1、南通大學(xué)電氣工程學(xué)院第第2章章 整流電路整流電路引言引言整流電路的分類整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控不可控、半控半控、全控全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路橋式電路和零式電路零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路單相電路和多相電路多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路單拍電路和雙拍電路雙拍電路。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?。南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1 單相可控整流電路單相可控整流電路南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路圖2-1 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

2、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。wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)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 Phase Half Wave Controlled Rectifier)南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路2) 帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 圖2-2 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)阻感負(fù)載的特點(diǎn)：電感對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

3、論負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路續(xù)流二極管續(xù)流二極管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4 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承受反壓關(guān)斷。L儲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）ddVT2II

4、pap（2-5）d2dVT2)(21ItdIIpapwppa（2-6）ddVDRIIpap2（2-7）d22dVD2)(21RItdIIpapwpapp（2-8）南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路VT的a 移相范圍為180 。簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路。分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。 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)南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路1) 帶電阻負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況a)u (i )pw

5、twtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5 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及波形分析VT1和VT4組成一對橋臂，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)南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路2）帶阻感負(fù)載的工作情況）帶阻感負(fù)載的工作情況 u2Owt

6、OwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-6 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。南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3） 帶反電動勢負(fù)載時(shí)的工作情

7、況圖2-7單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻負(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（2-16）b)idOEudwtIdOwtaq南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路當(dāng) 時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。圖2-7b單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻電阻負(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

8、的寬度，保證當(dāng)w wt= 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)角被推遲為 。 如圖2-7b所示id波形所示：電流連電流連續(xù)續(xù)ub)idOEdwtIdOwtq南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路負(fù)載為直流電動機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機(jī) 的機(jī)械特性將很軟 。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。為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：dmin23dmin21087.222IUIULpw（2-17）圖2-8 單相

9、橋式全控整流電路帶反電動勢負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpaq = p南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路 單相全波可控整流電路（單相全波可控整流電路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又稱單相雙半波可控整流電路。，又稱單相雙半波可控整流電路。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2-9 單相全波可控整流電路及波形a)wtwab)udi1OOt南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.3 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路單相全

10、波與單相全控橋的區(qū)別：單相全波與單相全控橋的區(qū)別：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)地，門極驅(qū)動電路也少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合應(yīng)用。南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)單相全控橋中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，1個(gè)晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個(gè)電路。如此即成為單相橋式半控單相橋式半控整流電路整流電路（先不考慮VDR）。udOb)2Ou

11、didIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtapapaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR圖2-10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。南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路單相半控橋帶單相半控橋帶阻感負(fù)載阻感負(fù)載的情況的情況圖2-10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)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtapapaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR南通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.1.4 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極管的作用避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。若無續(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