1、電力電子變流技術(shù)電子教案,第二章：整流電路 （ 第 一 部 分 ）,第二章 整流電路,引言 2.1 單相可控整流電路 2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波） 2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋） 2.1.3 單相橋式半控整流電路（單相半控橋） 2.2 三相可控整流電路 2.2.1 三相半波可控整流電路 2.2.2 三相橋式全控整流電路 2.3 變壓器漏感對整流電路的影響,整流電路是出現(xiàn)最早的電力電子電路，電路的功能是將交流電變?yōu)橹绷麟姟?按組成的器件可分為不可控（二極管）、半控（SCR)、全控(全控器件）三種； 按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和半波電路； 按交流輸入相數(shù)分為單相電路和

2、三相電路。,引 言,需掌握的內(nèi)容： 各種典型整流電路的工作原理、波形分析、 基本數(shù)量關(guān)系、負(fù)載性質(zhì)的影響； 變壓器漏抗對整流電路的影響； 整流電路的諧波和功率因數(shù)分析； 大功率場合的整流電路； 相位控制電路的驅(qū)動控制。,引 言,2.1 單相可控整流電路,交流側(cè)接單相電源 重點注意：工作原理（波形分析）、定量計算、不同負(fù)載的影響。 2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波） Single Phase Half Wave Controlled Rectifier 1. 帶電阻負(fù)載的工作情況 變壓器T起變換電壓和隔離的作用； 電阻負(fù)載的特點：電壓與電流成正比，兩者波形相同 。,圖2-1 單相半波可

3、控 整流電路及波形,教材P21,圖2-1 單相半波可控整流電路及波形,工作過程和特點： （1）在U2的正半周，VT承受正向電壓，0t1期間，無觸發(fā)脈沖，VT處于正向阻斷狀態(tài)，UVTU2，Ud=0; （2） t1以后，VT由于觸發(fā)脈沖UG的作用而導(dǎo)通，則Ud=U2, UVT=0,Id=U2/R，一直到時刻； （3） 2期間，U2反向，VT由于承受反向電壓而關(guān)斷,UVT=U2,Ud=0。 以后不斷重復(fù)以上過程。 特點：為單拍電路，易出現(xiàn)變壓器直流磁化，應(yīng)用較少。,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,若干概念 單拍電路：指變壓器副邊在工作過程中只流過一個方向的電流，此時變壓器有直流磁化現(xiàn)象

4、； 雙拍電路：指變壓器副邊在工作過程中流過正反雙向電流； “半波”整流：ud為脈動直流，波形只在u2正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱之。 觸發(fā)延遲角 ：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用表示,也稱觸發(fā)角或控制角。 導(dǎo)通角 ：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為，用表示。在半波電路中，。 的移相范圍：指觸發(fā)角可以變化的角度范圍。在不同的電路中， 有不同的角度范圍。如在單相半波電路中， 的移相角度范圍是0。 相控方式：這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。,基本數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值Ud （2-1） 說明：使用萬用表直流檔測量U

5、d即為該數(shù)值； U2為電源電壓有效值（220V）； 時，Ud=0，可見可以通過調(diào)整 來調(diào)整Ud。 直流輸出電壓有效值U （2-2）,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,SCR的若干參數(shù)關(guān)系： (1) IdT （流過SCR電流的平均值） （2-3） (2) IT （流過SCR電流的有效值） （2-4） (3) U VT （SCR承受的正反向峰值電壓）為 注同學(xué)們對于這些符號定義，可以參看教材前面的符號說明。,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,整流電路的功率因數(shù)cos： cos（有功功率P）/（電源視在功率S） 因為對于交流電源來說，i2總是滯后于U2,這相當(dāng)于電源有一個感性

6、負(fù)載，越大，i2滯后U2的角度也越大， cos也就越小。 P=負(fù)載的電壓有效值負(fù)載的電流有效值 S電源的電壓有效值電源的電流有效值 所以： （2-5）,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,2. 單相半波電路帶電感性負(fù)載的工作情況 電感的特點: (1)電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。(2)在電感兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢Ldi/dt。它的極性是阻止電流的變化。(3)電感在電路的工作過程中，不消耗能量。即產(chǎn)生多少能量，就消耗多少。 負(fù)載阻抗角arctg(L/R) ，反映出負(fù)載中電感所占的比重，該角度越大（0900之間），則電感量越大。當(dāng)負(fù)載中的感抗L和R相比不可忽略時

7、，稱為電感性負(fù)載。 在生產(chǎn)實踐中，常見的電感性負(fù)載如電機(jī)的勵磁繞組。 電感在電力電子線路中大量使用，大容量、大功率電感常常又稱為電抗器。,圖2-2 帶電感性負(fù)載的 單相半波電路及其波形,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,圖2-2 帶電感性負(fù)載的 單相半波電路及其波形,工作過程和特點： （1）在U2的正半周，VT承受正向電壓，0t1期間，無觸發(fā)脈沖，VT處于正向阻斷狀態(tài)，UVTU2，Ud=0; （2） t1以后，VT由于觸發(fā)脈沖UG的作用而導(dǎo)通，則Ud=U2, UVT=0，一直到時刻。但由于L的作用，在時刻，Ud=0，而L中仍蓄有磁場能， id 0； （3） t2期間，L釋放磁場能，

8、使id逐漸減為0，此時負(fù)載反給電源充電，電感L感應(yīng)電勢極性是上負(fù)下正，使電流方向不變，只要該感應(yīng)電動勢比U2大，VT仍承受正向電壓而繼續(xù)維持導(dǎo)通，直至L中磁場能量釋放完畢， VT承受反向電壓而關(guān)斷；,t2,t2,t2,t2,圖2-2 帶電感性負(fù)載的 單相半波電路及其波形,工作過程和特點： 請同學(xué)們思考： （a） L兩端的電壓何時變?yōu)樯县?fù)下正，如何簡單判斷？ （b） id能否抵達(dá)2點？為什么？ （c)一個周期中L兩端的電壓波形如何？ （4） t2 2期間，VT承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)， UVTU2，Ud=0。 以后不斷重復(fù)以上過程。,t2,t2,t2,t2,基本數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值Ud

9、 （2-6） 由于從ud的波形可以看出，此時輸出的平均電壓Ud和電阻負(fù)載相比，有所下降。 考慮一種極端情況： 如果為大電感負(fù)載，則ud中的負(fù)面積接近正面積，輸出 的直流平均電壓Ud0，則id也很小，這樣的電路無實際用途。所以，實際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管。,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,2. 單相半波電路帶電感性負(fù)載,工作過程和特點： （1）在U2的正半周，VDR承受反向電壓，不導(dǎo)通，不影響電路的正常工作; （2） 2 期間，電感L的感應(yīng)電勢（下正上負(fù)）使VDR導(dǎo)通，此時，L釋放能量，維持負(fù)載電流通過VDR構(gòu)成回路，而不通過變壓器。稱為續(xù)流。在續(xù)流期間，V

10、T承受u2的負(fù)壓而關(guān)斷，此時Ud=0。 （3) 當(dāng)LR時，id不但連續(xù)而且基本上維持不變，電流波形接近一條直線。 注意：在考試中，可以直接用直線表示id。,圖2-4 單相半波帶電感性負(fù)載 有續(xù)流二極管的電路及波形,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,帶續(xù)流二極管的單相半波電路基本數(shù)量關(guān)系： 輸出直流電壓的平均值 Ud（和純阻性負(fù)載相同） （2-7） 輸出直流電流的平均值Id. （和純阻性負(fù)載相同） （2-8） 若近似認(rèn)為id為一條水平線，恒為Id，則流過SCR的電流平均值和有效值分別為： （2-9） （2-10）,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,單相半波可控整流電路的特

11、點： 線路簡單、易調(diào)整，但輸出電流脈動大，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； 實際上很少應(yīng)用此種電路；,2.1.1 單相半波可控整流電路（單相半波）,電阻負(fù)載的工作情況 晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成。在實際的電路中，一般都采用這種標(biāo)注方法，即上面為1、3，下面為2、4。請同學(xué)們注意。,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,圖2-5 單相全控橋 帶電阻負(fù)載時的電路及波形,簡稱為單相全控橋（教材P24),圖2-5 單相全控橋帶電阻負(fù)載時的電路及波形,1) 工作過程和特點： （1） 0 t1: U2為正，VT1和VT4無觸發(fā)脈沖截止，VT1和VT

12、4分擔(dān)U2/2的正向電壓，VT2和VT3分擔(dān)U2/2 的反向電壓, Ud=0; （2） t1 : U2為正， VT1和VT4 由于觸發(fā)脈沖UG的作用而導(dǎo)通， VT2和VT3承受U2 的反向電壓， id =U2/R ； （3） t2( + t1) ： U2為負(fù)，VT2和VT3無觸發(fā)脈沖截止，VT2和VT3分擔(dān)U2/2的正向電壓，VT1和VT4分擔(dān)U2/2 的反向電壓, Ud=0; （4） t2( + t1) 2: U2為負(fù)， VT2和VT3 由于觸發(fā)脈沖UG的作用而導(dǎo)通， VT1和VT4承受U2 的反向電壓， id =U2/R，且方向保持不變 。,t2,t1,t2,t2,t1,t1,基本數(shù)量關(guān)系

13、 直流輸出電壓平均值Ud （2-11） 可見：在同樣的控制角情況下，輸出的平均電壓Ud是單相半波的兩倍； SCR可控移相范圍為1800； 屬于雙拍電路。,2） 單相全控橋阻性負(fù)載的基本數(shù)量關(guān)系,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,直流輸出電流平均值Id 和SCR的平均電流idT （2-12） 由于SCR輪流導(dǎo)電，所以流過每個SCR的平均電流idT只有負(fù)載上平均電流的一半。 （2-13）,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,直流輸出電流有效值I，即為變壓器二次側(cè)繞組電流有效值I2 （2-14） SCR的有效電流IT，由于SCR輪流導(dǎo)電，所以 IT為： （2-15）,2.1

14、.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,帶電感性負(fù)載的工作情況 為便于討論，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，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關(guān)斷； 至t=+ 時刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通，而VT1和VT4立刻承受負(fù)電壓，故兩管關(guān)斷。,圖2-6 單相全控橋帶 電感性負(fù)載時的電路及波形,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,圖2-6 單相全控橋帶 電感性負(fù)載時的電路及波形,t1,t2,2,VT2和VT3導(dǎo)通后，u2通過VT2和VT3

15、分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4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，亦稱換流。 整流電路輸出平均電壓為： （2-16） 晶閘管移相范圍為90，因為當(dāng) 90 時，Ud0。 整流電路輸出平均電流Id和SCR的電流平均值IdT為： 變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由角決定，有效值I2=Id。,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,帶反電動勢負(fù)載時的工作情況 對于象蓄電池、直流電動機(jī)的電樞（轉(zhuǎn)子） 這類負(fù)載，本身有反電勢，對整流電 路來說，稱為反電動勢負(fù)載。 在|u2|E時，晶閘管才承受正電壓， 有導(dǎo)通的可能； 導(dǎo)通之后

16、，ud=u2， 直至|u2|=E，id即降至0使 得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 與電阻負(fù)載時相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)通，稱為停止導(dǎo)電角。 （2-16） 在 角相同時，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時大。 整流輸出電流的平均值為：,圖2-7 單相橋式全控整流 電路接反電動勢電阻負(fù)載時的電路及波形,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,圖2-7 單相橋式全控整流 電路接反電動勢電阻負(fù)載時的電路及波形,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,如圖2-7b所示id波形在一周期內(nèi)有部分時間為0的情況，稱為電流斷續(xù)（ ）。與此對應(yīng)，若id波形不出現(xiàn)為0的點的情況，稱為電流連續(xù)（ ）。此時，觸

17、發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)t=時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲。 當(dāng)負(fù)載為直流電動機(jī)時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)則電動機(jī)的機(jī)械特性將變軟。 機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩M的關(guān)系n=f（M）。反映出電動機(jī)的帶載能力 ，直流電機(jī)的機(jī)械特性是略微向下傾斜的直線，希望該直線越平越好。機(jī)械特性差的典型表現(xiàn)是：電機(jī)一旦加上較大負(fù)載，則轉(zhuǎn)速有明顯的下降。,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長晶閘管導(dǎo)通的時間

18、； 這時整流電路的負(fù)載成為反電動勢感性負(fù)載，整流電壓Ud的波形和負(fù)載電流id的波形與電感負(fù)載電流連續(xù)時的波形相同，Ud的計算公式亦一樣（請同學(xué)們具體分析一下工作過程）； 為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出： （2-17） 本公式的具體推導(dǎo)參看教材P28。,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,圖2-8 單相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,2.1.2 單相橋式全控整流電路（單相全控橋）,圖2-9 單相全波可控整流電路及波形,單相全波可控整流電路又稱單相雙半波可控整流電路。T的副邊帶有中心抽頭。當(dāng)2U2為上正下負(fù)時，VT1工作，當(dāng)2U2為下正上負(fù)，

19、VT2工作。注意此時副邊的電壓有效值為2U2； 單相雙半波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看波形均是基本一致的。,2.1.3 單相全波可控整流電路（單相全波）,本節(jié)了解即可,兩者的區(qū)別 （1）單相雙半波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，繞組及鐵芯對銅、鐵等材料的消耗多； （2）單相雙半波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓為 ，是單相全控橋的2倍； （3）單相雙半波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個； 從上述（2）、（3）考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應(yīng)用。,2.1.3 單相全波可控整流電路（單相全波）,2.1.

20、4 單相橋式半控整流電路（單相半控橋）,單相全控橋中，每個導(dǎo)電回路中有2個晶閘管，為了對每個導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，其實只需1個晶閘管就可以了，另1個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個電路。如此即成為單相橋式半控整流電路 （單相半控橋）。 當(dāng)負(fù)載為阻性負(fù)載時，單相半控橋與單相全控橋工作過程和波形完全一致。 單相半控橋中一般使用續(xù)流二極管VDR，它的作用是防止在感性負(fù)載時，出現(xiàn)失控現(xiàn)象。,圖2-10 單相橋式半控整流電路， 有續(xù)流二極管，電感性負(fù)載時的電路及波形,單相半控橋帶電感性負(fù)載的情況： 假設(shè)負(fù)載中電感很大，且電路已工作于穩(wěn)態(tài)： 在U2正半周，觸發(fā)角處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，U2經(jīng)VT1和V

21、D4向負(fù)載供電； U2過零變負(fù)時，因電感作用使電流連續(xù)，電流通過續(xù)流二極管VDR進(jìn)行續(xù)流，Ud為零。此時，VT1承受負(fù)壓關(guān)斷，VT3承受正壓，由于無觸發(fā)脈沖而關(guān)斷。變壓器二次繞組無電流； 在U2負(fù)半周觸發(fā)角時刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，VDR承受負(fù)壓而關(guān)斷，U2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。U2過零變正時，電流再次通過續(xù)流二極管VDR進(jìn)行續(xù)流，Ud又為零。,半控橋的失控情況和續(xù)流二極管VDR的作用：若無續(xù)流二極管 U2過零變負(fù)時，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但因a點電位低于b點電位，使得電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD2，VD4關(guān)斷，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)

22、半周觸發(fā)角時刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，則向VT1加反壓使之關(guān)斷， U2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。U2過零變正時，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，Ud又為零。,半控橋的失控情況和續(xù)流二極管VDR的作用 當(dāng) 突然增大至180或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使Ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期Ud為零，其平均值保持恒定，即 失去控制作用，稱為失控。 有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR完成，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗。,2.1.4 單相橋式半控整

23、流電路（單相半控橋）,單相橋式半控整流電路的另一種接法： 相當(dāng)于把圖2-4a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來實現(xiàn) 圖2-11 單相橋式半控整流電路的另一接法,2.1.4 單相橋式半控整流電路（單相半控橋）,基本數(shù)量關(guān)系 直流輸出電壓平均值Ud、電流平均值Id（和全控橋阻性負(fù)載是相同） （2-18） (2-19) SwR可控移相范圍為1800； 屬于雙拍電路。 具體的各個電流有效值以及電流的平均值根據(jù)電流的波形可以方便得出。,2） 單相半控橋阻性和感性負(fù)載的基本數(shù)量關(guān)系,2.1.4 單相橋式半控整流電路（單相半控橋）,2.2 三相可

24、控整流電路,負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時使用三相整流電路; 基本的是三相半波可控整流電路，三相橋式全控整流電路應(yīng)用最廣。 2.2.1 三相半波可控整流電路 1. 電阻負(fù)載 1) 電路的特點： 變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。 三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 。與之相對應(yīng)的是將陽極連接在一起共陽極接法 。 注意：教材使用u,v,w，本文中使用a,b,c，請同學(xué)們注意和諒解。,圖2-12 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及 =0時的波形,2.2.1 三相半波可控整流電路,2) 電路中的晶閘管換作

25、二極管，成為三相半波不可控整流電路 此時，相電壓最大的一相所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓： 一周期中，在t1 t2期間，VD1導(dǎo)通，ud=ua 在 t2 t3期間， VD2導(dǎo)通，ud=ub 在 t3 t4期間，VD3導(dǎo)通，ud=uc 二極管換相時刻為自然換相點，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角的起點，即 =0 注意：這是三相電路和單相電路的一個區(qū)別，即三相電路觸發(fā)角的起點，是以自然換相點來計算的，而不是以過零點。 自然換相點：是三個相電壓的交點。 .,3) 使用SCR時， =0時的工作原理分析(波形圖） 由變壓器二次

26、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： 第1段，VT1導(dǎo)通期間，uT1=0; 第2段，在VT1關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab，為一段線電壓; 第3段，在VT3導(dǎo)通期間，uT1=ua-ub=uab為另一段線電壓； 增大值,將脈沖后移,整流電路的工作波形相應(yīng)地發(fā)生變化。,2.2.1 三相半波可控整流電路,4) =30時的波形 負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。,圖2-13 三相半波可控整流電路， 電阻負(fù)載， =30時的波形,特點：在t1 120時刻，Ub開始Ua，此時VT2承受正壓，但由于沒有觸發(fā)脈沖，所以仍舊處于

27、關(guān)斷狀態(tài)，隔斷b相電壓，從而使a相的VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直至VT2觸發(fā)脈沖的到來。晶閘管導(dǎo)通角等于120,2.2.1 三相半波可控整流電路,5) 30的情況 特點：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。 請同學(xué)們分析電阻負(fù)載時角的移相范圍？ 可以這樣分析：其實三相半波電路，相當(dāng)于三個單相半波電路的并聯(lián)。對于單相電路，移相范圍為1800。由于三相電路移相范圍的起點從換相點開始計算，所以為150。,圖2-14 三相半波可控整流電路， 電阻負(fù)載， =60時的波形,2.2.1 三相半波可控整流電路,6) 整流輸出電壓平均值的計算 （1） 30時，負(fù)載電流連續(xù)，有 當(dāng) =0時，Ud最大，為 。 （2） 3

28、0時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有：,（2-20）,(2-21),2.2.1 三相半波可控整流電路,7) 其它的參數(shù)計算 負(fù)載電流平均值為 （2-22） 晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即 （2-23） 由于晶閘管陰極與零點間的電壓即為整流輸出電壓ud，其最小值為零，而晶閘管陽極與零點間的最高電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，因此晶閘管陽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 （2-24） 綜合以上兩點，選擇SCR時，以 為標(biāo)準(zhǔn)。,2.2.1 三相半波可控整流電路,2. 三相半波可控整流電路電感性負(fù)載 1) 特點：電感性負(fù)載，L值很大，id波形基本平直

29、 30時：整流電壓波形與電阻負(fù)載時相同 30時（如 =60時的波形如圖2-16所示） ua過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。 2) 電感性負(fù)載時， 的移相范圍為90（請同學(xué)分析原因） 原因是由于當(dāng)90時，Ud的波形正負(fù)對稱，平均值為0，失去意義。所以的移相范圍為90。 請同學(xué)們自己完成90時的工作波形。,2.2.1 三相半波可控整流電路,圖2-16三相半波可控整流電路，電感性負(fù)載時的電路及 =60時的波形,3) 基本參數(shù)計算 直流輸出電壓平均值Ud： 變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 晶閘管最大正

30、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值,（2-27）,2.2.1 三相半波可控整流電路,（2-26）,（2-25）,圖2-16中id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線 三相半波的主要缺點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。,圖2-16 三相半波可控整流電路， 電感性負(fù)載時的電路及 =60時的波形,2.2.1 三相半波可控整流電路,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,三相全橋的特點 應(yīng)用最為廣泛； 共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）； 共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）； 請注意編號順序：

31、1、3、5和4、6、2，一般不特別說明，均采用這樣的編號順序。 由于零線平均電流為零，所以可以不用零線。,圖2-17 三相橋式 全控整流電路原理圖,對于每相二次電源來說，一個工作周期中，即有正電流，也有負(fù)電流，所以不存在直流磁化問題，提高了繞組利用率。,2.2.2三相橋式全控整流電路（P42）,1. 帶電阻負(fù)載時的工作情況 1) =0時的情況 對于共陰極阻的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通； 對于共陽極組的3個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的導(dǎo)通； 任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個SCR處于導(dǎo)通狀態(tài)。其余的SCR均處于關(guān)斷狀態(tài)。 觸發(fā)角的起點，仍然是從自然換相

32、點開始計算，注意正負(fù)方向均有自然換相點。,圖2-18 三相橋式全控整流 電路帶電阻負(fù)載 =0時的波形,圖2-18 三相橋式全控整流 電路帶電阻負(fù)載 =0時的波形,從線電壓波形看， ud為線電壓中最大的一個，因此ud波形為線電壓的包絡(luò)線。,表2-1 三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載 =0時晶閘管工作情況,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,2) 三相橋式全控整流電路的特點： （1)兩個SCR同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各有一個SCR導(dǎo)通，且不能為同相的兩個SCR（否則沒有輸出）。 （2）對觸發(fā)脈沖的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60

33、； 共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120； 同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，所以三相全橋電路稱為6脈波整流電路； （4）需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖（參看P44)： 可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)(大于600) 另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）：在Ud的六個時間段，均給應(yīng)該導(dǎo)通的SCR提供觸發(fā)脈沖，而不管其原來是否導(dǎo)通。所以每隔600就需要提供兩個觸發(fā)脈沖。 實際提供脈沖的順序為：1,

34、2 - 2,3 - 3,4 - 4,5 - 5,6 - 6,1 - 1,2，不斷重復(fù)。 （5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同， 晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同為：,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,3) =30時的工作情況(波形圖） 晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30，組成ud的每一段線電壓因此推遲30； 從t1開始把一周期等分為6段，ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表2-1的規(guī)律； 變壓器二次側(cè)電流iu波形的特點：在VT1處于通態(tài)的120期間，iu為正，iu波形的形狀與同時段的ud波形相同，在VT4處于通態(tài)的120期間，iu波形的形狀也與同時段的

35、ud波形相同，但為負(fù)值。,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,4) =60時工作情況 ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，ud平均值繼續(xù)降低。 =60時ud出現(xiàn)為零的點。 （因為在該點處，線電壓為零）,圖2-20 三相橋式全控整流 電路帶電阻負(fù)載 =60時的波形,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,5) 當(dāng) 60時，如 =90時電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖2-21所示：,圖2-21 三相橋式全控 整流電路帶電阻 負(fù)載 =90時的波形,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,6) 小結(jié) 當(dāng) 60時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載，id波形與ud波形一樣，也連續(xù)； 當(dāng) 60

36、時，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值； 帶電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路 角的移相范圍是120,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,2電感性負(fù)載時的工作情況 1) 60時 ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似，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等都一樣； 區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流id波形不同。電感性負(fù)載時，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,圖2-22 三相橋式全控整流 電路帶電感性負(fù)載 =0時的波形,圖2-23 三相橋式全控整流 電路帶電感性負(fù)載 =30時的波形,2.2.2 三相橋式全控整流電路（三相全橋）,2.2.2三相橋式全控整流電路,2) 60時 電感性負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同，電阻負(fù)載時ud波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分，而電感性負(fù)載時，由于電感L的作用，ud波形會出現(xiàn)負(fù)的部分； 帶電感性負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的角移相范圍為90 。 因為在 90 時，Ud波形上下對稱，平均值為零。,圖2-24 三相橋式整流電路 帶電感性負(fù)載， =90時的波形,3基本參數(shù)關(guān)系 當(dāng)整流