可控整流電路（AC-DC）(一）Controlled

Rectifier主講：伍文俊第三章整流電路(Rectifier)整流電路：將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備的電路，也稱交流-直流變換電路（AC/DC)。整流電路的分類按器件可控性：不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，分為單拍電路和雙拍電路或半波電路和全波電路。2§3.1

單相可控整流電路（Single-Phase

Controlled

Rectifier）一、Classical

Single-phase

Controlled

Rectifier單相半波3單相全波單相全控單相半控二、Basic

Knowledge

of

Phase-controlled

Rectifier：A、自然換相點：晶閘管開始承受正向電壓的時刻；以前頁圖為例：單相半波：交流電源由負變正的過零點；單相全波，單相全控，單相半控：交流電源的過零點；

B、控制角α(延遲角，觸發(fā)角):自然換相點至晶閘管開始導(dǎo)通時刻為止的時間角度；

C、導(dǎo)通角θ：晶閘管導(dǎo)通的時間角度；D、移相：控制角的變化；E、同步：主電路與控制電路固定的相位關(guān)系。4三、Single-phase

BridgeControlled

Rectifier（一）阻感負載（L極大）1）負載得電：上橋和下橋各有一個管子導(dǎo)通；

VT1，VT4同時導(dǎo)通；VT2，VT3同時導(dǎo)通.如何實現(xiàn)？上橋兩管和下橋兩管承受電壓相反；自然換相點：VT1，VT4：相電壓由負半周向正半周轉(zhuǎn)換的過零點；

VT2，VT3：相電壓由正半周向負半周轉(zhuǎn)換的過零點。TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid1、電路結(jié)構(gòu)分析等效電路單相全控橋式整流52、工作原理及波形分析VT1、VT4導(dǎo)通，ud=u2；sin

w

t2wt

=a時，L

d

id+

Ri

d

=

2Ud

t初始條件：ωt

=a

，id=

0解得：其中：Rj

=

tan-1

w

L

,

Z

=

(w

L)2

+

R2（3-1-1）

2

2sin(

R

2U2UZZw

L-

(wt

-a

)wt

-j)

+sin(j

-a

)eid

=單相全控橋式整流6終值條件：

ωt

=

a

+θ，id=

0。代入（3-1-1）得導(dǎo)通角與負載及控制角的關(guān)系：電流臨界連續(xù)；電流連續(xù)--CCM；電流斷續(xù)--DCM。a

=

j;由式（3-1-2），當θ=180o時，解得：兩種運行狀態(tài)：電流連續(xù)(Continuous

Conduction

Mode—CCM)和電流斷續(xù)(Discontinuous

Conduction

Mode—DCM)。單相橋式全控整流電路電流連續(xù)與斷續(xù)的邊界條件：a

=ja

=

j,q

=180a

<

j,q

>180a

>

j,q

<180單相全控橋式整流tanj-

q

sin(a

+q

-j)

+sin(j

-a

)e

=

0（3-1-2）7α=

45oTabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid8q

=

p

;9若電流連續(xù)，則：電流連續(xù)時，VT1，VT4與VT2，VT3輪流導(dǎo)通。VT1，VT4導(dǎo)通：ud=uab=u2，i2=id；a

￡

w

t<p

+a:p

+a

￡

w

t<2p

+a

:VT2，VT3導(dǎo)通：ud=uba=-u2

，i2=-id。負載電感Ld中感應(yīng)電勢的作用，使得交流電壓過零時晶閘管不會關(guān)斷。導(dǎo)通角與控制角和負載的關(guān)系：控制角越大，導(dǎo)通時間越短；負載電阻越大，導(dǎo)通時間越短；負載電感越大，導(dǎo)通時間越長。負載電流與電感的關(guān)系：電感越大，電流越平直。2IVT=

1

I

,dddVTR21

I3601802I

=I

=I2

=

Id2U

2電壓：–3、數(shù)值分析1）負載電壓平均值RId=

Ud2）負載電流平均值0o

￡

α

￡

90o

（

90o以后電流斷續(xù)可達到180o）3）移相范圍4）晶閘管電流平均值：無直流磁化，利用率最大。222d2UUap

pp

+a=

12U

sin

wtdwt

=

2cosa

=

0.9U

cosa最大與最小？10電流有效值：5）變壓器α=0o，Ud=0.9U2(最大)；α=90o，Ud=0(最小)。單相全控橋波形6）功率因數(shù)(Power

Factor---PF)RI

2Pl

==

dR

顯然，功率因數(shù)始終小于1。負載電感的原因？I

2R

I

2R

UPS

U2I2

U2Id

U2l

==

dR

=

d

= d

=0.9

cosa2dRd而：

I

=dS

U2I2p

+a

1pai

dwt

=I

，I2

=Id故：單相全控橋波形11討論一：阻感負載特例---純電阻負載R

R

UU2IdRU2I

2

I

2PS

U2I2l

==

dR

=

dR

=

dR

2dR22pa1p=U

p

-a

+

1

sin

2ap

2pU

=（

2U

sinw

t）dw

tp

-a

1+ sin

2ap

2p故：l

=而：12討論二：負載電流斷續(xù)單相全控橋波形TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid13E（二）反電動勢阻感負載（L極大）1、電路分析d

=

sin-12U

2|u2|>E時，晶閘管才有導(dǎo)通的可能；與阻感負載相比，晶閘管導(dǎo)通角減?。划攁<d時，觸發(fā)脈沖必須為寬脈沖，晶閘管才能導(dǎo)通，脈沖寬度大于d-a。此時晶閘管觸發(fā)角被推遲為d。負載為直流電動機時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機的機械特性將很軟，其危害：A、機械特性變軟；B、換向電流大；C、電機振動大。14解決辦法：串電感I

dminU

22U

2=

2.87

·10-3L

=

2pwI

dmin2、波形分析VT1、VT4導(dǎo)通和VT2、VT3導(dǎo)通時的回路方程：ddiLdt+

Rid

+

E

=

2U2

sin

wt與阻感負載差別？解？阻感反電勢負載（連續(xù)）阻感反電勢負載（L極大）阻感反電勢負載（斷續(xù)）電阻反電勢負載15結(jié)論：如果負載電流連續(xù)，則負載電壓、電流等波形與阻感負載電流連續(xù)情況一致。負載電流因反電勢的影響有所減小。如果負載電流斷續(xù)，則要視具體情況定。3、數(shù)值分析1）負載電壓平均值222d2UUap

pp

+a=

12U

sin

wtdwt

=

2cosa

=

0.9U

cosaα=0o，Ud=0.9U2(最大)；α=90o，Ud=0(最小)。2）負載電流平均值變化處RUd

-

EId

=單相全控橋反電勢負載16電流平均值：2VT

dI

=

1

I

,ddVTR21

I3601802I

=電壓：–

2U

23）移相范圍0o

￡

α

￡

90o

（

90o

以后斷續(xù)）4）晶閘管5）變壓器無直流磁化，利用率最大。I2

=

Id電流有效值

：

I

=單相全控橋反電勢負載17單相全控橋式整流電路小結(jié)（相對于單相半波）：輸出電壓提高一倍；變壓器利用率高，無直流磁化；輸出電壓脈動平穩(wěn)，諧波少；已造成電網(wǎng)不平衡。故一般用于4kW以下系統(tǒng)中。18作業(yè):P.95習題

1、3、519單相半波整流電路u2

=

2U2

sin

wt20單相半波整流電路（阻感負載）a)

u1Tu221uVTudVT

id反并聯(lián)二極管單相半波整流電路VTa)Tu

1u

2u

VTLRidudVDRiVDRL極大22TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid單相全控橋式整流電路23單相全控橋式整流電路波形（阻感負載）TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udid24單相全控橋式整流電路波形（電阻負載）25單相全控橋式整流阻感反電動勢負載（L極大）參數(shù)：U2m=200V，E=50V，L=10H，R=10Ω26單相全控橋式整流阻感反電動勢負載連續(xù)參數(shù)：