单相半波可控整流电路教材

第2章相控整流电路出现最早、应用最广的电力电子电路。将交流电变换为固定或可调的直流电称为“整流”，即AC/DC变换，能量从电网流向负载；反之，将直流电变换为交流电称为“有源逆变”，即DC/AC变换，能量是从负载流向电网。整流电路的分类：按控制程度：不可控、半控、全控按交流电源相数：单相、三相、多相按电路结构形式：半波、全波、桥式重点掌握：电路结构、工作原理、波形分析、电路中各电量的计算负载的分类：电阻性、电感性、电容性（不允许）、反电动势一.电阻性负载1、电路结构图2.2.1单相半波可控整流

a=30

a=60

2.1单相半波相控整流电路提示：分析电路时假设所有器件都是理想元件2、工作原理在电源正半周

0<ωt<α期间，T正向阻断，负载上电压ud为零。ωt=α时刻，T被触发导通，负载上电压ud等于电压电压u2ωt=π时刻，u2电压过零，T关断。在的负半周T承受反压，一直处于反相阻断状态，全部加在T两端。直到下一个周期的触发脉冲到来后，T又被触发导通，电路工作情况又重复上述过程。导通角晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用θ表示。移相范围使输出电压从最大值到最小值变化的触发延迟角的变化范围

触发延迟角从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示,也称触发角或控制角。几个重要概念ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuTTuTuuR12dd单相半波相控整流电路（α=30°）tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：导通角返回ωtωtωtωtu2ugud,iduToooou2π2π3πu2-αθαθUdiuVTTuTuuR12dd单相半波相控整流电路（α=60°）tUwsin22u2=α

：控制角(或移相角)θ

：导通角返回3、各电量的计算这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式（相控方式）当触发角α=0时，Ud最大，随着触发角α的增大，Ud减小，到α=π时，Ud=0。单相半波可控整流电路的最大移相范围是0~π，相应Ud调节范围为0.45U2~0，θ=π-α

。（1）负载上电压平均值Ud（2）负载上电压有效值U、电流平均值Id、电流有效值I；晶闸管电流有效值IT；变压器二次侧电流有效值I2

晶闸管在工作中可能承受的最大正、反向电压为电源电压的峰值（3）变压器二次侧有功功率P、视在功率S、功率因数

cosφcosφ是α的函数，α越大，功率因数越低。即使是电阻性负载，由于存在谐波电流，最大功率因数小于1，为0.707。例2-1

单相半波相控制整流电路，电阻性负载，Rd=5Ω，由220V交流电源直接供电，要求输出平均直流电压50V，求晶闸管的控制角α、导通角θ、电源容量及功率因数，并选用晶闸管。

答案α=89°

选用晶闸管的型号为KP30-8。

答案二、电感性负载电机的励磁线圈、负载串联电抗器等均是电感性负载。电感两端电压：其方向总是阻碍电流的变化电感知识复习：（1）是储能元件。当电流增大时，电感吸收并储能能量，电感的感应电势阻止电流增大；当电流减小时，电感释放出能量，感应电势阻止电流的减小。（2）电感两端电压u与电流i有相位差。平波电抗器1、无续流二极管时（1）工作原理0～ωt1期间：晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。ωt1时刻，晶闸管被触发导通，负载电压ud=u2。ωt1～ωt2期间：电流id从零逐渐增大，到ωt2时上升到最大值，期间电源向电感和R提供能量。ωt2时刻：电流上升到最大值。ωt2～ωt3期间：u2继续减小，id也逐渐减小，期间电源和电感向R提供能量。ωt3时刻：交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压uT仍大于零，晶闸管会继续导通。ωt3～ωt4期间：u2为负值，期间电感向R和电源提供能量。ωt4时刻：电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。（2）

输出分析直流输出电压平均值Ud为由于电感负载的存在，电源电u2由正到负过零点也不会关断，输出电压ud出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，id也很小。所以，实际的大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。（1）工作原理2、加续流二极管时u2＞0时，uT＞0，在ωt=α处触发晶闸管导通，负载上有输出电压和电流，续流二极管VD承受反向电压而处于断态。u2＜0时，通过续流二极管VD使VT承受反向电压而关断。电感的感应电压使VD承受正向电压导通续流，ud仅为续流二极管的管压降(理想情况下为零）。如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续。续流二极管可以起到提高输出电压的作用。电感越大，id波动越小，流过晶闸管的电流iT和流过续流二极管的电流iD近似为矩形波。移相范围为0～180º，且α+θ=180º，与单相半波可控整流器电阻性负载相同。由以上分析可以看出：(2)各电量计算(1)输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id与电阻性负载时相同。(2)晶闸管和续流二极管可能承受的最大正反向电压均为电源电压的峰值。

(2)流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT(3)续流二极管的电流平均值IdD与续流二极管的电流有效值ID优点：线路简单，调整方便；缺点：（