第3章 整流电路1课件

第3章整流电路

3.1单相可控整流电路

3.2三相可控整流电路

3.3变压器漏感对整流电路的影响

3.4电容滤波的不可控整流电路

3.5整流电路的谐波与功率因数

3.6大功率可控整流电路

3.7整流电路的有源逆变工作状态

3.8整流电路相位控制的实现第3章整流电路

整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。

◆按电路结构可分为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。

◆按变压器二次侧电流方向是单向或双向，分为单拍电路和双拍电路。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--SinglePhaseHalfWaveControlledRectifier

◆带电阻负载的工作情况3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--电阻性负载

◆带电阻负载的工作情况☞变压器T起变换电压和隔离的作用，其一次侧和二次侧电压瞬时值分别用u1和u2表示，有效值分别用U1和U2表示，其中U2的大小根据需要的直流输出电压ud的平均值Ud确定。

☞电阻负载的特点是电压与电流成正比，两者波形相同。☞在分析整流电路工作时，认为晶闸管（开关器件）为理想器件，即晶闸管导通时管压降为零，晶闸管阻断时漏电流为零，且晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--电阻性负载

◆带电阻负载的工作情况

在晶闸管VT处于断态时，电路中无电流，负载电阻两端电压为零，u2全部施加于VT两端。如果在u2正半周VT承受正压的时刻给VT门极施加触发脉冲，则VT导通。忽略晶闸管通态压降，则直流输出电压ud和u2相等。至即u2降为0时，电路中电流亦降为0，VT关断。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--电阻性负载

◆带电阻负载的工作情况改变晶闸管触发时刻，ud和id波形随之改变，直流输出电压ud为极性不变、但瞬时值变化的脉动直流，其波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整流。加之电路中采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路称为单相半波可控整流电路。整流电压ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故称该电路为单脉波整流电路。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--电阻性负载

◆参数计算

☞触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压开始到门极施加触发脉冲为止的电角度称为触发延迟角，也称为触发角或控制角。

☞导通角：晶闸管在一个周期内处于通态的电角度称为导通角。有

☞直流输出电压平均值Ud：3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--电阻性负载

◆参数计算

☞当时，整流输出电压的平均值Ud为最大，用Ud0表示，此时Ud=

Ud0=0.45U2。随着角的增大，Ud逐渐减小，当时，Ud为0。可见，该电路中晶闸管触发角的移相范围为0°～180°或0～

。

这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压的方法称为相位控制方式，简称相控方式。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路形式及电路波形

3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路分析阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变。当负载中感抗与电阻R相比不可忽略时即为阻感负载。若，则负载主要呈感性，称为电感负载，如电动机的励磁绕组。流过感性器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势，其极性是阻止电流变化的。当电流增加时其极性阻止电流增加，当电流减小时其极性阻止电流减小。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路分析由于电感的存在，延迟了VT的关断时间，使ud出现负的部分，与电阻负载相比其平均值Ud下降。将器件理想化，电路可简化为分时段线性电路，如下图：3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路分析

☞当VT处于断态时，id=0；VT处于通态时，有如下方程成立：在VT导通的初始时刻，有id=0，。求解上式可得：3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路分析

☞设当时，id=0，代入上式并整理可得：当、已知时，即可通过上式求出。当负载阻抗角或触发角不同时，晶闸管的导通角也不同。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆电路分析

☞若为定值，角越大，在u2正半周电感L储能越少，维持导电的能力就越弱，越小。若为定值，越大，则L储能越多，越大，且越大，在u2负半周电感L维持晶闸管导通的时间就越接近其在u2正半周导通的时间，ud中负的部分越接近于正的部分，其平均值Ud越接近于零，输出的直流电流平均值也越小。

为解决上述矛盾，可在整流电路的负载两端并联一个二极管，称为续流二极管，用VDR表示。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆参数计算

☞设晶闸管导通角为，则负载平均电压为：其中：3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆参数计算

☞所以有：即：带有电感负载时，负载电阻上电压平均值等于晶闸管导通时间内电源电压平均值。电感两端电压平均值为0，表明ud波形中的直流成分全部降落在电阻R上，而ud波形中交流成分则大部分加载电感L上。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆小结

☞与电阻性负载相比，电感L的存在使晶闸管导通角增大，但输出电压中出现负的波形，导致输出电压和输出电流的平均值降低。大电感时，输出电压的正、负面积趋于相等，输出电压平均值趋于0。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆负载侧并联续流二极管电路及分析

3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆负载侧并联续流二极管电路及分析

☞在u2正半周，工作情况与无续流二极管时相同。当u2由零变负时，VDR导通，ud为零。此时u2通过VDR向VT施加反压使其关断，L中储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，这个过程称为续流。若L足够大，，即负载为电感负载，在VT关断期间，VDR可持续导通，使id连续，且波形近似为一条水平线。此时，在一个周期内，VT导通时间为，VDR导通时间为。

3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆负载侧并联续流二极管电路及分析

☞若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过晶闸管的电流平均值IdVT和有效值IVT分别为续流二极管的电流平均值IdVDR和有效值IVDR分别为3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆负载侧并联续流二极管电路及分析

☞晶闸管的移相范围为180°，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值；续流二极管承受的电压为-ud

，其最大反向电压为u2的峰值。

☞输出电压平均值Ud：当电感足够大时，Id近似为一条直线。计算公式如上页所示。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆例：某小型同步发电机采用单相半波晶闸管自激励磁。发电机相电压为220V，要求励磁电压为45V。励磁线圈Li的电阻为4Ω，电感为0.2H。试确定晶闸管的导通角，以及流过晶闸管与续流二极管的电流平均值和有效值。3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆例题求解：所以：，为大电感负载。由：可得：得：3.1单相可控整流电路■单相半波可控整流电路--阻感性负载

◆例题求解：由：可得：3.1单相可控整流电路■单相