第3章 1单相整流.

1、可控整流电路（可控整流电路（AC-DC）( (一）一）Controlled Rectifier主讲：伍文俊主讲：伍文俊 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-2第三章第三章 整流电路整流电路(Rectifier)l 整流电路：整流电路：将交流电能变为直流电能供给直流将交流电能变为直流电能供给直流用电设备的电路，也称交流用电设备的电路，也称交流- -直流变换电路直流变换电路（AC/DC)AC/DC)。l 整流电路的分类整流电路的分类 按器件按器件可控性可控性：不可控不可控、半控半控、全控全控三种。三种。 按按电路结构电路结构可分为可分为桥式桥式电路和电路和零式零式电路。

2、电路。 按按交流输入相数交流输入相数分为分为单相单相电路和电路和多相多相电路电路。 按按变压器二次侧电流的方向变压器二次侧电流的方向是单向或双向，是单向或双向，分为分为单拍单拍电路和电路和双拍双拍电路或电路或半波半波电路和电路和全波全波电电路。路。自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-3 3.13.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 （Single-Phase Controlled Rectifier） 一、一、Classical Single-phase Controlled Rectifier单相半波单相半波单相全波单相全波单相全控单相全控单相半控单相半控自动化

3、与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-4二二、Basic Knowledge of Phase-controlled Rectifier：A、自然换相点： 晶闸管开始承受正向电压的时刻； 以前页图为例： 单相半波：交流电源由负变正的过零点； 单相全波，单相全控，单相半控：交流电源的过零点；B、控制角(延迟角，触发角): 自然换相点至晶闸管开始导通时刻为止的时间角度；C、导通角：晶闸管导通的时间角度；D、移相：控制角的变化；E、同步：主电路与控制电路固定的相位关系。 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-5三、Single-phase Bridge

4、Single-phase Bridge Controlled RectifierControlled Rectifier（一）阻感负载（阻感负载（L L极大）极大）1、电路结构分析电路结构分析1）负载得电：负载得电：上桥和下桥各有一个管子导通； VT1，VT4同时导通； VT2，VT3同时导通.如何实现？3）自然换相点自然换相点： VT1，VT4：相电压由负半周向正半周转换的过零点； VT2，VT3：相电压由正半周向负半周转换的过零点。2）上桥两管和下桥两管承受电压相反上桥两管和下桥两管承受电压相反；TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid等效电路单相全控桥式整流自动化与信工

5、程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-62、工作原理及波形分析、工作原理及波形分析 t时，VT1、VT4导通，ud=u2；tURitiLsin2dd2dd初始条件：初始条件：t = ，id= 0解得：其中：122tan,()LZLRR（3-1-1）()2222sin()sin()RtLUUiteZZ d终值条件：终值条件：t = +，id= 0。单相全控桥式整流代入（3-1-1）得导通角与负载及控制角的关系：自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-7 单相桥式全控整流电路电流连续与断续单相桥式全控整流电路电流连续与断续的边界条件的边界条件： ,180 ,1

6、80 ,180 电流临界连续；电流连续-CCM；电流断续-DCM。由式（3-1-2），当=180时，解得：;两种运行状态：两种运行状态： 电流连续电流连续(Continuous Conduction ModeCCM)和和电流断续电流断续(Discontinuous Conduction ModeDCM)。单相全控桥式整流tansin()sin()0e（3-1-2）自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-8= 45TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-9;若电流连续，则：导通角与控制角和负

7、载的关系：导通角与控制角和负载的关系： 控制角越大，导通时间越短；控制角越大，导通时间越短； 负载电阻越大，导通时间越短；负载电阻越大，导通时间越短； 负载电感越大，导通时间越长。负载电感越大，导通时间越长。负载电流与电感的关系：负载电流与电感的关系： 电感越大，电流越平直。电感越大，电流越平直。电流连续时，VT1，VT4与VT2，VT3轮流导通。 VT1，VT4导通：ud=uab=u2，i2=id； VT2，VT3导通：ud=uba=-u2 ，i2=-id。 负载电感Ld中感应电势的作用，使得交流电压过零时晶闸管不会关断。t + : tE时，晶闸管才有导通的可能；与阻感负载相比，晶闸管导通角

8、减小；当时，触发脉冲必须为宽脉冲，晶闸管才能导通，脉冲宽度大于-。此时晶闸管触发角被推迟为触发角被推迟为 。1 1、电路分析、电路分析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，其危害：A、机械特性变软；B、换向电流大；C、电机振动大。自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-15解决办法：串电感dmin23dmin21087. 222IUIUL2 2、波形分析、波形分析VT1、VT4导通和VT2、VT3导通时的回路方程：dd2d2sindiLERiUtt与阻感负载差别？解？阻感反电势负载（L极大）阻感反电势负载（连续）阻感反电势负载（断续）电阻反电势

9、负载自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-16 结论：结论：如果负载电流连续，则负载电压、电流等波形与阻感负载电流连续情况一致。负载电流因反电势的影响有所减小。 如果负载电流断续，则要视具体情况定。3 3、数值分析、数值分析1 1）负载电压平均值）负载电压平均值2 2）负载电流平均值）负载电流平均值2222 212sincos0.9cosdUUUtd tU =0，Ud=0.9U2(最大)；=90，Ud=0(最小)。变化处变化处IREUdd单相全控桥反电势负载自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-17电流平均值电流平均值 ：,21dVTIIdd

10、VTRIII213601802dII 2电压：电压：22U3 3）移相范围）移相范围0 90 （ 90 以后断续） 4 4）晶闸管）晶闸管5 5）变压器）变压器无直流磁化，利用率最大。电流有效值电流有效值 ：单相全控桥反电势负载自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-18单相全控桥式整流电路小结单相全控桥式整流电路小结（相对于单相半波）（相对于单相半波）：1）输出电压提高一倍；2）变压器利用率高，无直流磁化；3）输出电压脉动平稳，谐波少；4）已造成电网不平衡。 故一般用于故一般用于4kW以下系统中。以下系统中。自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技

11、术-19作业作业: P.95 习题习题 1、3、5自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-20单相半波整流电路单相半波整流电路222sinuUt自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-21单相半波整流电路（阻感负载）单相半波整流电路（阻感负载）a)u1TVTu2uVTudid自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-22反并联二极管单相半波整流电路反并联二极管单相半波整流电路VTia)Tu1u2uVTLRdudVDiRVDRL极大自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-23TabRLa)u1u2i2V

12、T1VT3VT2VT4udid单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-24单相全控桥式整流电路波形（阻感负载）单相全控桥式整流电路波形（阻感负载）TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-25单相全控桥式整流电路波形（电阻负载单相全控桥式整流电路波形（电阻负载）自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-26单相全控桥式整流阻感反电动势负载（单相全控桥式整流阻感反电动势负载（L极大）极大）参数：U2m=200V，E=50V，L=10

13、H，R=10自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-27单相全控桥式整流阻感反电动势负载连续单相全控桥式整流阻感反电动势负载连续参数：U2m=200V，E=50V，L=0.3H，R=10自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-28单相全控桥式整流阻感反电动势负载断续单相全控桥式整流阻感反电动势负载断续参数：U2m=200V，E=50V，L=0.03H，R=10自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系-电力电子技术-29单相全控桥式整流电阻反电动势负载单相全控桥式整流电阻反电动势负载参数：U2m=200V，E=50V，R=10自动化与信工程学院电气系自动化与