸管同时导通构成供电回路，其中共阴极组和共 阳极组各阳极组各1 1个，且不能为同一相上的器件。个，且不能为同一相上的器件。* * * * * 对触发脉冲的要求：对触发脉冲的要求：* * * 按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差的顺序，相位依次差6060。* * * 共阴极组共阴极组VT1VT1、VT3VT3、VT5VT5的脉冲依次差的脉冲依次

30、差120120， 共阳极组共阳极组VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2的脉冲也依次差的脉冲也依次差120120。* * * 同一相的上下两个桥臂：同一相的上下两个桥臂： 即即VT1VT1与与VT4VT4，VT3VT3与与VT6VT6，VT5VT5与与VT2VT2，脉冲相差，脉冲相差180180。 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* * * * * ud ud一周期脉动一周期脉动6 6次，每次脉动的波形都一样，故该电路次，每次脉动的波形都一样，故该电路为为6 6脉波整流电路，脉动频率是脉波整流电路，脉动频率是300Hz300Hz。* * * * * 需保证同时导通的需保证

31、同时导通的2 2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲* * * * * 晶闸管接受的电压波形与三相半波时一样，晶闸管接受的电压波形与三相半波时一样，晶闸管接受最大正、反向电压的关系也一样。晶闸管接受最大正、反向电压的关系也一样。0缘由：缘由： 假设上下两组管子只触发一只，那么前面已触发导通的那假设上下两组管子只触发一只，那么前面已触发导通的那虽然子能够会由于电网动摇或者负载变化引起电流过零而关断，虽然子能够会由于电网动摇或者负载变化引起电流过零而关断，导致无法构成流通回路。导致无法构成流通回路。 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发常用一种是双脉冲触发

32、常用宽脉冲触发：宽度宽脉冲触发：宽度600600，触发，触发2#2#时，时，1#1#管的触发脉冲依然起作用管的触发脉冲依然起作用双脉冲触发：间隔双脉冲触发：间隔600600，在触发，在触发2#2#同时，给同时，给1#1#管补发一个窄脉冲。管补发一个窄脉冲。2 2、带阻感负载时的任务情况、带阻感负载时的任务情况60时，时，udud波形延续，任务情况与带电阻负载时非常类似。波形延续，任务情况与带电阻负载时非常类似。 区别在于：得到的负载电流区别在于：得到的负载电流idid波形不同。波形不同。 当电感足够大的时当电感足够大的时,id,id的波形可近似为一条程度线。的波形可近似为一条程度线。60时，时

33、，阻感负载时的任务情况与电阻负载时不同。阻感负载时的任务情况与电阻负载时不同。 * * * * 电阻负载时，电阻负载时，udud波形不会出现负的部分。波形不会出现负的部分。 * * * * 阻感负载时，阻感负载时，udud波形会出现负的部分。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带阻感负载时，三相桥式全控整流电路: 角移相范围为角移相范围为 090 。0波形波形30波形波形90波形波形3 3、定量计算、定量计算当整流输出电压延续时当整流输出电压延续时 即带阻感负载时，或带电阻负载即带阻感负载时，或带电阻负载 时的平均值为：时的平均值为：60cos34.2)(sin6312323

34、2UttdUUd 带电阻负载且带电阻负载且 时，整流电压断续平均值为：时，整流电压断续平均值为：60)3cos(134.2)(sin63232dUttdUU输出电流平均值为输出电流平均值为 ：RUIdd* 变压器副边电流的有效值：变压器副边电流的有效值：ddddIIIII816. 03232)(3221222* * * * 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。REUIdd* * * *最大正反向电压：最大正反向电压：245. 2UUUFMRM适宜各种负载适宜各种负载* * * * 接反电势阻感负载时接反电势阻感负载时* * *仅在计算仅在

35、计算IdId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IdId为：为：* * *在负载电流延续的情况下，电路任务情况与电感性负载在负载电流延续的情况下，电路任务情况与电感性负载 时类似，电路中各处电压、电流波形均一样。时类似，电路中各处电压、电流波形均一样。3.3 3.3 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思索包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，该漏感可思索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用一个集中的电感 LB LB 表示。表示。现以三相半波为例，然后将其结论推行。现以三相半波为例，然后将其结论推行。思索思索VT1VT1换

36、相至换相至VT2VT2的过程：的过程： 环流环流ik=ibik=ib是逐渐增大的，是逐渐增大的， 而而ia=Id-ikia=Id-ik是逐渐减小的。是逐渐减小的。 当当ikik增大到等于增大到等于IdId时，时，ia=0ia=0， VT1VT1关断关断, ,换流过程终了。换流过程终了。思索变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形思索变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形 换相过程中，整流电压换相过程中，整流电压udud为同时导通的两个晶闸管所对应为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。的两个相电压的平均值。 换相重叠角换相重叠角换相过程继续的时间，用电角度换相过程继续的时间，用电角

37、度 表示。表示。2ddddbakBbkBaduutiLutiLuu 换相压降换相压降与不思索变压器漏感时相比，与不思索变压器漏感时相比，udud平均值降低平均值降低的多少。的多少。dB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIdkkk 换相重叠角换相重叠角 的计算的计算2dB62)cos(cosUIXBLXB-漏抗漏抗其中，脉冲数其中，脉冲数 m = 3m = 3 变压器漏抗对各种整流电路的影响书变压器漏抗对各种整流电路的影响书P62P62表格表格有通式吗？有通式吗？ 随其它参数变化的规律：随其它

38、参数变化的规律： 1 1 负载加重负载加重Id Id 越大，那么越大，那么 越大；越大； 2 2 XB XB 越大，越大， 越大；越大； 3 3 当当 时，时， 越小，越小， 越大。越大。90 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: :出现换相重叠角出现换相重叠角g ，整流输出电压平均值，整流输出电压平均值Ud降低。降低。整流电路的任务形状增多。整流电路的任务形状增多。晶闸管的晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的平安开通。减小，有利于晶闸管的平安开通。 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di/dt。换相时晶闸管电压出现缺

39、口，产生正的换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，能够，能够使晶闸管误导通，为此必需加吸收电路。使晶闸管误导通，为此必需加吸收电路。 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。3.4 3.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路3.4.1 3.4.1 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3.4.2 3.4.2 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 在交在交直直交变频器、不延续电源、开关电源等运用交变频器、不延续电源、开关电源等运用场所中，大量运用。场所中，大量运用。引言引言 最常用的是单相桥和三相桥两种接

40、法。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。称这类电路为二极管整流电路。3.4 3.4 电容滤波的不可控整流电电容滤波的不可控整流电路路3.4.1 3.4.1 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所，如目前大量普及的微机、常用于小功率单相交流输入的场所，如目前大量普及的微机、电视机等家电产品中。电视机等家电产品中。根本任务过程：根本任务过程：在在u2 u2 正半周过零点至正半周过零点至wt=0wt=0期间，因期间，因u2udu2ud，

41、故二极管均不导通，电容，故二极管均不导通，电容C C 向向 R R 放电，提供负载所需电流。放电，提供负载所需电流。至至wt=0 wt=0 之后，之后，u2 u2 将要超越将要超越udud，使得，使得VD1VD1和和VD4VD4开通，开通，ud=u2ud=u2，交流电源，交流电源向电容充电，同时向负载向电容充电，同时向负载 R R 供电。供电。主要的数量关系主要的数量关系 输出电压平均值 电流平均值 22UUD 空载时：空载时：2d2UU2/)53(TRC 重载时，重载时， ，即接近电阻负载时的特性。，即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在设计时，根据负载的情况选择电容C

42、 值，使值，使29 . 0 UUd22 . 1 UUd此时输出电压为：此时输出电压为： * 输出电流平均值输出电流平均值IR为：为： IR = Ud /R Id = IR * 二极管电流二极管电流 iD平均值为：平均值为： ID = Id / 2=IR/ 2 * * * 二极管接受的电压为：二极管接受的电压为： ud波形更平直，电流波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，的上升段平缓了许多，这对于电路的任务是有利的。这对于电路的任务是有利的。实践广泛运用的电路：实践广泛运用的电路：感容滤波的二极管整流电路感容滤波的二极管整流电路电路特点：电路特点：3.4 3.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤

43、波的不可控整流电路3.4.2 3.4.2 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根本原理根本原理* * *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。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，当没有二极管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规按指数规 律下降。律下降。电流电流id 断续和延续的临界条件断续和延续的临界条件:3RC*在轻载时在轻载时,直流侧获得的充电电流是断续的：直流侧获得的充电电流是断续的：*在重载时，直流侧获得的充电

44、电流是延续的：在重载时，直流侧获得的充电电流是延续的：3RC3RC主要数量关系主要数量关系* 输出电压平均输出电压平均 值值: Ud 在在2.34U2 2.45U2之间变化之间变化* 电流平均值电流平均值 输出电流平均值输出电流平均值IR为：为： IR = Ud /R 与单相电路情况一样，电容电流与单相电路情况一样，电容电流iC平均值为零，那么平均值为零，那么 Id =IR 二极管电流平均值为二极管电流平均值为Id的的1/3，即：，即： ID = Id / 3=IR/ 3* 二极管接受的最大反向电压为线电压的峰值，即二极管接受的最大反向电压为线电压的峰值，即 。 26U3.5 3.5 整流电路

45、的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数3.5.1 3.5.1 谐波和无功功率分析根底谐波和无功功率分析根底3.5.2 3.5.2 阻感负载整流电路交流侧谐波和功率因数分析阻感负载整流电路交流侧谐波和功率因数分析引言引言 随着电力电子技术的开展，其运用日益广泛，由此带来随着电力电子技术的开展，其运用日益广泛，由此带来的谐波的谐波(harmonics)(harmonics)和无功和无功(reactive power)(reactive power)问题日益严问题日益严重，引起了关注。重，引起了关注。无功的危害：无功的危害：导致设备容量添加。导致设备容量添加。使设备和线路的损耗添加。使设备和线路的

46、损耗添加。线路压降增大，冲击性负载线路压降增大，冲击性负载使电压猛烈动摇。使电压猛烈动摇。谐波的危害：谐波的危害：降低设备的效率。降低设备的效率。影响用电设备的正常任务。影响用电设备的正常任务。引起电网部分的谐振，使谐波引起电网部分的谐振，使谐波放大，加剧危害。放大，加剧危害。导致继电维护和自动安装的误导致继电维护和自动安装的误动作。动作。对通讯系统呵斥干扰。对通讯系统呵斥干扰。3.5 3.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数3.5.1 3.5.1 谐波和功率因数的关系谐波和功率因数的关系 电网施加给负载的电压为正弦信号，但负载从电网索取的电网施加给负载的电压为正弦信号，但负载

47、从电网索取的电流能否也为正弦信号，那么取决于负载是线性还是非线性的。电流能否也为正弦信号，那么取决于负载是线性还是非线性的。线性负载：如线性负载：如R,L,C等，电流为同频正弦波。等，电流为同频正弦波。非线性负载：如电力半导体设备，尤其是常用的非线性负载：如电力半导体设备，尤其是常用的SCR整流，整流， 电流变为非正弦信号。电流变为非正弦信号。基波与谐波：非正弦电流展开傅氏级数。基波与谐波：非正弦电流展开傅氏级数。 * 频率仍与工频一样的分量称为基波；频率仍与工频一样的分量称为基波； * 频率为基波频率整数倍的分量称为谐波。频率为基波频率整数倍的分量称为谐波。%100IITHD1hi电流谐波总

48、畸变率：电流谐波总畸变率：(Total Harmonic Distortion)hI- - 总谐波电流的有效值总谐波电流的有效值1I- - 基波电流的有效值基波电流的有效值 通常公用电网中的电压波形畸变很小，而电流波形畸通常公用电网中的电压波形畸变很小，而电流波形畸变能够很大，故在分析中，将电压视为正弦，电流为非正变能够很大，故在分析中，将电压视为正弦，电流为非正弦，具有实践意义。弦，具有实践意义。v 非正弦电路的有功功率非正弦电路的有功功率 ： P=U I1 cosj1P=U I1 cosj111111coscoscosIIUIUISP 基波基波(畸变畸变)因数因数 ，即基波电流有效值和总电

49、流有效值之比，即基波电流有效值和总电流有效值之比 位移因数基波功率因数位移因数基波功率因数 cosj 1 功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个要素共功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个要素共同决议的。同决议的。II1v 功率因数为：功率因数为：3.5.2 3.5.2 阻感负载整流电路交流侧谐波和功率因数分析阻感负载整流电路交流侧谐波和功率因数分析3.5 3.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数1 1、单相桥式全控整流电路阻感负载、单相桥式全控整流电路阻感负载 忽略换相过程和电流脉动，在大忽略换相过程和电流脉动，在大L-R(E)负载时，变压器负载时，变压器副边电流副边

50、电流i2为近似为近似1800正负对称方波。正负对称方波。 变压器二次侧电流谐波分析：变压器二次侧电流谐波分析：*基波与各次谐波电流有效值之间关系为基波与各次谐波电流有效值之间关系为nIInd22n=1,3,5,关键确定关键确定功率因数功率因数* 基波电流有效值为基波电流有效值为d122II 功率因数计算功率因数计算* i2的有效值的有效值 I= Id，结合上式可得基波因数为，结合上式可得基波因数为II12 209 .* * * 电流基波与电压的相位差就等于控制角电流基波与电压的相位差就等于控制角 ，故位移因数为，故位移因数为coscos11那么，功率因数为那么，功率因数为cos9.0cos22cos111II2 2、三相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路( (阻感负载阻感负载) )L很大时，很大时，id近似恒流近似恒流Id，ia比比ua滞后角为滞后角为ia为近似为近似1200正负对称方波，总有效值为正负对称方波，总有效值为30d32II 变压器二次侧电流谐波分析：变压器二次侧电流谐波分析：*基波与各次谐波电流有效值为基波与各次谐波电流有效值为,3,2,1,16,661kknInIIIndd* 基波电流有效值为基波电流有效值为 功率因数计算功率因数计算* 基波因数为基波因数为* * * 位移因数为位移因数为c