单相桥式全控整流电路

1、1/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路NoImageu (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4图图3-5 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形a)带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况 电路分析电路分析 闸管闸管VT1和和VT4组成一对桥臂，组成一对桥臂，VT2 和和VT3组组成另一对桥臂。成另一对桥臂。 在在u2正半周（即正半周（即a点电位高于点电位高于b点电位）点电位） 若若4个晶闸管均不导通，个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压串联承受电压u2。 在触发角在触发角a

2、 a处给处给VT1和和VT4加触发加触发 脉冲，脉冲，VT1和和VT4即导通，电流从电源即导通，电流从电源a端经端经VT1、R、VT4流回流回电源电源b端。端。 当当u2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和和VT4关断。关断。 在在u2负半周，仍在触发角负半周，仍在触发角a a处触发处触发VT2和和VT3，VT2和和VT3导通，电流从电源导通，电流从电源b端流出，经端流出，经VT3、R、VT2流回电源流回电源a端。端。 到到u2过零时，电流又降为零，过零时，电流又降为零，VT2和和VT3关断。关断。 VT2和和VT3的的a a=0处为处为w wt=p p

3、2/131基本数量关系基本数量关系 晶闸管承受的最大晶闸管承受的最大正向电压正向电压和和反向电压反向电压分别为分别为 和和 。 整流电压平均值为：整流电压平均值为： =0时，时，Ud= Ud0=0.9U2。=180 时，时，Ud=0。可见，。可见，角角的的移相范围移相范围为为180 。 向负载输出的直流电流平均值为：向负载输出的直流电流平均值为： 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路222U22Upaaapwwp2cos19 . 02cos122)( dsin21222UUttUUd2cos19 . 02cos12222aapRURURUIdd(3-9)(3-10)3/131流

4、过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值 ： 流过晶闸管的电流有效值为：流过晶闸管的电流有效值为： 变压器二次侧电流有效值变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值与输出直流电流有效值I相等，为相等，为 由式（由式（3-12）和（）和（3-13）可见：）可见：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路2cos145. 0212aRUIIddTpapapwwppa2sin212)(d)sin2(21222RUttRUITpapapwwppa2sin21)()sin2(12222RUtdt

5、RUIIIIT21(3-11)(3-12)(3-13)(3-14)4/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u图图3-6 单相桥式全控整流电流带单相桥式全控整流电流带阻感负载时的电路及波形阻感负载时的电路及波形带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 电路分析电路分析 在在u2正半周期正半周期 触发角触发角a a处给晶闸管处给晶闸管VT1和和VT4加触加触发脉冲使其开通，发脉冲使其开通，ud=u2。 负载电感很大，负载电感很大，id不能突变且波形近不能突变且波形近

6、似为一条水平线。似为一条水平线。 u2过零变负时，由于电感的作用晶闸过零变负时，由于电感的作用晶闸管管VT1和和VT4中仍流过电流中仍流过电流id，并不关断。，并不关断。 w wt=p p+a a时刻，触发时刻，触发VT2和和VT3，VT2和和VT3导通，导通，u2通过通过VT2和和VT3分别向分别向VT1和和VT4施加反压使施加反压使VT1和和VT4关断，流过关断，流过VT1和和VT4的电流迅速转移到的电流迅速转移到VT2和和VT3上，上，此过程称为此过程称为换相换相，亦称，亦称换流换流。 5/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路基本数量关系基本数量关系 整流电压平均值

7、为：整流电压平均值为： 当当a a=0时，时，Ud0=0.9U2。a a=90 时，时，Ud=0。晶闸管。晶闸管移相范移相范围围为为90 。 晶闸管承受的最大晶闸管承受的最大正反向电压正反向电压均为均为 。 晶闸管导通角晶闸管导通角 与与a a无关，均为无关，均为180 ，其电流平均值和，其电流平均值和有效值分别为：有效值分别为： 和和 。 变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2的波形为正负各的波形为正负各180 的矩形波，其的矩形波，其相位由相位由a a角决定，有效值角决定，有效值I2=Id。 apaaapwwpcos9 . 0cos22)( dsin21222dUUttUU22UddT21I

8、IddT707. 021III(3-15)6/131带反电动势负载时的工作情况带反电动势负载时的工作情况 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。 电路分析电路分析 |u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。 晶闸管导通之后，晶闸管导通之后，ud=u2， ，直至，直至|u2|=E，id即降至即降至0使使得晶闸管关断，此后得晶闸管关断，此后ud=E。 与电

9、阻负载时相比，晶闸管提前了与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度电角度 停止导电，停止导电， 称为称为停停止导电角止导电角。 当当a a 时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通不可能导通。3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路b)idOEudwtIdOwta图图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势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电阻负载时的电路及波形REuidd212sinUE(3-16)7/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 触发脉冲有足够的宽度，保证当触发脉冲有足够的宽度，保证当w w

10、t= 时刻有晶闸管开始时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角触发角被推迟为被推迟为 。 在在a a角相同时，整流输出电压比电阻负载时角相同时，整流输出电压比电阻负载时电流断续电流断续 id波形在一周期内有部分时间为波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为的情况，称为电流断续电流断续。 负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的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机械特性将很软。将很软。8/131twwOud0Eidtpa =p3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路为了克服此缺点，一般

11、在主电为了克服此缺点，一般在主电 路中直流输出侧串联一个路中直流输出侧串联一个平波平波 电抗器电抗器。电感量足够大使电流连续，晶电感量足够大使电流连续，晶 闸管每次导通闸管每次导通180 ，这时整流，这时整流 电压电压ud的波形和负载电流的波形和负载电流id的的 波形与电感负载电流连续时的波形与电感负载电流连续时的 波形相同，波形相同，ud的计算公式亦一样。的计算公式亦一样。 为保证电流连续所需的为保证电流连续所需的电感量电感量L可由下式求出：可由下式求出：图图3-8 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况电流连续的临

12、界情况 dmin23dmin21087. 222IUIULpw(3-17)9/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路例：单相桥式全控整流电路，例：单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中，负载中R=2，L值极大，反电势值极大，反电势E=60V，当，当a a=30 时，要求：时，要求： 作出作出ud、id和和i2的波形；的波形； 求整流输出平均电压求整流输出平均电压Ud、电流、电流Id，变压器二次侧电流有效值，变压器二次侧电流有效值I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：解：ud、id和和i2的波形如图的波形

13、如图3-9： u2OwtOwtOwtudidi2OwtIdIdIdppaa 图图3-9 ud、id和和i2的波形图的波形图10/1313.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 整流输出平均电压整流输出平均电压Ud、电流、电流Id，变压器二次侧电流有效值，变压器二次侧电流有效值I2分别为分别为 Ud0.9 U2 cosa a0.9100cos3077.97(A) Id (UdE)/R(77.9760)/29(A) I2Id9(A) 晶闸管承受的最大反向电压为：晶闸管承受的最大反向电压为： U2100 141.4（V） 流过每个晶闸管的电流的有效值为：流过每个晶闸管的电流的有效值为：

14、IVTId 6.36（A） 故晶闸管的额定电压为：故晶闸管的额定电压为： UN(23)141.4283424（V） 晶闸管的额定电流为：晶闸管的额定电流为： IN(1.52)6.361.5768（A） 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。22211/1313.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路a)wtwab)udi1OOt图图3-10 单相全波可控整流电路及波形单相全波可控整流电路及波形带电阻负载时带电阻负载时 电路分析电路分析 变压器变压器T带带中心抽头中心抽头。 在在u2正半周，正半周，VT1工作

15、，变压器二次绕组上半部分流过电流。工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。 u2负半周，负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的 电流。电流。 变压器也变压器也不存在直流磁化不存在直流磁化的问题。的问题。 12/1313.1.3 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 单相全波中单相全波中变压器变压器结构较复杂，材料的消耗多。结构较复杂，材料的消耗多。 单相全波只用单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，个，相应地，门极驱动电路也少门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压是单个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的相全控桥的2倍。倍。 单相全波单相全波导电回路导电回路只含只含1个晶闸管，比单相桥少个晶闸管，比单相桥少1个，因个，因而管