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1、电力电子技术电力电子技术第二章：整流电路第二章：整流电路（第第第第 一一一一 部部部部 分分分分 ）2022/10/271第二章 第 2 页第二章第二章整流电路（重点）整流电路（重点）引言引言引言引言2.12.1单相可控整流电路单相可控整流电路单相可控整流电路单相可控整流电路2.1.12.1.1单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）2.1.22.1.2单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）2.1.32.1.3
2、单相桥式半控整流电路（单相半控桥）单相桥式半控整流电路（单相半控桥）单相桥式半控整流电路（单相半控桥）单相桥式半控整流电路（单相半控桥）2.22.2三相可控整流电路三相可控整流电路三相可控整流电路三相可控整流电路 2.2.12.2.1三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 2.2.22.2.2三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路2.3 2.3 2.3 2.3 变压器漏感对整流电路的影响（难点）变压器漏感对整流电路的影响（难点）变压器漏感对整流电路的影响（难点）变压器漏感对整流电路的影响（难点）第二章 第 3
3、页2.4 2.4 2.4 2.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路（不作要求）（不作要求）（不作要求）（不作要求）2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路2.5 2.5 2.5 2.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率
4、因数整流电路的谐波和功率因数 2.5.1 2.5.1 2.5.1 2.5.1 谐波和无功功率分析基础谐波和无功功率分析基础谐波和无功功率分析基础谐波和无功功率分析基础 2.5.2 2.5.2 2.5.2 2.5.2 带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功 率因数分析率因数分析率因数分析率因数分析 2.5.3 2.5.3 2.5.3 2.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功电容滤波的不可控整
5、流电路交流侧谐波和功 率因数分析率因数分析率因数分析率因数分析 2.5.4 2.5.4 2.5.4 2.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析2.6 2.6 2.6 2.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路大功率可控整流电路大功率可控整流电路（不作要求）（不作要求）（不作要求）（不作要求）2.6.1 2.6.1 2.6.1 2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 2.6.2 2.6.2 2.6.2 2
6、.6.2 多重化整流电路多重化整流电路多重化整流电路多重化整流电路第二章 第 4 页 整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功能是将交流电变为直流电。能是将交流电变为直流电。能是将交流电变为直流电。能是将交流电变为直流电。按组成的器件可分为不可控（二极管）、半按组成的器件可分为不可控（二极管）、半按组成的器件可分为不可控（二极管）、半按组成的器件可分为不可控（二极管）、半控（控（控（控（SCR)SCR)、全控全控全控全控(全控器件）三种；全控器件）三种；全控器件）三种
7、；全控器件）三种；按电路结构可分为桥式电路和半波电路；按电路结构可分为桥式电路和半波电路；按电路结构可分为桥式电路和半波电路；按电路结构可分为桥式电路和半波电路；按交流输入相数分为单相电路和三相电路。按交流输入相数分为单相电路和三相电路。按交流输入相数分为单相电路和三相电路。按交流输入相数分为单相电路和三相电路。引引言言第二章 第 5 页需掌握的内容：需掌握的内容：需掌握的内容：需掌握的内容：各各各各种种种种典典典典型型型型整整整整流流流流电电电电路路路路的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理、波波波波形形形形分分分分析析析析、基本数量关系、负载性质的影响；基本数量关系、负载性质的影响；基本
8、数量关系、负载性质的影响；基本数量关系、负载性质的影响；变压器漏抗对整流电路的影响；变压器漏抗对整流电路的影响；变压器漏抗对整流电路的影响；变压器漏抗对整流电路的影响；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的谐波和功率因数分析；相位控制电路的驱动控制。相位控制电路的驱动控制。相位控制电路的驱动控制。相位控制电路的驱动控制。引引言言第二章 第 6 页2.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路vv 交流侧接单相电源交流侧接单相电源交流侧接单相电源交流侧接单相电源vv重重重重点点点点注注注注意意意意：工工工工作作作作原原原原理理理理（
9、波波波波形形形形分分分分析析析析）、定定定定量计算、不同负载的影响。量计算、不同负载的影响。量计算、不同负载的影响。量计算、不同负载的影响。2.1.12.1.1单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）SinglePhaseHalfWaveControlledRectifierSinglePhaseHalfWaveControlledRectifier1.1.带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况变压器变压器变压器变压器T T起变换电压和隔离的作用；起变换电压和隔离的
10、作用；起变换电压和隔离的作用；起变换电压和隔离的作用；电电电电阻阻阻阻负负负负载载载载的的的的特特特特点点点点：电电电电压压压压与与与与电电电电流流流流成成成成正正正正比比比比，两者波形相同两者波形相同两者波形相同两者波形相同。图2-1单相半波可控整流电路及波形第二章 第 7 页图图图图2-12-1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的作用而导通，则Ud=U2,UVT=
11、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。第二章 第 8 页2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）若干概念若干概念“半波半波”整流：整流：u ud d为脉动直流，波形只在为脉动直流，波形只在u u2 2正半周内出现正半周内出现 触发延迟角触发延迟角 ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加：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触发脉冲止的电角度,也称触发角或控制角。也称触发角或控制角。导通
12、角导通角 ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度的的移相范围移相范围：指触发角：指触发角可以变化的角度范围。可以变化的角度范围。相相控控方方式式：这这种种通通过过控控制制触触发发脉脉冲冲的的相相位位来来控控制制直直流流输输出出电电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。第二章 第 9 页基本数量关系基本数量关系直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud（2-1）说明：使用万用表直流档测量说明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值；即为该数值；U2为电源电压有效值（为电源电压有效值（220V）；）；时，时，U
13、Ud d=0=0，可见可以通过调整可见可以通过调整 来来来来调整调整Ud。直流输出电压有效值直流输出电压有效值U（2-2）2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 10 页SCR的若干参数关系：的若干参数关系：(1)I IdTdT（流过流过SCR电流的平均值）电流的平均值）（2-3）(2)I IT T（流过流过SCR电流的有效值）电流的有效值）（2-4）(3)UVT T （SCR承受的正反向峰值电压）为承受的正反向峰值电压）为2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 11 页整流
14、电路的功率因数整流电路的功率因数cos：cos（有功功率有功功率P P）/（电源视在功率电源视在功率S S）S S电源的电压有效值电源的电压有效值电源的电流有效值电源的电流有效值 （2-5）2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 12 页2.单相半波电路带电感性负载的工作情况单相半波电路带电感性负载的工作情况电电感感的的特特点点:(1)抗抗拒拒电电流流变变化化，使使得得流流过过电电感感的的电电流流不不能能发发生生突突变变。(2)在在电电感感两两端端产产生生的的感感应应电电动动势势Ldi/dt。它它的的极极性性是是阻阻止止电电流流的的变
15、变化化。(3)电电感感在在电电路路的的工工作过程中，不消耗能量。作过程中，不消耗能量。负负载载阻阻抗抗角角arctg(L/R)，反反映映出出负负载载中中电电感感所所占占的的比比重重，该该角角度度越越大大（0900之之间间），则则电电感感量量越越大大。当当负负载载中中的的感感抗抗L和和R相相比比不不可可忽忽略略时时，称称为为电电感感性性负负载载。常常见见的的电电感感性性负负载载如如电电机机的励磁绕组。的励磁绕组。电电感感在在电电力力电电子子线线路路中中大大量量使使用用，大大容容量、大功率电感常常又称为电抗器。量、大功率电感常常又称为电抗器。图2-2带电感性负载的单相半波电路及其波形 2.1.1
16、2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 13 页图图图图2-22-2带电感性负载的带电感性负载的带电感性负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单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形工作过程和特点：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
17、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；t t2 2t t2 2t t2 2t t2 2第二章 第 14 页图图2-22-2带电感性负载的带电感性负载的带电感性负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单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形工作过程和特点：工作过程和特点：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？（4）t22期间，VT承受反向电压而处于关
18、断状态，UVTU2，Ud=0。以后不断重复以上过程。t t2 2t t2 2t t2 2t t2 2第二章 第 15 页直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud（2-6）输出的平均电压输出的平均电压Ud和电阻负载相比，有所下降。和电阻负载相比，有所下降。如如果果为为大大电电感感负负载载，则则ud中中的的负负面面积积接接近近正正面面积积，输输出出的的直直流流平平均均电电压压Ud0，id也也很很小小，这这样样的的电电路路无无实实际际用用途途。所所以以，实实际际的的大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路
19、（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）2.单相半波电路带电感性负载单相半波电路带电感性负载第二章 第 16 页工作过程和特点：工作过程和特点：（1）在U2的正半周，VDR承受反向电压，不导通，不影响电路的正常工作;（2）2 期间，电感L的感应电势（下正上负）使VDR导通，此时，L释放能量，维持负载电流通过VDR构成回路，而不通过变压器。称为续流。在续流期间，VT承受u2的负压而关断，此时Ud=0。（3)当LR时，id不但连续而且基本上维持不变，电流波形接近一条直线。注意：在考试中，可以直接用直线表示id。讨论：纯电感负载能不
20、能用二极管续流？图2-4单相半波带电感性负载有续流二极管的电路及波形2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 17 页带续流二极管的单相半波电路基本数量关系：带续流二极管的单相半波电路基本数量关系：输出直流电压的平均值输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）和纯阻性负载相同）（2-7）输出直流电流的平均值输出直流电流的平均值Id.（和纯阻性负载相同）和纯阻性负载相同）（2-8）若若近近似似认认为为id为为一一条条水水平平线线，恒恒为为Id，则则流流过过SCR的的电电流流平平均均值值和有效值分别为：和有效值分别为：（2-9）（2-1
21、0）2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第二章 第 18 页单相半波可控整流电路的特点：单相半波可控整流电路的特点：单相半波可控整流电路的特点：单相半波可控整流电路的特点：v线线路路简简单单、易易调调整整，但但输输出出电电流流脉脉动动大大，变变压压器器二二次次侧侧电电流流中中含含直直流流分分量量，造造成成变变压器铁芯直流磁化；压器铁芯直流磁化；v实际上很少应用这种电路实际上很少应用这种电路 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波）第
22、二章 第 19 页1.电阻负载电阻负载的工作情况的工作情况2.晶晶闸闸管管VT1和和VT4组组成成一一对对桥桥臂臂，VT2和和VT3组组成成另另一一对对桥桥臂臂。在在实实际际的的电电路路中中，一一般般都都采采用用这这种种标标注注方方法法，即即上上面面为为1、3，下面为，下面为2、4。单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）图2-5单相全控桥带电阻负载时的电路及波形简称为单相全控桥简称为单相全控桥第二章 第 20 页图图2-52-5单相全控桥带电阻负载时的电路及波形单相全控桥带电阻负载时的电路及波形1)1)工作过程和特点：工作过程和特点：（1）0 t1:U2为正，VT
23、1和VT4无触发脉冲截止，VT1和VT4分担U2/2的正向电压，VT2和VT3分担U2/2的反向电压,Ud=0;（2）t1:U2为正，VT1和VT4由于触发脉冲UG的作用而导通，VT2和VT3承受U2的反向电压，id=U2/R；（3）t2(+t1)：U2为负，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和VT4分担U2/2的反向电压,Ud=0;（4）t2(+t1)2:U2为负，VT2和VT3由于触发脉冲UG的作用而导通，VT1和VT4承受U2的反向电压，id=U2/R，且方向保持不变。t t2 2t t1 1t t2 2t t2 2t t1 1t t1 1第二章
24、第 21 页基本数量关系基本数量关系直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud（2-11）可可见见：在在同同样样的的控控制制角角情情况况下下，输输出出的的平平均均电电压压Ud是是单单相相半半波波的两倍的两倍；SCR可控移相范围为可控移相范围为1800；属于双拍电路（一个周期内，变压器电流改变一次方向）。属于双拍电路（一个周期内，变压器电流改变一次方向）。2）单相全控桥单相全控桥阻性负载阻性负载的基本数量关系的基本数量关系2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 22 页直流输出电流平均值直流输出电流平均值Id和和SCR的平均电流的平均
25、电流idT（2-12）由于由于SCR轮流导电，所以流过每个轮流导电，所以流过每个SCR的平均电流的平均电流idT只有负载上平均电流的一半。只有负载上平均电流的一半。（2-13）2.1.22.1.2单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 23 页直直流流输输出出电电流流有有效效值值I，即即为为变变压压器器二二次次侧侧绕绕组组电电流流有有效效值值I2（2-14）SCR的有效电流的有效电流IT，由于由于SCR轮流导电，所以轮流导电，所以IT为：为：（2-15）2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全
26、控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 24 页2.2.带电感性负载带电感性负载带电感性负载带电感性负载的工作情况的工作情况的工作情况的工作情况 3.为为便便于于讨讨论论，假假设设电电路路已已工工作作于于稳稳态，态，id的平均值不变的平均值不变。4.假假设设负负载载电电感感很很大大，负负载载电电流流id连连续且波形近似为一水平线续且波形近似为一水平线vu2过过零零变变负负时时，在在电电感感作作用用下下VT1和和VT4中中仍仍流流过过电电流流id，并并不不关断；关断；v至至t=+时时刻刻，给给VT2和和VT3加加触触发发脉脉冲冲，因因VT2和和VT3本本已已承承受受
27、正正电电压压，故故两两管管导导通通，VT1和和VT4立刻承受负电压关断立刻承受负电压关断。图2-6单相全控桥带电感性负载时的电路及波形2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 25 页图2-6单相全控桥带电感性负载时的电路及波形t t1 1t t2 2 2 2 第二章 第 26 页VT2和和VT3导导通通后后，u2通通过过VT2和和VT3分分别别向向VT1和和VT4施施加加反反压压使使VT1和和VT4关关断断，流流过过VT1和和VT4的的电电流流迅迅速速转转移移到到VT2和和VT3上上，此过程称此过程称换相换相，亦称，亦称换流换流。
28、整流电路输出平均电压为：整流电路输出平均电压为：（2-16）晶闸管移相范围为晶闸管移相范围为90，因为当，因为当90 时，时，Ud0。整流电路输出平均电流整流电路输出平均电流Id和和SCR的电流平均值的电流平均值IdT为：为：变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2的波形为正负各的波形为正负各180 的矩形波，其相位由的矩形波，其相位由角决定，有效值角决定，有效值I2=Id。2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 27 页3.带反电动势负载时的工作情况带反电动势负载时的工作情况4.蓄电池、直流电动机电枢（转子）等负蓄电池、直流电动机电
29、枢（转子）等负5.载，本身有电势，称为载，本身有电势，称为反电动势负载反电动势负载。6.u2E时时SCR才承受正电压，可能导通；才承受正电压，可能导通；7.导通后导通后ud=u2，直至直至u2=E，id降至降至0使使SCR关断，此后关断，此后ud=E与电阻负载相比，晶闸管提前了电与电阻负载相比，晶闸管提前了电角度角度停止导通停止导通，称为称为停止导电角停止导电角。（2-16）在在角相同时，整流输出电压比电阻负载时角相同时，整流输出电压比电阻负载时大大。整流输出电流的平均值为：整流输出电流的平均值为：图2-7单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单
30、相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 28 页图2-7单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥）第二章 第 29 页电流断续：电流断续：id波形在一周期内有部分时间为波形在一周期内有部分时间为0。(反反之称为电流连续）。之称为电流连续）。U Ua a，此时此时VT2VT2承受正压，但由于承受正压，但由于没有触发脉冲，所以仍没有触发脉冲，所以仍旧处于关断状态，隔断旧处于关断状态，隔断b b相电压，从而使相电压，从而使a a相的相的VT1VT1继续导通，直至继续导通，直至VT2
31、VT2触发脉冲的到来。触发脉冲的到来。晶闸晶闸管导通角等于管导通角等于120120 2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 第二章 第 44 页5)5)30 30 的情况的情况特点：负载电流断续，特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于晶闸管导通角小于120120 。请同学们分析请同学们分析电阻负载电阻负载时时角的移相范围？角的移相范围？2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 可以这样分析：其实三可以这样分析：其实三相半波电路，相当于三相半波电路，相当于三个单相半波电路的并联。个单相半波电路的并联。对于单相电路，移相范对于单相电路，移相范围为围为
32、1800。由于三相电。由于三相电路移相范围的起点从换路移相范围的起点从换相点开始计算，所以为相点开始计算，所以为150。第二章 第 45 页6)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，有时，负载电流连续，有当当=0时，时，Ud最大，为最大，为。（2）30 时时，负负载载电电流流断断续续，晶晶闸闸管管导导通通角角减减小小，此此时时有：有：（2-20）(2-21)2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 第二章 第 46 页7)7)其它的参数计算其它的参数计算其它的参数计算其它的参数计算负载电流平均值为负载电流平均值为（2-22）晶闸管
33、承受的最大反向电压，为变压器二次晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压线电压峰值，即峰值，即（2-23）由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压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极间的最大正向电压等于变压器二次相电压相电压的峰值，的峰值，即即综合以上两点，选择综合以上两点，选择SCR时，以时，以为标准。为标准。2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半
34、波可控整流电路 第二章 第 47 页2.三相半波可控整流电路电感性负载三相半波可控整流电路电感性负载1)特点：电感性负载，特点：电感性负载，L值很大，值很大，id波形基本平直波形基本平直30 时：整流电压波形与电阻负载时相同时：整流电压波形与电阻负载时相同30 时（如时（如=60 时的波形如时的波形如图图2-16所示）所示）vua过过零零时时，VT1不不关关断断，直直到到VT2的的脉脉冲冲到到来来，才才换换流流，由由VT2导导通通向向负负载载供供电电，同同时时向向VT1施施加加反反压压使使其其关关断断ud波形中出现负的部分。波形中出现负的部分。2)电感性负载时，电感性负载时，的移相范围为的移相
35、范围为90（请同学分析原因）（请同学分析原因）原因是由于当原因是由于当90 时，时，Ud的波形正负对称，平均值为的波形正负对称，平均值为0，失，失去意义。所以去意义。所以的移相范围为的移相范围为90。请同学们自己完成请同学们自己完成90 时的工作波形时的工作波形。2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 第二章 第 48 页图图2-162-16三相半波可控三相半波可控整流电路，电整流电路，电感性负载时的感性负载时的电路及电路及 =60=60 时的波时的波形形 第二章 第 49 页3)基本参数计算基本参数计算直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud：变压器二次电流即晶闸管
36、电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为晶晶闸闸管管最最大大正正反反向向电电压压峰峰值值均均为为变变压压器器二二次次线线电电压峰值压峰值（2-27）2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路（2-26）（2-25）第二章 第 50 页图图2-16中中id波波形形有有一一定定的的脉脉动动，但但为为简简化化分分析析及及定定量量计计算算，可可将将id近近似似为为一条水平线一条水平线三三相相半半波波的的主主要要缺缺点点在在于于其其变变压压器器二二次次电电流流中中含含有有直直流流分分量量，为为此此其其应应用用较少。较少。图2-16三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及
37、=60时的波形2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 第二章 第 51 页2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相全桥的特点三相全桥的特点应用最为广泛；应用最为广泛；共共阴阴极极组组阴阴极极连连接接在在一一起起的的3个晶闸管（个晶闸管（VT1，VT3，VT5）；）；共共阳阳极极组组阳阳极极连连接接在在一一起起的的3个晶闸管（个晶闸管（VT4，VT6，VT2）；）；编编号号顺顺序序：1、3、5和和4、6、2，一一般般不不特特别别说说明明，均均采采用用这这样样的的编号顺序。编号顺序。由由于于零零线线平平均均电电流流为为零
38、零，所所以以可可以不用零线。以不用零线。图2-17三相桥式全控整流电路原理图一个工作周期中，每相二次电源既有正一个工作周期中，每相二次电源既有正电流，也有负电流，所以电流，也有负电流，所以不存在直流磁不存在直流磁化问题化问题，提高了绕组利用率。，提高了绕组利用率。第二章 第 52 页1.带带电阻负载电阻负载时的工作情况时的工作情况1)=0 时时对对于于共共阴阴极极阻阻的的3个个晶晶闸闸管管，阳阳极极所所接接交交流流电电压压值值最最大大的的一一个个导导通；通；对对于于共共阳阳极极组组的的3个个晶晶闸闸管管，阴阴极所接交流电压值最低的导通；极所接交流电压值最低的导通；任任意意时时刻刻共共阳阳极极组
39、组和和共共阴阴极极组组中中各各有有1个个SCR处处于于导导通通状状态态。其其余均关断。余均关断。触触发发角角的的起起点点，仍仍然然是是从从自自然然换换相相点点开开始始计计算算，注注意意正正负负方方向向均有自然换相点均有自然换相点。图2-18三相桥式全控整流电路带电阻负载=0时的波形第二章 第 53 页图2-18三相桥式全控整流电路带电阻负载=0时的波形bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1第二章 第 54 页从从线线电电压压波波形形看看，u ud d为为线线电电压压中中最最大大的的一一个个，因因此此u ud d波形为线电压的包络线。波形为线电压的包络线。表表2-
40、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=ucb2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 55 页2)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)两两个个SCR同同时时通通形形成成供供电电回回路路，其其中中
41、共共阴阴极极组组和和共共阳阳极极组组各各有有一一个个SCR导导通通，且且不不能能为为同同相相的的两两个个SCR（否则没有输出）。否则没有输出）。（2）对触发脉冲的要求对触发脉冲的要求：按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的的顺顺序序，相相位位依依次次差差60；共共阴阴极极组组VT1、VT3、VT5的的脉脉冲冲依依次次差差120，共阳极组共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120；同同一一相相的的上上下下两两个个桥桥臂臂，即即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差脉冲相差180。2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整
42、流电路（三相全桥）第二章 第 56 页（3）ud一一周周期期脉脉动动6次次，每每次次脉脉动动的的波波形形都都一一样样，所所以以三三相相全全桥电路称为桥电路称为6脉波整流电路脉波整流电路；（4）需需保保证证同同时时导导通通的的2个个晶晶闸闸管管均均有有脉脉冲冲,可可采采用用两两种种方方法法：一种是一种是宽脉冲宽脉冲触发触发(大于大于600)另另一一种种是是双双脉脉冲冲触触发发（常常用用）：在在Ud的的六六个个时时间间段段，均均给给应应该该导导通通的的SCR提提供供触触发发脉脉冲冲，而而不不管管其其原原来来是是否否导导通通。所以每隔所以每隔600就需要提供两个触发脉冲。就需要提供两个触发脉冲。实实
43、际际提提供供脉脉冲冲的的顺顺序序为为：1,2-2,3-3,4-4,5-5,6-6,1-1,2，不断重复。，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：晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同为：2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 57 页3)=30 时的工作情况时的工作情况(波形图）波形图）晶晶闸闸管管起起始始导导通通时时刻刻推推迟迟了了30，组组成成ud的的每每一一段段线线电电压压因此推迟因此推迟30；从从t1开开始始把把一一周周期期等等分
44、分为为6段段，ud波波形形仍仍由由6段段线线电电压压构构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规律；的规律；变变压压器器二二次次侧侧电电流流iu波波形形的的特特点点：在在VT1处处于于通通态态的的120 期期间间，iu为为正正，iu波波形形的的形形状状与与同同时时段段的的ud波波形形相相同同，在在VT4处处于于通通态态的的120 期期间间，iu波波形形的的形形状状也也与与同同时时段段的的ud波形相同，但为负值。波形相同，但为负值。2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 58 页4)=60 时时
45、工工作作情情况况ud波波形形中中每每段段线线电电压压的的波波形形继继续续后后移移，ud平平均均值值继继续续降降低低。=60 时时ud出出现现零点。零点。图2-20三相桥式全控整流电路带电阻负载=60时的波形2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 59 页5)当当60 时，如时，如=90 时时电阻负载情况下的工作波电阻负载情况下的工作波形如图形如图2-21所示：所示：图2-21三相桥式全控整流电路带电阻负载=90时的波形2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 60 页6)小结（
46、小结（阻感负载阻感负载）v当当60 时时，ud波波形形均均连连续续，对对于于电电阻阻负负载载，id波形与波形与ud波形一样，也连续；波形一样，也连续；v当当60 时时，ud波波形形每每60 中中有有一一段段为为零零，ud波波形不能出现负值；形不能出现负值；v带带电电阻阻负负载载时时三三相相桥桥式式全全控控整整流流电电路路角角的的移移相相范围是范围是120 2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 61 页2电感性负载电感性负载时的工作情况时的工作情况1)60 时时vud波波形形连连续续，工工作作情情况况与与带带电电阻阻负负载载时时十十分
47、分相相似似，各各晶晶闸闸管管的的通通断断情情况况、输输出出整整流流电电压压ud波波形形、晶晶闸闸管管承承受的电压波形等都一样；受的电压波形等都一样；v区区别别在在于于：由由于于负负载载不不同同，同同样样的的整整流流输输出出电电压压加加到到负负载载上上，得得到到的的负负载载电电流流id波波形形不不同同。电电感感性性负负载载时时，由由于于电电感感的的作作用用，使使得得负负载载电电流流波波形形变变得得平平直直，当当电电感感足足够够大大的的时时候候，负负载载电电流流的的波波形形可可近近似似为为一一条条水水平平线。线。2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥
48、）第二章 第 62 页图2-22三相桥式全控整流电路带电感性负载=0时的波形图2-23三相桥式全控整流电路带电感性负载=30时的波形2.2.22.2.2三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 63 页2)60 时时电电感感性性负负载载时时的的工工作作情情况况与与电电阻阻负负载载时时不不同同，电电阻阻负负载载时时ud波波形形不不会会出出现现负负值值，而而电电感感性性负负载载时时，由由于于电电感感L的的作作用用，ud波波形形会出现负的部分；会出现负的部分；带带电电感感性性负负载载时时，三三相相桥桥式式全全控控整整流流电电路路的的角角移移相范围为相范围为90。90
49、 时时，Ud波波形形上上下对称，平均值为零。下对称，平均值为零。图2-24三相桥式整流电路带电感性负载，=90时的波形第二章 第 64 页3基本参数关系基本参数关系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）的平均值为：时）的平均值为：带电阻负载且带电阻负载且60 时，整流电压平均值为：时，整流电压平均值为：输出电流平均值为输出电流平均值为：Id=Ud/R（2-28）（2-29）2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路（三相全桥）三相桥式全控整流电路（三相全桥）第二章 第 65 页带带电电感感性性负负载载时时，变变压压器器二
50、二次次侧侧电电流流波波形形为为正正负负半半周周各宽各宽120、前沿相差、前沿相差180 的矩形波，其有效值为：的矩形波，其有效值为：（2-30）晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。接接反反电电势势电电感感性性负负载载时时，在在负负载载电电感感足足够够大大足足以以使使负负载载电电流流连连续续的的情情况况下下，电电路路工工作作情情况况与与电电感感性性负负载载时时相相似似，电电路路中中各各处处电电压压、电电流流波波形形均均相相同同，仅仅在在计计算算Id时有所不同，接反电势电感性负载时的时有所不同，接反电势电感性负载时的Id为：为：（2-31）式