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1、第第3章变换电路章变换电路第1页，共124页，编辑于2022年，星期二内容提要与目的要求理理解解和和掌掌握握单单相相桥桥式式、三三相相半半波波、三三相相桥桥式式等等整整流流电电路路的的电电路路结结构构、工工作作原原理理、波波形形的的道道理理、电电气气性性能能、分分析析方方法法和参数计算。和参数计算。理解和掌握整流电路的功率因数及其改善的方法。理解和掌握整流电路的功率因数及其改善的方法。重点：重点：波形分析和基本电量计算的方法。波形分析和基本电量计算的方法。难难点点：不不同同负负载载对对工工况况的的影影响响和和整整流流器器交交流流侧侧电电抗抗对对整整流流电路的影响。电路的影响。第2页，共124页
2、，编辑于2022年，星期二第一节第一节 概述概述一、整流电路一、整流电路的分类的分类二、换相规律二、换相规律与输出电压的与输出电压的控制控制三、负载性质三、负载性质对电路工作的对电路工作的影响影响第3页，共124页，编辑于2022年，星期二一、整流电路的分类ACDC变换电路是能够直接将交流电能转换为直流电能的电路，泛称整流电路整流电路。在应用中构成直流电源装置。整流电路的分类整流电路的分类在所有的电能转换形式中，ACDC变换是最早出现的一种，自本世纪20年代迄今已经历了以下几个发展阶段：第一阶段：旋转式变流机组（电动机发电机组）；第二阶段：静止式离子整流器；第三阶段：静止式半导体整流器。第4页
3、，共124页，编辑于2022年，星期二n旋转式变流机组和静止式离子整流器的技术经济性能均不及半导体整流器，因而在世界范围内已为后者所取代。n静止式半导体整流器，按照电路中变流器件的开关频率不同，所有的半导体变流电路可划分力低频低频和高频高频两大类。对于整流电路而言，前者是指传统相相控控式式整整流流电电路路，是所有半导体变流电路中历史最久，技术最成熟，应用也最广泛的一种电路。后者是指最近才发展起来的斩斩控控式式整整流流电电路路，是所有半导体变流电路中历史最短的一种电路，是斩波控制方式和高频自关断器件发展的技术产物。本章主要内容：相控整流电路本章主要内容：相控整流电路第5页，共124页，编辑于20
4、22年，星期二第6页，共124页，编辑于2022年，星期二二、换相规律与输出电压的控制(一一)对电源系统电压的要求对电源系统电压的要求整流电路在工作过程中，要按照电源电压的变化规律周期性地切换整流工作回路。为保证在稳定工作状态下能均衡工作，使输出电压、电流波形变化尽可能小，要求电源系统为对对称称的，并且电电压压波波动动在在一一定定的的允允许范围之内许范围之内。(二二)自然换相点自然换相点在不可控整流电路中，整流管将按电源电压变化规律自然换相，自然换相的时刻称为自然换相点自然换相点。第7页，共124页，编辑于2022年，星期二(三三)输出电压控制输出电压控制由整流管组成的整流电路在自然换相点换相
5、，在电源电压不受控的条件下，不可能实现对输出电压的控制。从自然换相点计起，到晶闸管门极触发脉冲前沿为止的时间间隔，以电角度表示，称为控制角。在自然换相点给予触发时，=0控制角，相当于不可控整流电路的输出电压。改变控制角，便可以改变输出电压波形和输出电压平均值，实现对输出电压的控制。第8页，共124页，编辑于2022年，星期二三、负载性质对电路工作的影响 整流电路的负载可以概括为电阻性负载、电感性负载（即阻感负载）、电容性负载和电动势负载。1.电阻性负载的可控整流电路电阻性负载的可控整流电路其工作回路的等效电路为正弦电压输入、含逆止元件的电阻电路。因id=ud/R，ud过零时，id=0，电路将自
6、然关断，故ud不会出现为负值的部分。电路按自然换相点出现顺序触发控制，形成整流回路。导通的晶闸管即可能因按规律换相而关断，又可能因负载电流id过零自行关断。第9页，共124页，编辑于2022年，星期二2.电感性负载的可控整流电路电感性负载的可控整流电路其工作回路的等效电路为正弦电压输入、含逆止元件的RL电路，id为该电路的电流响应。ud过零变负时，id0，由电感L的自感电势提供正向电压，整流回路继续导通，输出电压ud中出现为负值的部分。在电感L作用较小时，电感储能不能保持负载电流连续，当id下降为零时自然关断，id为输入正弦电压输入的电路零状态电流响应。在电感作用充分大时，电感储能可以保证负载
7、电流连续，整流电路将按规律换相，轮流工作。id为输入正弦电压RL的电路非零状态电流响应。第10页，共124页，编辑于2022年，星期二3.无感直流电动势负载的整流电路无感直流电动势负载的整流电路n电动势对晶闸管为反向电压，将直接影响晶闸管的开通与关断。n电源电压时uE，可以触发导通；电源电压下降为u=E时，导通的晶闸管因电流过零而自然关断。n在整流电路的晶闸管全部阻断时，直流侧端电压ud=E。4.有电感含直流电动势负载的整流电路有电感含直流电动势负载的整流电路n当电感充分大时，负载电流连续，工作情况和电感性负载相似。n但输出电流与直流电动势密切相关。第11页，共124页，编辑于2022年，星期
8、二研究内容n1、依据开关元件的理想开关特性和负载性质，分析电路的工作过程。n2、据电路工作过程得出波形分析，包括输出电压ud、每个晶闸管承受的电压uVT，负载电流id、流过每个晶闸管电流iVT、变压器次级和初级电流i2和i1等。n3、在波形分析基础上，求得一系列电量间的基本数量关系，以便对电路进行定量分析。在设计整流电路时，数量关系可作为选择变压器和开关元件的依据。第12页，共124页，编辑于2022年，星期二第二节 单相可控整流电路1一、单相半波可控整流电路2二、单相桥式全控整流电路3三、单相桥式半控整流电路4四、单相全波可控整流电路第13页，共124页，编辑于2022年，星期二一、单相半波
9、可控整流电路重点注意：工作原理（波形分析）定量计算不同负载的影响第14页，共124页，编辑于2022年，星期二1.电路:l交流侧接单相电源交流侧接单相电源l变变压压器器T起起变变换换电电压压和和隔隔离的作用离的作用l电电阻阻负负载载的的特特点点：电电压压与与电电流成正比，两者波形相同流成正比，两者波形相同U2是是u2有效值有效值u2峰值是峰值是（一）带电阻负载的工作情况第15页，共124页，编辑于2022年，星期二2.基本工作原理 工作过程和特点：（1）在u2的正半周，VT承受正向电压，0t1期间，无触发脉冲，VT处于正向阻断状态，uVTu2，ud=0;（2）t1以后，VT由于触发脉冲UG的作
10、用而导通，则ud=u2,uVT=0,id=u2/R，一直到时刻；（3）2期间，u2反向，VT由于承受反向电压而关断,uVT=u2,ud=0。以后不断重复以上过程。特点：为单拍电路，易出现变压器直流磁化，应用较少。动画动画单相半波可控整流电路及波形图(纯电阻负载)第16页，共124页，编辑于2022年，星期二名词术语和概念 单拍电路：指变压器副边在工作过程中只流过一个方向的电流，此时变压器有直流磁化现象；双拍电路：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流；“半波”整流：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现；触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度，用表示，也称触发角
11、或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态状态的电角度称为导通角，用表示。在半波电路中，。移相：改变触发脉冲出现的时刻,即改变控制角的大小，称为移相。改变控制角的大小，使输出整流电压平均值发生变化称为移相控制。第17页，共124页，编辑于2022年，星期二名词术语和概念 的移相范围：指触发角可以变化的角度范围。在不同的电路中，有不同的角度范围。如在单相半波电路中，的移相角度范围是0。相控方式：通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。同步：使触发脉冲与可控整流电路的电源电压之间保持频率和相位的协调关系称为同步。使触发脉冲与电源电压保持同步是电路正常
12、工作必不可少的条件。换流：在可控整流电路中，从一路晶闸管导通变换为另一路品闸管导通的过程或电流从一条支路转移到另一条支路的过程称为换流，也称换相。第18页，共124页，编辑于2022年，星期二3.定量计算定量计算（1）直流输出电压平均值Ud（3-1）使用万用表直流档测量Ud即为该数值。U2为电源电压有效值，0时，Ud=0.45U2；时，Ud=0，可见可以通过调整来调整Ud。（2）直流输出电流平均值Id（3-2）（3-3）（3-4）（3）输出电压、电流平均有效值第19页，共124页，编辑于2022年，星期二（4）整流电路的功率因素负载消耗的有功功率：电源消耗的视在功率：（3-5）（5）控制角的移
13、相范围：（6）晶闸管导通角：整流电路的功率因素：cos（有功功率P）/（电源视在功率S）第20页，共124页，编辑于2022年，星期二SCR的若干参数关系：(1)流过SCR的电流平均值IdT（就是负载电流的平均值Id）：(2)流过SCR的电流有效值IT（就是负载电流的有效值I）：(3)SCR承受的正向峰值电压UVT：(4)SCR承受的反向峰值电压UVT：第21页，共124页，编辑于2022年，星期二电感中电感中电流电流与与感应电动势感应电动势的关系：的关系：电感中电流发生变化电感产生的感应电动势将阻止电流变化。电感中电流发生变化电感产生的感应电动势将阻止电流变化。电感中电流愈大其储存的能量愈大
14、。电感中电流愈大其储存的能量愈大。电流增大。电流增大。电流的方向与电压方电流的方向与电压方向相同，电流从高电位流向相同，电流从高电位流到低电位，电感吸收能量。到低电位，电感吸收能量。电流减小。电流减小。电流的方向与电压方电流的方向与电压方向相反，电流从低电位流向相反，电流从低电位流到高电位，电感释放能量。到高电位，电感释放能量。(二)带阻感负载的工作情况第22页，共124页，编辑于2022年，星期二电流从电流从电源正端流电源正端流出，电源输出，电源输出能量。出能量。电流从电流从负载正端流负载正端流入，负载吸入，负载吸收能量。收能量。不管内部电路是什么，只要看电流电压的关系，不管内部电路是什么，
15、只要看电流电压的关系，就可以判别能量是输入还是输出。就可以判别能量是输入还是输出。第23页，共124页，编辑于2022年，星期二往往在一个周期中一部往往在一个周期中一部分时间吸收能量，另一部分时间吸收能量，另一部分时间释放能量。分时间释放能量。u和和i极极性相同，性相同，负载吸收负载吸收能量能量u和和i极极性相同，性相同，负载吸收负载吸收能量能量u和和i极极性相反，性相反，负载回送负载回送能量能量u和和i极极性相反，性相反，负载回送负载回送能量能量若一个周期中吸收能量大于释放能量，此元件是在若一个周期中吸收能量大于释放能量，此元件是在损耗（吸收）能量；损耗（吸收）能量；一个周期中释放能量大于吸
16、收能量，此元件是在回送能量。一个周期中释放能量大于吸收能量，此元件是在回送能量。第24页，共124页，编辑于2022年，星期二负载阻抗角arctg(L/R)，反映出负载中电感所占的比重，该角度越大（0900之间），则电感量越大。当负载中的感抗L和R相比不可忽略时，称为电感性负载。在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励磁绕组。电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大功率电感常常又称为电抗器。主电路结构同单相半波可控整流电路，仅负载发生变化。（见图3-4）1.电路第25页，共124页，编辑于2022年，星期二2.工作原理工作原理工作过程和特点：工作过程和特点：（1）在u2的正半周，VT承受正向电
17、压，0t1期间，无触发脉冲，VT处于正向阻断状态，uVTu2，ud=0;（2）t1以后，VT由于触发脉冲UG的作用而导通，则ud=u2,uVT=0，一直到时刻。但由于L的作用，在时刻，ud=0，而L中仍蓄有磁场能，id0；（3）t2期间，L释放磁场能，使id逐渐减为0，此时负载反给电源充电，电感L感应电势极性是上负下正，使电流方向不变，只要该感应电动势比u2大，VT仍承受正向电压而继续维持导通，直至L中磁场能量释放完毕，VT承受反向电压而关断；动画动画请同学们思考：（a）L两端的电压何时变为上负下正，如何简单判断？（b）id能否抵达2点？为什么？（c)一个周期中L两端的电压波形如何？带电感性负
18、载的带电感性负载的单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形第26页，共124页，编辑于2022年，星期二工作过程和特点（4）t22期间，VT承受反向电压而处于关断状态，uVTu2，ud=0。以后不断重复以上过程。tt2 2tt2 2tt2 2tt2 2第27页，共124页，编辑于2022年，星期二3.定量计算（1）直流输出电压平均值Ud：（3-6）当负载阻抗角或触发角不同时，晶闸管的导通角也不同。若为定值，角越大，在u2正半周电感L储能越少，则u2负半周维持晶闸管导通的能力越弱，导通角就越小。由波形图可见，如果负载电感很大，且LR，则ud中负的面积接近正的面积，致使输出的直流平均电压Ud0，则
19、id也很小，这样的电路无实际用途。解决这个问题的方法是在负载两端并联一个续流二极管VD。若为定值，角越大，则电感L储能越多，就越大，即u2负半周维持晶闸管导通的能力越强。第28页，共124页，编辑于2022年，星期二（2）晶闸管导通角的计算：电路初始条件：解之，得到：式中：由波形可知：（3-7）代入（3-7）式得到：上述为求导通角的超越方程，在已知和的情况下，采用迭代法可以求得角：第29页，共124页，编辑于2022年，星期二这说明当角等于阻抗角时，晶闸管导通角等于。当。当时，晶闸管导通角E时，晶闸管才承受正电压，有导通的可能；l导通之后，ud=u2，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关
20、断，此后ud=El与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导通，称为停止导电角。（2-16）在角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。l整流输出电流的平均值为：图3-12带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形（三）带反电动势负载时的工作情况（三）带反电动势负载时的工作情况第45页，共124页，编辑于2022年，星期二如图3-12所示id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为电流断续（）。与此对应，若id波形不出现为0的点的情况，称为电流连续（Ua，此时VT2承受正压，但由于没有触发脉冲，所以仍旧处于关断状态，隔断b相电压，从而使a相的VT1继续导通，直至VT2触发脉冲的到来。晶闸管导通角等于1
21、20动画动画第64页，共124页，编辑于2022年，星期二3030 的情况的情况特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。请同学们分析电阻负载时角的移相范围？可以这样分析：其实三相半波电路，相当于三个单相半波电路的并联。对于单相电路，移相范围为1800。由于三相电路移相范围的起点从换相点开始计算，所以为150。图3-22三相半波可控整流电路，电阻负载，=60时的波形动画动画第65页，共124页，编辑于2022年，星期二（1）整流输出电压平均值的计算）整流输出电压平均值的计算1）30时，负载电流连续，有当=0时，Ud最大，为。2）30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：（3-26）(3
22、-27)3.定量计算第66页，共124页，编辑于2022年，星期二(2)输出电流平均值为输出电流平均值为(3)晶闸管承受的电压晶闸管承受的电压n1)晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即n2)由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相电压的峰值，即综合以上两点，选择SCR时，以为标准。第67页，共124页，编辑于2022年，星期二1.电路电路2.工作原理工作原理特点：电感性负载，L值很大，id波形基本平直(1)30时：整流电压波形与电阻负载时相同(2
23、)30时（如=60时的波形如图3-22所示）vua过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断ud波形中出现负的部分。电感性负载时，的移相范围为90（请同学分析原因）原因是由于当90时，Ud的波形正负对称，平均值为0，失去意义。所以的移相范围为90。请同学们自己完成90时的工作波形。(二)阻感负载动画动画第68页，共124页，编辑于2022年，星期二(1)直流输出电压平均值Ud：(2)输出电流（3）变压器二次电流即晶闸管电流的有效值和平均值为（4）晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值3.定量计算（3-28）第69页，共12
24、4页，编辑于2022年，星期二l(5)变压器的容量l变压器一次和二次绕组的容量分别为l所以变压器的容量为第70页，共124页，编辑于2022年，星期二二、共阳极三相半波可控整流电路l1.电路电路l共阳极电路共阳极电路，即将三个晶闸管的阳极连在一起，其阴极分别接变压器三相绕组，变压器的零线作为输出电压的正端，晶闸管共阳根端作为输出电压的负端，如图3-26所示。l这种共阳极电路接法，对于螺栓型晶闸管的阳根可以共用散热器，使装置结构简化；但三个触发器的输出必须彼此绝缘。图3-26三相半波可控整流电路第71页，共124页，编辑于2022年，星期二l由于三个晶闸管的阴极分别与三相电源相连，阳极经过负载与
25、三相绕组中线连接，故各晶闸管只能在相电压为负时触发导通，换流总是从电位较高的相换到电位更低的那一相去。自然换相点为三相电压负半波的交点，即是控制角=0的起始点。l图3-27是=30时输出电压的波形。由图可见，ud、id的波形均为负值，对于大电感负载，负载电流连续，晶闸管导通角仍为120。输出整流电压平均值：图3-27三相半波可控整流电路波形第72页，共124页，编辑于2022年，星期二l优点优点：三相半波可控整流电路，晶闸管元件少，接线简单，只需用三套触发装置，控制比较容易。l缺点缺点：但变压器每相绕组只有13周期流过电流，变压器利用率低，由于绕组中电流是单方向的，故存在直流磁势，为避免铁心饱
26、和，须加大变压器铁心的截面积。l这种线路一般用于中小容量的设备上。第73页，共124页，编辑于2022年，星期二三、三相桥式全控整流电路（三相全桥）l三相全桥的特点三相全桥的特点：应用最为广泛.三相桥式全控整流电路与三相半波电路相比，输出整流电压提高一倍，输出电压的脉动较小、变压器利用率高且无直流磁化问题。由于在整流装置中，三相桥电路晶闸管的最大失控时间只为三相半波电路的一半，故控制快速性较好，因而在大容量负载供电、电力拖动控制系统等方面获得广泛的应用。第74页，共124页，编辑于2022年，星期二l从三相半波可控整流电路原理知，共阴极电路工作时，变压器每相绕组中流过正向电流，共阳极电路工作时
27、，每相绕组流过反向电流，为了提高变压器利用率，将共阴极组电路和共阳极组电路输出串联，并接到变压器次级绕组上，如图3-28(a)所示。l如果两组电路负载对称，控制角相同，则它们输出电流平均值Id1与Id2相等，零线中流过的电流，去掉零线，不影响电路工作，就成为三相桥式全控整流电路，如图3-28(b)所示。l在三相桥式电路中的变压器绕组中，一个周期里既流过正向电流，又流过反向电流，提高了变压器的利用率，且直流磁势相互抵消，避免了直流磁化。第75页，共124页，编辑于2022年，星期二l由于三相桥式整流电路是两组三相半波整流电路的串联，因此输出电压是三相半波的两倍。当输出电流连续时：l由于变压器规格
28、并末改变，整流电压却比三相半波时大一倍，因此输出功率加大一倍。变压器利用率提高了，而晶闸管的电流定额不变。在输出整流电压相同的情况下，三相桥式晶闸管的电压定额可以比三相半波电路的晶闸管低一半。第76页，共124页，编辑于2022年，星期二共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）；l共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）；l请注意编号顺序：1、3、5和4、6、2，一般不特别说明，均采用这样的编号顺序。l由于零线平均电流为零，所以可以不用零线。l对于每相二次电源来说，一个工作周期中，即有正电流，也有负电流，所以不存在直流磁化问题，提高了绕组利用率。图3-2
29、8三相桥式全控整流电路原理图第77页，共124页，编辑于2022年，星期二(一一)带电阻负载时的工作情况带电阻负载时的工作情况1.工作原理和波形分析：工作原理和波形分析：(1)=0 时的情况时的情况l对于共阴极阻的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最大的一个导通；l对于共阳极组的3个晶闸管，阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的导通；l任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个SCR处于导通状态。其余的SCR均处于关断状态。l触发角的起点，仍然是从自然换相点开始计算，注意正负方向均有自然换相点。图3-29三相桥式全控整流电路带电阻负载=0时的波形动画动画第78页，共124页，编辑于2022年，星期二
30、l从从线线电电压压波波形形看看，u ud d为线电压中最大的一个，因此u ud d波形为线电压的包络线。表表3-1三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载 =0 时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况时段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb动画动画第79页，共124页，编辑于2022年，星期二三相桥式全控整流电路的特点：三相桥式全控整流电路的特点：（1)两个SC
31、R同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各有一个SCR导通，且不能为同相的两个SCR（否则没有输出）。（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60；共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120；同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。动画动画第80页，共124页，编辑于2022年，星期二（3）ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，所以三相全桥电路称为6脉波整流电路；（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲：可采用两种方法：一种是宽脉冲触发(
32、大于600)另一种是双脉冲触发（常用）：在Ud的六个时间段，均给应该导通的SCR提供触发脉冲，而不管其原来是否导通。所以每隔600就需要提供两个触发脉冲。实际提供脉冲的顺序为：1,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1,2，不断重复。（5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同为：动画动画第81页，共124页，编辑于2022年，星期二3)=30时的工作情况(波形图）晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每一段线电压因此推迟30；从t1开始把一周期等分为6段，ud波形仍由6段线电压构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规律；变压器二次侧电流
33、iu波形的特点：在VT1处于通态的120期间，iu为正，iu波形的形状与同时段的ud波形相同，在VT4处于通态的120期间，iu波形的形状也与同时段的ud波形相同，但为负值。动画动画第82页，共124页，编辑于2022年，星期二4)=60时工作情况lud波形中每段线电压的波形继续后移，ud平均值继续降低。=60时ud出现为零的点。（因为在该点处，线电压为零）图3-31三相桥式全控整流电路带电阻负载=60时的波形动画动画第83页，共124页，编辑于2022年，星期二5)当60时，如=90时电阻负载情况下的工作波形如图3-32所示：图3-32三相桥式全控整流电路带电阻负载=90时的波形动画动画第8
34、4页，共124页，编辑于2022年，星期二6)小结v当60时，ud波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形一样，也连续；v当60时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值；v带电阻负载时三相桥式全控整流电路角的移相范围是120动画动画第85页，共124页，编辑于2022年，星期二2.定量计算 l由于=60是输出电压Ud波形连续和断续的分界点,输出电压平均值应分两中情况计算l(1)60第86页，共124页，编辑于2022年，星期二三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电(即用于直流电机传动)，下面主要分析阻感负载时的情况，对于带反电动势阻感负载的情况，只需在阻感
35、负载的基础上掌握其特点，即可把握其工作情况1.工作原理及波形分析工作原理及波形分析1)60 时时lud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样；l区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。电感性负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。(二二)阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况第87页，共124页，编辑于2022年，星期二图3-33三相桥式全控整流电路带电感性负载=0时的波形图3-34三相桥式全控整流电路带电感性负载
36、=30时的波形第88页，共124页，编辑于2022年，星期二2)60 时时l电感性负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时ud波形不会出现负的部分，而电感性负载时，由于电感L的作用，ud波形会出现负的部分；l带电感性负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为90。因为在90时，Ud波形上下对称，平均值为零。图3-35三相桥式整流电路带电感性负载，=90时的波形动画动画第89页，共124页，编辑于2022年，星期二(1)当当整整流流输输出出电电压压连连续续时时（即即带带电电感感性性负负载载时时，或或带带电电阻阻负负载载60 时时）的平均值为：的平均值为：l带电阻负载且带电阻负载且60 时，整
37、流电压平均值为时，整流电压平均值为：（2）输出电流平均值为）输出电流平均值为：Id=Ud/R2.2.定量计算定量计算第90页，共124页，编辑于2022年，星期二l平均值：l有效值：l(3)晶闸管承受的最大反压：（4）当整流变压器采用星形接法，带电感性负载时，变压器二次侧电流波形，为正负半周各宽120、前沿相差180的矩形波，其有效值为：第91页，共124页，编辑于2022年，星期二(5)功率因数：l晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。l三相桥式全控整流电路接反电势电感性负载时，在负载电感足够大足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同
38、，仅在计算Id时有所不同，接反电势电感性负载时的Id为：式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。第92页，共124页，编辑于2022年，星期二四、三相桥式半控整流电路四、三相桥式半控整流电路 l1电路电路l2.工作原理工作原理l三相桥式全控整流电路中，共阳极组晶闸管换为整流二极管管，就构成为三相桥式半控整流电路，图3-36为其主电路图。l该电路适用于只要求输出电压大小可控的整流电源，由于结构简单、经济，得到了广泛应用。l该电路由共阴极组的一相晶闸管和共阳极组的另一相整流二极管构成一条可控整流回路，整流回路电源为两个元件所在相间的线电压。l该电路共有6条可对负载供电的整流回路，按电源电压相
39、序轮流工作，实现整流目的。图3-36三相桥式半控整流电路第93页，共124页，编辑于2022年，星期二从换相规律看，共阴极组三相元件为晶闸管按自然换相点出现顺序控制换相；共阳极组三相元件为整流二极管，在自然换相点处自然换相，总是相电压最低的一相元件导通。在稳定工作状态下，三相晶闸管元件将以相同的控制角触发换相。通过改变控制角可以实现对输出整流电压平均值的控制。由于一组元件是相位控制换相，组元件是自然换相，6条整流回路中的1、3、5与2、4、6的工作通时间不同。第94页，共124页，编辑于2022年，星期二电路输出电压，随共阴极组元件导通状态变化，随共阳极组元件导通状态变化。阻感负载时与单相桥式
40、半控整流电路相似，在电路工作过程中，整流回路的电源电压过零变负时，会形成自然续流现象。因此，采用切除触发方式使输出整流电压下降为零时将产生失控工作状态。为了防止出现失控工作状态，必须在负载两端反并联一个续流二极管。第95页，共124页，编辑于2022年，星期二第96页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-23-2单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形（1）在U2的正半周，VT承受正向电压，0t1期间，无触发脉冲，VT处于正向阻断状态，UVTU2，Ud=0;（2）t1以后，VT由于触发脉冲UG的作用而导通，则Ud=U2
41、,UVT=0,Id=U2/R，一直到时刻；（3）2期间，U2反向，VT由于承受反向电压而关断,UVT=U2,Ud=0。以后不断重复以上过程。第97页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-43-4带电感性负载的单相半波电路及其波形带电感性负载的单相半波电路及其波形带电感性负载的单相半波电路及其波形带电感性负载的单相半波电路及其波形第98页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-6 3-6 带续流二极管单相半波可控整流电路及波形带续流二极管单相半波可控整流电路及波形带续流二极管单相半波可控整流电路及波形带续流二极管单相半波可控整流电路及波形第99页，共124页，编辑于2022
42、年，星期二图图图图3-83-8单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载）单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载）单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载）单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载）第100页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-103-10单相全控桥带电感性负载时的电路及波形单相全控桥带电感性负载时的电路及波形单相全控桥带电感性负载时的电路及波形单相全控桥带电感性负载时的电路及波形第101页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-123-12带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形带反电动势单相桥式全控整
43、流电路图及波形第102页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-83-8单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况流连续的临界情况流连续的临界情况流连续的临界情况第103页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-143-14单相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形单相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形单相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形单
44、相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形第104页，共124页，编辑于2022年，星期二图图3-11单相桥式半控整流电路的另一接法单相桥式半控整流电路的另一接法第105页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-17 3-17 带续流二极管单相桥式半控整流电路波形图带续流二极管单相桥式半控整流电路波形图带续流二极管单相桥式半控整流电路波形图带续流二极管单相桥式半控整流电路波形图 第106页，共124页，编辑于2022年，星期二图图3-18单相全波可控整流电路及波形单相全波可控整流电路及波形第107页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-203-20三相半波
45、可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及=0=0 时的波形时的波形时的波形时的波形a)b)c)d)e)f)u2uvwTRudidVT2VT1VT3uUuVuWa=0Owt1wt2wt3uGOudOOuuvuuwOiVT1uVT1wtwtwtwtwt第108页，共124页，编辑于2022年，星期二图图3-20 三相半波可控整流电路的波形三相半波可控整流电路的波形第109页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-213-21三相半波可控整流电路，
46、电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，=30=30 时的波形时的波形时的波形时的波形a=30u2uuuvuwOwtOwtOwtOwtOwtuGuduuvuuwwt1iVT1uVT1uac第110页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-223-22三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，=60=60 时的波形时的波形时的波形时的波形wtwtwtwta=60u2uuuvuwOOOOuGudiVT1第111页，共124页，编辑于202
47、2年，星期二图图图图3-003-00三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路U Ud d/U/U2 2与与与与u u的关系的关系的关系的关系第112页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-233-23三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及=60=60 时的波形时的波形时的波形时的波形第113页，共124页，编辑于2022年，星期二图图328三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路原理图第114页，共124页，
48、编辑于2022年，星期二图图图图3-293-29三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载=0=0 时的波形时的波形时的波形时的波形第115页，共124页，编辑于2022年，星期二表表表表3-13-1三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载三相桥式全控整流电路电阻负载=0=0 时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况时晶闸管工作情况时段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4
49、VT6整流输出电压udua-ub=uabua-uc=ucub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb第116页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-303-30三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载=30=30 时的波形时的波形时的波形时的波形第117页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-313-31三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载=60=60 时的波形时的波形时的波形时的
50、波形第118页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-323-32三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载=90=90 时的波形时的波形时的波形时的波形第119页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-333-33三相桥式全控整流电路带电感性负载三相桥式全控整流电路带电感性负载三相桥式全控整流电路带电感性负载三相桥式全控整流电路带电感性负载=0=0 时的波形时的波形时的波形时的波形第120页，共124页，编辑于2022年，星期二图图图图3-343-34三相桥式全控整流电路带电感性负载三相桥式全控