1、會(huì)計(jì)學(xué)1ACDC變換器整流和有源逆變電路變換器整流和有源逆變電路第一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。整流電路整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟?。?頁(yè)/共113頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第2頁(yè)/共113頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第3頁(yè)/共113頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。t0223二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1截止VD1導(dǎo)通負(fù)載電壓udu20u2負(fù)載電流idu2/R0u2/R二極管端電壓uVD10u20負(fù)載電壓平均值Ud 電源變壓器副邊電壓有效值為U

2、202245. 0)(dsin221UttU圖5-1 單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載電路及波形 表5-1 單相半波不控整流電路電阻負(fù)載時(shí)各區(qū)間工作情況第4頁(yè)/共113頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-1不帶續(xù)流二極管的單相半波整流電路帶阻感負(fù)載電路及波形 t0t1t12二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通VD1導(dǎo)通 VD1截止負(fù)載電壓udu2u20負(fù)載電流id有有0二極管端電壓uVD100u2表5-2 單相半波不控整流電路阻感負(fù)載時(shí)各區(qū)間各區(qū)間工作情況第5頁(yè)/共113頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-1帶續(xù)流二極管的單相半波整流電路帶阻感負(fù)載電路及帶大電感負(fù)載電流波形波形 t02

3、二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD1截止、VD2導(dǎo)通負(fù)載電壓udu20負(fù)載電流id穩(wěn)定直流整流二極管電流iVD1方波電流0續(xù)流二極管電流iVD20方波電流整流二極管端電壓uVD10u2續(xù)流二極管端電壓uVD2-|u2|0表5-3 單相半波不控整流電路大電感負(fù)載帶續(xù)流二極管時(shí)各區(qū)間工作情況第6頁(yè)/共113頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。若能經(jīng)過變換將交流電源的負(fù)半周電壓也得到利用，即獲得圖5-2a中的負(fù)載電壓波形，則負(fù)載電壓平均值Ud可提高1倍，從而使交流電源利用率成倍提高。采用單相全波整流電路單相全波整流電路 圖5-1（e）單相半波整流電路帶電阻性負(fù)載電路及波形 圖5-2a 單

4、相全波整流電路負(fù)載電壓波形第7頁(yè)/共113頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-2 單相全波整流電路及工作波形a)單相全波整流電路負(fù)載電壓波形 b)單相全波整流電路 c)交流輸入正半周整流電路工作圖 d)交流輸入負(fù)半周整流電路工作圖 第8頁(yè)/共113頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。t02二極管導(dǎo)通情況VD1導(dǎo)通、VD2截止VD2導(dǎo)通、VD1截止ud|u2|u2|uVD1和uVD2uVD1=0，uVD2= -2|u2|uVD1= -2|u2|，uVD2=0負(fù)載電壓平均值Ud0229 . 0)(dsin21UttU表5-4 單相全波整流電路各區(qū)間工作情況圖5-2（b） 單相全波

5、整流電路第9頁(yè)/共113頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-3(a) 單相橋式整流電路圖5-2 (b)單相全波整流電路 222U單相全波整流電路必須要有一個(gè)帶中心抽頭的變壓器，且二極管承受的最高電壓為 。為獲得全波整流電路的負(fù)載電壓波形，并克服全波整流電路的缺點(diǎn)，可采用橋式整流電路第10頁(yè)/共113頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-3 a)單相橋式整流電路 b)交流輸入正半周單相橋式整流電路工作圖 c)交流輸入負(fù)半周單相橋式整流電路工作圖 第11頁(yè)/共113頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。t02二極管導(dǎo)通情況VD1和VD4導(dǎo)通、VD2和VD3截止VD2和

6、VD3導(dǎo)通、VD1和VD4截止ud|u2|u2|uVDuVD1,4=0， uVD2,3= -|u2|uVD3=0， uVD1,4= -|u2|Ud0229 . 0)(dsin21UttU表5-5 單相橋式整流電路各區(qū)間工作情況 圖5-3(a) 單相橋式整流電路第12頁(yè)/共113頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第13頁(yè)/共113頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-4 三相橋式整流電路和整流模塊單相不控整流電路第14頁(yè)/共113頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-4 三相橋式整流電路和負(fù)載電壓波形第15頁(yè)/共113頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。

7、時(shí)時(shí) 段段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的二極管VD1VD1VD3VD3VD5VD5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的二極管VD6VD2VD2VD4VD4VD6整流輸出電壓uduabuacubcubaucaucb整流電壓平均值Ud2323234. 2)(dsin2331UttU表5-6 三相橋式整流電路各區(qū)間工作情況將負(fù)載電壓ud波形中的一個(gè)周期分成6段，每段60，每段導(dǎo)通的二極管及輸出整流電壓的情況如表5-6所示。第16頁(yè)/共113頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 三相不控整流電路 第17頁(yè)/共113頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-5（a） 電容濾波的單相橋式不可控整流電路

8、第18頁(yè)/共113頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-6 電感濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第19頁(yè)/共113頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第20頁(yè)/共113頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-7 電感和電容組成的復(fù)式濾波的單相橋式不可控整流電路及工作波形注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第21頁(yè)/共113頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十

9、四分。圖5-8 單相橋式不可控整流電路的抗浪涌電路注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第22頁(yè)/共113頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-9 倍壓不可控整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第23頁(yè)/共113頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。2V2202V110 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第24頁(yè)/共113頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。2V1102V220

10、 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第25頁(yè)/共113頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第26頁(yè)/共113頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第27頁(yè)/共113頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*

11、表示了解，大家自己看，課上不講。表示了解，大家自己看，課上不講。第28頁(yè)/共113頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。c） 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，大家自己看，課上不講。課上不講。第29頁(yè)/共113頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。d）圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，大家自己看，課上不講。課上不講。第30頁(yè)/共113頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。e）圖5-10 倍流整流電路 倍壓、倍流不控整流電路* 注：加注：加*表示了解，大家自己看，表示了解，

12、大家自己看，課上不講。課上不講。第31頁(yè)/共113頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第32頁(yè)/共113頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。5.2 單相可控整流電路引言第33頁(yè)/共113頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-11 單相半波可控整流電路及波形1 1）帶電阻負(fù)載的工作情況）帶電阻負(fù)載的工作情況變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負(fù)載的特點(diǎn)電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形相同。tTVTR0a)u1u2uVTudidt12 tttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路(Single Phas

13、e Half Wave Controlled Rectifier)第34頁(yè)/共113頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 首先，引入兩個(gè)重要的基本概念：觸發(fā)延遲角觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，用表示 ?；緮?shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值為aaa2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU(5-1)第35頁(yè)/共113頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 圖5-12 帶阻感負(fù)載的 單相半波電路及其波形阻感負(fù)載的特點(diǎn)阻感

14、負(fù)載的特點(diǎn)：電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。討論負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系。ttttu20t12 tug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +第36頁(yè)/共113頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-13 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)VT處于關(guān)斷狀態(tài) b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài) a)b)VTRLVTRLu2u2電力電子電路的一種基本分析方法通過器件的理想化，將電路簡(jiǎn)化為分段線性電路。器件的每種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于一種線性電路拓?fù)?。?7頁(yè)/共113頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。VTb)RLu2b) VT處于導(dǎo)通

15、狀態(tài)tURitiLsin2dd2dd（5-2）)sin()sin(tanjaqjajqe（5-4）初始條件：t= a ，id=0。求解式（5-2）并將初始條件代入可得當(dāng)t=+a 時(shí)，id=0，代入式（5-3）并整理得 )sin(2)sin(22)(2djjaatZUeZUitLR（5-3）22)( LRZRLjarctan其中 ，第38頁(yè)/共113頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。u2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO-a+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖5-14 單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形 當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT

16、承受反壓關(guān)斷。L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流續(xù)流。 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）ddVT2IIa（5-5）d2dVT2)(21ItdIIaa（5-6）ddVDRIIa2（5-7）d22dVD2)(21RItdIIaa（5-8）第39頁(yè)/共113頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。單相半波可控整流電路的特點(diǎn)單相半波可控整流電路的特點(diǎn)第40頁(yè)/共113頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。a)u (i )ttt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖5-15 單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形工作原理及波形分析工作原理

17、及波形分析VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時(shí)關(guān)斷。電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)第41頁(yè)/共113頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。aaa2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUU（5-9）a 角的移相范圍為180。向負(fù)載輸出的平均電流值為：流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：2co

18、s145.0212ddVTaRUII（5-11）2cos19 . 02cos12222ddaaRURURUI(5-10)ttt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4第42頁(yè)/共113頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。流過晶閘管的電流有效值：變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：由式（2-12）和式（2-13）得：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量 S=U2I2。aaa2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUI（5-12）aaa2sin21)()sin2(12222RUtdtRUII（5-13）II21VT（5-14）ttt000i2

19、udidb)c)d)ddaauVT1,4第43頁(yè)/共113頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。u2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖5-16 單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。u2過零變負(fù)時(shí)，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。至t=+a 時(shí)刻，晶閘管VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3兩管導(dǎo)通。VT2和VT3導(dǎo)通后，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相換相，亦稱換流換流。

20、第44頁(yè)/共113頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。aaaacos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU（5-15）晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與a無(wú)關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。ddT21IIddT707. 021III晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。22U2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4第45頁(yè)/共113頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-17 單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)

21、電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 在|u2|E時(shí)，才有晶閘管承 受正電壓，有導(dǎo)通的可能。在a 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。導(dǎo)通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，id即降至0使得 晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 。REuidd與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電角，212sinUE（5-16）b)idOEudtIdOtaq第46頁(yè)/共113頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-17b 單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)電阻電阻負(fù)載時(shí)的波形 電流斷續(xù)電流斷續(xù)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng) t= 時(shí)刻有晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推

22、遲為 。 如圖5-17b所示id波形所示：電流連電流連續(xù)續(xù)ub)idOEdtIdOtq第47頁(yè)/共113頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。為了克服此缺點(diǎn)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器。這時(shí)整流電壓ud的波形和負(fù)載電流id的波形與阻感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同，ud的計(jì)算公式也一樣。圖5-18 單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況tOud0Eidtaq = 第48頁(yè)/共113頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的。變壓器不存在直流磁化的問題。圖5-19 單相全波可控整流電路

23、及波形a)tab)udi1OOt第49頁(yè)/共113頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，相應(yīng)的，門極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個(gè)晶閘管，比單相橋少1個(gè)，因而管壓降也少1個(gè)。從上述后兩點(diǎn)考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。第50頁(yè)/共113頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。udOb)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdatttttttaaaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 圖5-20 單相橋式半控整流電路

24、，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形電阻負(fù)載電阻負(fù)載 半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。第51頁(yè)/共113頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 圖5-20 單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。 u2過零變負(fù)時(shí)，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。在u2負(fù)半周觸發(fā)角a時(shí)刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，u2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。u2過零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdatttttttaaaiVT

25、1iVD4iVT2iVD3iVDR第52頁(yè)/共113頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。 若無(wú)續(xù)流二極管，則當(dāng)a 突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控失控。有續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過程由VDR完成，避免了失控的現(xiàn)象。續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。第53頁(yè)/共113頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。相當(dāng)于把圖5-15a中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5-15 單

26、相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形圖5-21 單相橋式半控整流電路的另一接法第54頁(yè)/共113頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第55頁(yè)/共113頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。幾個(gè)重要概念第56頁(yè)/共113頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第57頁(yè)/共113頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第58頁(yè)/共113頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-22 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 1)電阻負(fù)載電阻負(fù)載自然換相點(diǎn)：二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)

27、算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a =0 。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttta)動(dòng)畫演示第59頁(yè)/共113頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。aa0 時(shí)的工作原理分析時(shí)的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖5-22 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 a a=30 的波形（的波形（圖5-23） 特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a a30 的情況（的情況（圖5-24 ） 特點(diǎn)：負(fù)載電

28、流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuca =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttta)R動(dòng)畫演示第60頁(yè)/共113頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。aaaacos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU（5-18）當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為 。2d0d17.1UUU222613 22sin()1cos()0.6751cos()22663UUtdtUUaaad(5-19)整流電壓平均值的計(jì)算整流電壓平均值的計(jì)算a30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：a30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：第61頁(yè)/

29、共113頁(yè)第六十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。03060901201500.40.81.21.17321a/( )Ud/U2圖5-25 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載第62頁(yè)/共113頁(yè)第六十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽(yáng)極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即RUIdd（5-20）222RM45. 2632UUUU（5-21）22UUFM（5-22）第63頁(yè)/共113頁(yè)第六十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-26 三相半波可控整流電路，阻感

30、負(fù)載時(shí)的電路及a =60時(shí)的波形特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a30時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。a30時(shí)（如a=60時(shí)的波形如圖2-16所示）。u2過零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來(lái)，才換流，ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90。udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOtatt動(dòng)畫演示第64頁(yè)/共113頁(yè)第六十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。由于負(fù)載電流連續(xù)， Ud可由式（5-18）求出，即 當(dāng)a a00時(shí)，21.17cosUUadUd/U2與a a成余弦關(guān)系

31、，如圖5-25中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個(gè)例子。03060901201500.40.81.21.17321a/( )Ud/U2圖5-25 三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1電阻負(fù)載 2電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載第65頁(yè)/共113頁(yè)第六十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。ddVT2577. 031IIII（5-23）dVTVT(AV)368. 057. 1III（

32、5-24）2RMFM45. 2UUU（5-25）第66頁(yè)/共113頁(yè)第六十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶 閘 管 （V T1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶 閘 管 （VT4，VT6，VT2）圖5-27 三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6第67頁(yè)/共113頁(yè)第六十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。當(dāng)a60 時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖： a =0 （圖528 ） a =30 （圖529） a =60 （圖530）當(dāng)a60 時(shí)，u

33、d波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值 波形圖： a =90 （ 圖531）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120第68頁(yè)/共113頁(yè)第六十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。時(shí) 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb第69頁(yè)/共113頁(yè)第七十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共

34、陰極組和共陽(yáng)極組各1，且不能為同1相器件。第70頁(yè)/共113頁(yè)第七十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)特點(diǎn)第71頁(yè)/共113頁(yè)第七十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。a a60 時(shí)時(shí)（a a =0 圖532；a a =30 圖533）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。 各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓ud波形 晶閘管承受的電壓波形主要包括a a 60 時(shí)（時(shí)（ a =90圖534）阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。 電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。 阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a a角移相范圍

35、為90 。區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同。 當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id的波形可近似為一條水平線。第72頁(yè)/共113頁(yè)第七十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載a a60 時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且a a 60時(shí)，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：Id=Ud /Raaacos34.2)(sin63123232dUttdUU（5-26）)3cos(134.2)(sin63232daaUttdUU（5-27）第73頁(yè)/共113頁(yè)第七十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。ddddIIIII816. 03232)(3221222（5-2

36、8）晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為：REUIdd（5-29）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。第74頁(yè)/共113頁(yè)第七十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。ik=ib是逐漸增大的， 而ia=Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，ia=0，VT1關(guān)斷,換流過程結(jié)束。VT1換相至VT2的過程：因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路，在兩相組成的回

37、路中產(chǎn)生環(huán)流ik。圖5-35 考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形udidtOtOgiciaibiciaIduaubuca第75頁(yè)/共113頁(yè)第七十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。換相壓降與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低的多少。2ddddbakBbkBaduutiLutiLuu（5-30）dB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIgaagaagaadkkk（5-31）第76頁(yè)/共113頁(yè)第七十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。B2Bab2)65sin(62)(ddLt

38、ULuutik由上式得：)65sin(26ddB2tXUtik進(jìn)而得出：)65cos(cos26)(d)65sin(26B265B2aatXUttXUitk（5-32）（5-33）（5-34）第77頁(yè)/共113頁(yè)第七十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。)65cos(cos26)(d )65sin(26B265B2aatXUttXUitk 當(dāng) 時(shí)， ，于是65gatdkIig g 隨其它參數(shù)變化的規(guī)律： （1） Id越大則g g 越大； （2） XB越大g g 越大； （3） 當(dāng)a a90 時(shí)，a a 越小g g 越大。)cos(cos26B2dgaaXUI（5-35）2dB62)cos(c

39、osUIXgaa（5-36）第78頁(yè)/共113頁(yè)第七十九頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cosgaa2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 表5-8 各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算23U23U注：?jiǎn)蜗嗳貥螂娐分?，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用； 三相橋等效為相電壓等于 的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按 代入。23U23U第79頁(yè)/共113頁(yè)第八十頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。出現(xiàn)

40、換相重疊角g g ，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多。晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。 換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。第80頁(yè)/共113頁(yè)第八十一頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。第81頁(yè)/共113頁(yè)第八十二頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，故也稱這類電路為二極管整流電路。第82頁(yè)/共113頁(yè)第八十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。1）

41、工作原理及波形分析工作原理及波形分析圖5-36 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路 b) 波形基本工作過程基本工作過程：在u2正半周過零點(diǎn)至 t=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流。至 t=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。b)0iudq2ti,uda)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud至 之后，VD1和VD4關(guān)斷，電容開始以指數(shù)規(guī)律放電。tq第83頁(yè)/共113頁(yè)第八十四頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 電流平均值電

42、流平均值 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R Id =IR 二極管電流iD平均值為： ID = Id / 2=IR/ 2 二極管承受的電壓二極管承受的電壓 （5-47）（5-48）（5-49）22U空載時(shí)， 。重載時(shí)，Ud逐漸趨近于0.9U2，即趨近于接近電阻負(fù)載時(shí)的特性。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值，使 , 此時(shí)輸出電壓為： Ud1.2 U2。(T為交流電源的周期)2d2UU 2/)53(TRC （5-46）第84頁(yè)/共113頁(yè)第八十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-37 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a） 電路圖 b）波形a)b)u2udi20qti

43、2,u2,ud第85頁(yè)/共113頁(yè)第八十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖5-38 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a)b)Oiaudiduduabuac0qt3t第86頁(yè)/共113頁(yè)第八十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。32=+t)-32( - tRC1232=+t2t)(d32sin6d)(d)+tsin(6dqeUtU 電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件臨界條件33RC在輕載時(shí)直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時(shí)是連續(xù)的，

44、分界點(diǎn)就是R= / C。3由 “電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件。假設(shè)在t 2/3的時(shí)刻“速度相等”恰好發(fā)生，則有圖5-39電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng) RC等于和小于 時(shí)的電流波形 a） RC=b） RCEM b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM EG c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路電路過程分析。兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。第92頁(yè)/共113頁(yè)第九十三頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-42 單相全波電路的整流和逆變交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率a)b)u10udu20u10aOOttIdidUdEMu10udu20u

45、10OOttIdidUd /2，使Ud為負(fù)值。半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，故不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。欲實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。第94頁(yè)/共113頁(yè)第九十五頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 0a a /2 時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。 /2 a a /2時(shí)的控制角用 a a = b b表示，b b 稱為逆變角逆變角。逆變角b b和控制角a a的計(jì)量方向相反，其大小自b =0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。第95頁(yè)/共113頁(yè)第九十六頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。圖5-43 三相橋式整流電路工作于有源逆變狀態(tài)時(shí)的電壓波形uabuacubc

46、ubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udtOtOb =4b =3b =6b =4b =3b =6t1t3t2第96頁(yè)/共113頁(yè)第九十七頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。dMdUEIR輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即bbcos35. 1cos34. 222UUUd（5-105）每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2 /3，故流過晶閘管的電流有效值為：ddVTIII577. 03（5-106）從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：dMddIEIRP2（5-107）當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。（5-108）在三相橋式電路中，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：ddVTIIII816.03222第97頁(yè)/共113頁(yè)第九十八頁(yè)，編輯于星期五：十七點(diǎn) 五十四分。 逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串順向串聯(lián)聯(lián)，形成很大短路電流短路電流。觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不