《电力电子技术》课件项目一 整流电路

项目一晶闸管可控整流电路

1.电阻性负载（1）电路原理图几个名词术语和概念：①控制角α（触发角）：从规定的时刻起到产生触发脉冲时刻所对应的电角度。

②导通角：在交流电源的一个周期内晶闸管导通时间所对应的电角度。一、单相半波相控整流电路单相可控整流电路③移相：改变触发脉冲出现的时刻。④移相范围：改变控制角α，使输出电压平均值从最大值降到最小值，对应α的变化范围。⑤同步：使触发脉冲与电源电压在频率和相位上要协调配合，这种相互协调配合的关系。(2)工作原理及波形图（3）电量计算输出的直流电压平均值和有效值

直流输出电流平均值和有效值变压器二次侧电流有效值晶闸管承受的最大正反向电压为

2.电感性负载

和电阻性负载的区别就在于：电感的存在，延缓了VT的关断，使ud出现负的部分。（1）电路原理图

右图（a）所示（2）工作原理及波形图直流输出电压平均值（3）电量计算小结：单相半波相控整流电路的优缺点优点：线路简单，成本低。缺点：是输出脉动大；变压器二次侧含有直流成分电流，使变压器铁芯直流磁化。

二、单相全控桥式相控整流电路1.电阻性负载

（1）电路原理图（2）工作原理及波形图u2正半周时：0~α时间段：VT1、4虽然承受正向电压，但没有施加触发脉冲，仍然处于正向阻断状态；VT2、3受反压截止，ud=0。

α时刻，VT1、4的触发脉冲到来，VT1、4导通，电流沿回路1流动。此时ud=u2。直至，

π时刻（u2过零点），VT1、4受零压而关断。u2负半周时：VT1、4受反压截止。α~π+α：VT2、3虽然承受正向电压，但没有施加触发脉冲，仍然处于正向阻断状态；，ud=0。π+α时刻，VT2、3的触发脉冲到来，VT2、3导通，电流沿回路2流动。此时ud=u2。直至，2π时刻（u2过零点），VT2、3受零压而关断。波形图如右图所示。（3）电量计算直流输出电压平均值直流输出电流平均值和有效值流过每个晶闸管的电流平均值和有效值变压器二次绕组电流有效值晶闸管承受的最大反向电压2.电感性负载

（1）电路原理图（2）工作原理及波形图

由于在电流发生变化的时候电感中会产生感应电动势阻碍电流的变化，使得电流缓慢的发生变化。同时，电感中产生的上负下正的感应电动势使得正在导通的晶闸管在u2=0时不会关断，继续保持导通状态,只有电流为零时才关断；如果电感足够大，电感中储存的能量完全可以维持到下一组脉冲到来。使得负载上的电压、电流波形连续。（3）主要数量关系直流输出电压平均值直流输出电流平均值和有效值晶闸管的电流平均值和有效值变压器二次绕组电流有效值晶闸管承受的最大正、反向电压3.反电动势性负载

（1）电路原理图电路原理图如右图（a）所示（2）工作原理及波形图当u2>E时，晶闸管触发导通。控制角α应大于停止导电角δ。当晶闸管VT1、VT4被触发导通后，忽略管子的管压降，负载两端的电压为电源电压u2；当晶闸管VT2、VT3被触发导通后，忽略管子的管压降，负载两端的电压为负的电源电压；当u2<E时，晶闸管关断。停止导电角（3）主要数量关系直流输出电压平均值直流输出电流平均值例2.1单相桥式相控整流电路，U2=220V，α=π/3。①电阻性负载，R=10Ω；②电感性负载，R=10Ω，L值极大。根据上述情况，计算直流输出电压Ud、电流Id、变压器二次侧电流有效值I2。解：（1）电阻性负载（2）电感性负载三相可控整流电路一、三相半波相控整流电路

1.电阻性负载

（1）电路原理图（2）工作原理及波形图α的起算点：自然换流点。

整流变压器接法为Δ/Y接法，其中的Δ是消除3次谐波电流，Y为得到中线。

三相相电压正半周的交点即为α的起算点。当α=0º时，应该在ωt=30º，150º，270º时分别给VT1、VT2、VT3施加触发脉冲，其负载两端的电压波形为三相相电压正半周的包络线。右图为α=30º时的波形图。

α≦30º时，每个晶闸管的导通角为120º。当30º<α≦150º时,每个晶闸管的导通角为150º-α。（3）主要数量关系

α≦30º时，整流输出电压平均值当30º<α≦150º时,晶闸管承受的最大反向电压2.电感性负载

同样只有电流为零管子关断，下一相管子导通；移相范围为0°～90°。整流输出电压平均值变压器二次侧电流即晶闸管电流有效值晶闸管承受的最大反向电压电路的主要缺点是变压器二次电流有直流分量，易直流磁化。下图为α=60º时相关电量的波形图。二、三相全控桥式整流电路（1）电路原理图（2）工作原理及波形图

α=0º时，相当于不可控整流电路，任一时刻，共阴极组和共阳极组各有一个晶闸管导通，负载上得到的是线电压波形正半周包络线。1.电阻性负载

一个周期之内，有六种工作状态，分别为：时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ共阴极组VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组VT6VT2VT2VT4VT4VT6每隔π/3有一个晶闸管换流。为保证电路在启动或电流断续时能正常工作，必须要有两个晶闸管同时有触发脉冲，脉冲的施加方法有两种：（1）宽脉冲触发。宽度大于60°（80°－100°）。（2）双窄脉冲触发。两个脉冲前沿相差60°(20°－30°)。

右图为α=90°时负载两端的电压波形图。宽脉冲双窄脉冲（3）主要数量关系输出电压平均值α≤

π/3时α＞π/3时（1）电路原理图是将上图中的电阻负载变成电感负载。（2）波形图晶闸管电流有效值α≤

π/3时α＞π/3时变压器二次侧电流有效值晶闸管承受的最大反向电压2.电感性负载

α=30°

α=90°

（3）主要数量关系输出电压平均值晶闸管电流有效值变压器二次侧电流有效值晶闸管承受的最大反向电压

晶闸管的有源逆变把直流电变换为交流电回馈给电网的连接称为有源逆变。应用：直流电动机的可逆系统、交流电机串级调速系统以及高压直流输电等。一、有源逆变的基本原理1.直流电能的传递

产生功率吸收功率吸收功率产生功率产生功率产生功率2.逆变产生的条件

(1)电路工作于整流状态，提升重物α在0~π/2，Ud>0，Ud>E(2)电路工作于逆变状态，下放重物α在π/2~π，E、Ud同时反向，E>Ud电动机的能量回馈电网。有源逆变的条件：外部条件：有直流电动势的存在，并且极性和晶闸管导通方向一致，其值大于直流侧的平均电压。内部条件：控制角α>π/2，使Ud<0。充分条件：直流回路有大电感，以保证逆变连续进行。半控桥和接有续流二极管的电路不能实现有源逆变。二、三相桥式相控有源逆变电路

定义逆变角为β，令α＋β＝180°在电流连续时，无论整流还是逆变Udo为α＝0时的最大整流电压。对三相桥式逆变电路交流侧回馈到直流侧的有功功率三、逆变失败及最小逆变角的限制

若逆变电路输出平均电压外接直流电源顺向串联，形成较大的短路电流称为逆变