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1、三相半波可控整流电路课题一、单相可控整流电路课题一、单相可控整流电路一、单相半波可控整流电路(一)电阻性负载电炉、电焊机及白炽灯等均属于电阻性负载变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电电阻阻负负载载的的特特点点：电压与电流成正比，两者波形相同。图2-1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVT q0b)c)d)e)001.工作原理分析n在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在t=处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压u2。在t=时刻，电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。n
2、在电源电压负半周，u K0，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压u2的下一周期，直流输出电压ud和负载电流id的波形相位相同。n通过改变触发角的大小，直流输出电压ud的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然=180时，Ud=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路 首先，引入两个重要的基本概念：触发角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加发脉冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度
3、称为导通角，用表示。在单相半波可控整流电阻性负载电路中,移相角的控制范围为:0，对应的导通角的可变范围是0，两者关系为=。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路2.基本数量关系(1)直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路n 输出电流平均值Id:n 直流输出电压平均值Ud:(2)输出电压有效值U与输出电流有效值I一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路n 输出电流有效值I :n 直流输出电压有效值U:(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值n 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相
4、等，即：一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路(4)功率因数cosn整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值式中 P变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R S变压器二次侧视在功率，S=U2I2(5)晶闸管承受的最大正反向电压UTM晶闸管承受的最大正反向电压Um是相电压峰值。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路例4-1 如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V，要求的直流输出电压为50 V，直流输出平均电流为20。试计算：(1)晶闸管的控制角；(2)输出电流有效值；(3)电路功率因数；(4)晶闸管的额定电压和额定电流。一、单相半波可控整流电
5、路一、单相半波可控整流电路解解:(1)当当=90时，输出电流有效值时，输出电流有效值(3)(2)则=90(4)晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：与输出电流有效值相等，即：（5）晶闸管承受的最高电压：）晶闸管承受的最高电压：考虑考虑(23)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为倍安全裕量，晶闸管的额定电压为选取晶闸管型号为选取晶闸管型号为 KP100-7FKP100-7F晶闸管。晶闸管。取取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：则一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载电电感感性性负负载载通通常常是是电电机机的
6、的励励磁磁线线圈圈、继继电电器器线线圈圈及及其其他他含有电抗器的负载含有电抗器的负载。电电感感性性负负载载的的特特点点：感感生生电电动动势势总总是是阻阻碍碍电电感感中中流流过过的的电电流流使使得得流流过过电电感感的的电电流流不不发生突变。发生突变。图图2-2带阻感负载的带阻感负载的单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形1.无无续流二极管时续流二极管时v工作原理工作原理0：uK大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。流都等于零。在在t=时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压时，门极有触发
7、信号，晶闸管被触发导通，负载电压ud=u2。当当t=时，交流电压时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压uK仍大于零，仍大于零，晶闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后，晶闸管在晶闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。到下一个周期的正半周。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路有负面积有负面积图图2-3 电感负载电感负载,不接续不接续流管时的电压电流波形图流管时的电压电流波形图v数量关系数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值U Ud d为为 从从
8、U Ud d的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则I Id d也很小。所以，也很小。所以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管管。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路2.2.接续流二极管时接续
9、流二极管时v工作原理工作原理nu u2 20 0：u u K K0 0。在在t=t=处触发晶闸管导通，处触发晶闸管导通，u ud d=u u2 2续流二极管续流二极管V VDRDR承受反向承受反向电压而处于断态。电压而处于断态。nu u2 20 0：电感的感应电压使电感的感应电压使V VDRDR承受正向电压导通续流，承受正向电压导通续流，晶闸管承受反压关断晶闸管承受反压关断,u ud d=0=0。如果电感足够大，续流二如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使晶闸管导通，使i id d连续。连续。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路图图2-4带
10、阻感负载带阻感负载(接续流管接续流管)的的单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形n由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波和流过续流二极管的电流波形是矩形波。n对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器对于电感性负载加续流二极管的单
11、相半波可控整流器移相范围移相范围与单相半波可控整流电路电阻性负载相同为与单相半波可控整流电路电阻性负载相同为0 0180180，且有，且有+=180180。一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路v基本数量关系基本数量关系(1)(1)输出电压平均值输出电压平均值U Ud d与输出电流平均值与输出电流平均值I Id d输出电压平均值输出电压平均值U Ud d输出电流平均值输出电流平均值I Id d一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路(2)(2)晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平均值I IdTdT与晶闸管的电流有效值与晶闸管的电流有效值I IT T晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平
12、均值I IdTdT ：晶闸管的电流有效值晶闸管的电流有效值I IT T：一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路(3)(3)续续流流二二极极管管的的电电流流平平均均值值I IdDdD与与续续流流二二极极管的电流有效值管的电流有效值I ID D一、单相半波可控整流电路一、单相半波可控整流电路n n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：n n 简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。含直流分
13、量，造成变压器铁芯直流磁化。含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。n n实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。n n分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的基本概念。基本概念。基本概念。基本概念。二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路（一）单相全控桥式可控整流电路（一）单相全控桥式可控整流电路 1.1.带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况工作原理及波形分析工作原理及波形分析u(i)pwtwtwt000i2udidb
14、)c)d)dd uVT1,4图图2-5单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形VT1和和VT4组组成成一一对对桥桥臂臂，在在u2正正半半周周承承受受电电压压u2，得得到到触触发发脉脉冲即导通，当冲即导通，当u2过零时关断。过零时关断。VT2和和VT3组组成成另另一一对对桥桥臂臂，在在u2正正半半周周承承受受电电压压-u2，得得到到触触发脉冲即导通，当发脉冲即导通，当u2过零时关断。过零时关断。)数量关系数量关系1)1)输出直流电压平均值输出直流电压平均值U Ud d及有效值及有效值U U（角的移相范围为0180。）二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路
15、2)输出直流电流平均值输出直流电流平均值Id3)晶闸管电流平均值晶闸管电流平均值IdT和有效值和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)dd uVT1,4二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路5)5)功率因数功率因数4)4)变压器二次测电流有效值变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流与输出直流电流I有效值相等：有效值相等：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量 S=U2I2。2.2.电感性负载（不接续流二极管）电感性负载（不接续流二极管）假假设设负负载载电电感感很很大大，负负载载电电流流i id d连续且波形近似为一水平线。连续且波形近似为一水平线。图图2-6单相全控
16、桥带单相全控桥带阻感负载时的电路及波形阻感负载时的电路及波形二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路u u2 2过过零零变变负负时时，由由于于电电感感的的作作用用晶晶闸闸管管VTVT1 1和和VTVT4 4中中仍仍流流过过电电流流i id d，并不关断。并不关断。至至tt=+时时刻刻，给给VTVT2 2和和VTVT3 3加加触触发发脉脉冲冲，因因VTVT2 2和和VTVT3 3本本已已承承受受正电压，故两管导通。正电压，故两管导通。VTVT2 2和和VTVT3 3导导通通后后，u u2 2通通过过VTVT2 2和和VTVT3 3分分别别向向VTVT1 1和和VTVT4 4施施加加反反压
17、压使使VTVT1 1和和VTVT4 4关关断断，流流过过VTVT1 1和和VTVT4 4的的电电流流迅迅速速转转移移到到VTVT2 2和和VTVT3 3上上，此此过程称过程称换相换相或或换流换流。二、二、单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4数量关系数量关系晶闸管移相范围为90。晶闸管承受的最大正反向电压均为 。晶闸管导通角与 无关，均为180。电流的平均值和有效值：变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由 角决定，有效值I2=Id。3.电感性负载（接续流二极
18、管）见电感性负载（接续流二极管）见图图2-7为为了了扩扩大大移移相相范范围围，使使波波形形不不出出现现负负值值且且输输出出电电流流更更加加平平稳稳，可可在在负负载载两两端端并并接接续续流流二二极极管管，如如图图2 2-7 7 电路所示。电路所示。接接续续流流管管后后，的的移移相相范范围围可可扩扩大大到到0 0。在在这这区区间间内内变变化化，只只要要电电感感量量足足够够大大，输输出出电电流流i id d就就可可保保持持连连续续且平稳。且平稳。在在电电源源电电压压u u2 2过过零零变变负负时时，续续流流管管承承受受正正向向电电压压而而导导通通，晶晶闸闸管管承承受受反反向向电电压压被被关关断断。这
19、这样样u ud d波波形形与与电电阻阻性性负负载载相相同同，如如图图2 2-7b7b所所示示。负负载载电电流流i id d是是由由晶晶闸闸管管VTVT1 1和和VTVT 3 3、VTVT2 2和和VTVT、续续流流管管VDVD相相继继轮轮流流导导通通而而形形成成的的。u uT T波波形形与与电阻负载时相同电阻负载时相同。二、单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路图图图图2 2-77单相全控桥带阻感负载时的电路及波形单相全控桥带阻感负载时的电路及波形单相全控桥带阻感负载时的电路及波形单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 （接续流管）（接续流管）（接续流管）（接续流管）返回接入接入接入接入VDVD
20、：扩大移相范围，不扩大移相范围，不扩大移相范围，不扩大移相范围，不让让让让u ud d出现负面积。出现负面积。出现负面积。出现负面积。移相范围：移相范围：移相范围：移相范围：0 0 180180 u ud d波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同I Id d由由由由VT1VT1和和和和VT3VT3，VT2VT2和和和和VT4VT4，以及以及以及以及VDVD轮流导通形成。轮流导通形成。轮流导通形成。轮流导通形成。u u u uT T T T波形与电阻负载时相同。波形与电阻负载时相同。波形与电阻负载时相同。波形与电阻负载时相同。4.4.带反电动势负载时的工
21、作情况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带反电动势负载时的工作情况 在在在在|u u2 2|E E时，才有晶闸管承时，才有晶闸管承时，才有晶闸管承时，才有晶闸管承 受正电压，有导通的可能。受正电压，有导通的可能。受正电压，有导通的可能。受正电压，有导通的可能。图图2-8单相桥式全控整流电路接反单相桥式全控整流电路接反电动势电动势电阻负载时的电路及波形电阻负载时的电路及波形二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路电流断续电流断续 导通之后，导通之后，导通之后，导通之后，u ud=d=u u2 2，直至直至直至直至|u u2|=2|=E E，i id d即降至即降至即降至
22、即降至0 0,使得使得使得使得晶闸管关断，此后晶闸管关断，此后晶闸管关断，此后晶闸管关断，此后u ud=d=E E。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角，在 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。b)idOEudwtIdOwt qd为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电电感量足够大时，电流波形近似一直线。感量足够大时，电流波形近似一直线。二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路电流连续电流连续有负
23、面积有负面积由于电感存在由于电感存在Ud波形出现负面积，使波形出现负面积，使Ud下降。下降。可调范围：可调范围：0 90 图图2-9单相桥式全控整流电路带反电动势负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载串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtpd q=p二、单相桥式可控整流电路二、单相桥式可控整流电路接入接入VD：扩大移相范围，不让扩大移相范围，不让ud出现负面积。出现负面积。移相范围：移相范围：0 180 ud波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同Id由由VT1和和VT4，V2和和VT3，以以及及VD轮流导通形成。轮流导通形成。图图2-10单相桥
24、式全控整流电路，单相桥式全控整流电路，有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管三、单相半控桥式可控整流电路三、单相半控桥式可控整流电路单单单单相相相相全全全全控控控控桥桥桥桥中中中中，每每每每个个个个导导导导电电电电回回回回路路路路中中中中有有有有2 2个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管，为为为为了了了了对对对对每每每每个个个个导导导导电电电电回回回回路路路路进进进进行行行行控控控控制制制制，只只只只需需需需1 1个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管就就就就可可可可以以以以了了了了，另另另另1 1个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管可可可可以以以以用用用用二二二二
25、极极极极管管管管代代代代替替替替，从从从从而而而而简简简简化化化化整整整整个个个个电电电电路路路路。如如如如此此此此即即即即成成成成为为为为单单单单相相相相桥桥桥桥式式式式半半半半控控控控整整整整流流流流电电电电路路路路（先不考虑（先不考虑（先不考虑（先不考虑VDVDR R）。）。）。）。半半半半控控控控电电电电路路路路与与与与全全全全控控控控电电电电路路路路在在在在电电电电阻阻阻阻负载时的工作情况相同。负载时的工作情况相同。负载时的工作情况相同。负载时的工作情况相同。图图2-11单相桥式半控整流电路，单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时有续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波
26、形vv单相半控桥带阻感负载的情况单相半控桥带阻感负载的情况单相半控桥带阻感负载的情况单相半控桥带阻感负载的情况 *假设负载中电感很大，且电路已工作于假设负载中电感很大，且电路已工作于假设负载中电感很大，且电路已工作于假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在稳态在稳态在稳态在u u2 2正半周，触发角正半周，触发角正半周，触发角正半周，触发角 处给晶闸管处给晶闸管处给晶闸管处给晶闸管VTVT加触加触加触加触发脉冲，发脉冲，发脉冲，发脉冲，u u2 2经经经经VT1VT1和和和和VD4VD4向负载供电。向负载供电。向负载供电。向负载供电。u u2 2过零变负时，因电感作用使电流连过零变负时，因电感
27、作用使电流连过零变负时，因电感作用使电流连过零变负时，因电感作用使电流连续，续，续，续，VTVT1 1继续导通。但因继续导通。但因继续导通。但因继续导通。但因 点电位低于点电位低于点电位低于点电位低于b b点点点点电位，使得电流从电位，使得电流从电位，使得电流从电位，使得电流从VDVD4 4转移至转移至转移至转移至VDVD2 2，VDVD4 4关关关关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是断，电流不再流经变压器二次绕组，而是断，电流不再流经变压器二次绕组，而是断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由由由由VTVT1 1和和和和VDVD2 2续流。续流。续流。续流。在在在在u u2 2负半周触发角负
28、半周触发角负半周触发角负半周触发角 时刻触发时刻触发时刻触发时刻触发VTVT3 3，VTVT3 3导通，则向导通，则向导通，则向导通，则向VTVT1 1加反压使之关断，加反压使之关断，加反压使之关断，加反压使之关断，u u2 2经经经经VTVT3 3和和和和VDVD2 2向负载供电。向负载供电。向负载供电。向负载供电。u u2 2过零变正时，过零变正时，过零变正时，过零变正时，VDVD4 4导导导导通，通，通，通，VDVD2 2关断。关断。关断。关断。VTVT3 3和和和和VDVD4 4续流，续流，续流，续流，u ud d又为又为又为又为零。零。零。零。图图2-11单相桥式半控整流电路，单相桥
29、式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时有续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波形三、单相半控桥式可控整流电路三、单相半控桥式可控整流电路续流二极管的作用续流二极管的作用续流二极管的作用续流二极管的作用若若若若无无无无续续续续流流流流二二二二极极极极管管管管，则则则则当当当当 突突突突然然然然增增增增大大大大至至至至180180180180 或或或或触触触触发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲丢丢丢丢失失失失时时时时，会会会会发发发发生生生生一一一一个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管持持持持续续续续导导导导通通通通而而而而两两两两个个个个二二二二极极极极管管管管轮轮轮轮流流流流导导导导通通通通的的的的
30、情情情情况况况况，这这这这使使使使u u u ud d d d成成成成为为为为正正正正弦弦弦弦半半半半波波波波，即即即即半半半半周周周周期期期期u u u ud d d d为为为为正正正正弦弦弦弦，另另另另外外外外半半半半周周周周期期期期u u u ud d d d为为为为零零零零，其其其其平平平平均均均均值值值值保保保保持持持持恒恒恒恒定定定定，称为称为称为称为失控失控失控失控。（见。（见。（见。（见图图图图2 2 2 2-1-1-1-12 2 2 2）有有有有续续续续流流流流二二二二极极极极管管管管VDVDVDVDR R R R时时时时，续续续续流流流流过过过过程程程程由由由由VDVDVD
31、VDR R R R完完完完成成成成，晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管关关关关断断断断，避避避避免免免免了了了了某某某某一一一一个个个个晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管持持持持续续续续导导导导通通通通从从从从而而而而导导导导致致致致失失失失控控控控的的的的现现现现象象象象。同同同同时时时时，续续续续流流流流期期期期间间间间导导导导电电电电回回回回路路路路中只有一个管压降，有利于降低损耗。中只有一个管压降，有利于降低损耗。中只有一个管压降，有利于降低损耗。中只有一个管压降，有利于降低损耗。三、单相半控桥式可控整流电路三、单相半控桥式可控整流电路图2-12 单相半控桥电感性负载不接续流二极管的情况分析单相半控桥电感
32、性负载不接续流二极管的情况分析 返回返回课题二课题二 三相可控整流电路三相可控整流电路一、三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路udidN三角形三角形星形星形(一)、电阻性负载1 1、电路的特点：、电路的特点：变变压压器器二二次次侧侧接接成成星星形形，而一次侧接成三角形。而一次侧接成三角形。三三个个晶晶闸闸管管分分别别接接入入 、b b、c c三三相相电电源源，其其阴阴极极连连接接在在一一起起共共阴阴极接法极接法 。一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路udidN0tuuubucwtwt1 1wtwt2 2wtwt3 3wtwt4 4VDVD1 1导通，导通，u ud d=u u
33、VDVD2 2导通，导通，u ud d=u ub bVDVD3 3导通，导通，u ud d=u uc c二二极极管管换换相相时时刻刻为为自自然然换换相相点点，是是各各相相晶晶闸闸管管能能触触发发导导通通的的最最早早时时刻刻，将将其其作作为为计计算算各各晶晶闸闸管管触触发发角角 的的起起点点，即即 =0=0。自然换相点自然换相点（=0=0）图图2-13三相半波可控整流电路共三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及阴极接法电阻负载时的电路及=0 时的波形时的波形一、一、三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2 2、工作原理：、工作原理：（1 1）00 每管导通每管导通120,120,三相
34、电源三相电源轮流向负载供电，轮流向负载供电，负载电压负载电压u ud d为三相电源电压正半周包络线。为三相电源电压正半周包络线。变压器二次绕组的电流变压器二次绕组的电流:变变压器二次侧压器二次侧 相绕组和晶闸管相绕组和晶闸管VT1VT1的电流波形相同，的电流波形相同，变压器变压器二次绕组电流有直流分量。二次绕组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由晶闸管的电压波形，由3段段组成。组成。)Rb)c)d)e)f)u2Ridu ubuc =0Owt1wt2wt3uGOudOOu bu cOiVT1uVT1wtwtwtwtwt （2 2）=30=30 时，波形如下图所示时，波形如下图所示 30 时的波形
35、：负载电流连续，晶闸管导通角等于时的波形：负载电流连续，晶闸管导通角等于120 。（。（30 时负载电流连续和断续之间的临界状态）时负载电流连续和断续之间的临界状态）（3 3）=60=60 时，波形如下图所时，波形如下图所示示 30 的情况：负的情况：负载电流断续，晶闸管载电流断续，晶闸管导通角小于导通角小于120 。移相范围移相范围：0 150 3 3、各电量计算、各电量计算 （1 1）0 0 3030 时，负载电流连续，有：时，负载电流连续，有：当当 =0=0 时，时，U Ud d最大，为最大，为 。（2 2）3030 150 150 时时，负负载载电电流流断断续续，晶晶闸闸管导通角减小，
36、此时有：管导通角减小，此时有：一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路 负载电流平均值为 流过晶闸管的电流平均值为 晶闸管承受的最大电压，为变压器二次线电压峰值，即一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路(二)阻感负载1.工作原理及波形分析图图2-14三相半波可控整流电路，阻感负三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及载时的电路及 =60 时的波形时的波形一、一、三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路阻阻感感负负载载，当当L L值值很很大大时时，i id d波形基本平直波形基本平直0 0 3030 时时：整整流流电电压波形与电阻负载时相同。压波形与电阻负载时相同。3030 9
37、090时时：（如如 =60=60 时的波形右图所示）。时的波形右图所示）。特特点点：晶晶闸闸管管导导通通角角均均为为120120，与与控控制制角角 无无关关；移移相相范范围围为为9090 ；晶晶闸闸管管电电流流波形近似为方波。波形近似为方波。2.各电量计算各电量计算(1)输出电压平均值输出电压平均值 ud(2）负载负载电流平均值电流平均值(3）流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值IdT、有效值有效值IT 以及承受以及承受的最高电压的最高电压UTM分别为分别为 一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路图图2-15三相半波可控整流电路，阻三相半波可控整流电路，阻感负载感负载(不接续
38、流管不接续流管)时的波形时的波形3.大电感负载接续流二极管大电感负载接续流二极管为为了了扩扩大大移移相相范范围围并并使使负负载载电电流流id 平平稳稳，可可在在电电感感负负载载两两端端并并接接续续流流二二极极管管，由由于于续续流流管管的的作作用用，ud波波形形已已不不出现负值，与电阻性负载出现负值，与电阻性负载ud波形相同。波形相同。一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路接入接入VD图图2-16三相半波可控整流电路，阻三相半波可控整流电路，阻感负载感负载(接续流管接续流管)时的波形时的波形3.大电感负载接续流二极管大电感负载接续流二极管在在030区区间间，电电源源电电压压均均为为正正
39、值值，ud波波形形连连续续，续续流流管不起作用；管不起作用；当当30150区区间间，电电源源电电压压出出现现过过零零变变负负时时，续续流流管管及及时时导导通通为为负负载载电电流流提提供供续续流流回回路路，晶晶闸闸管管承承受受反反向向电电源源相相电电压压而而关关断断。这这样样ud波波形形断断续续但但不不出出现现负负值值。续续流流管管VD起起作作用用时时，晶晶闸管与续流管的导通角分别为：闸管与续流管的导通角分别为：一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路4、反电动势负载、反电动势负载与单相全控桥反电势负载情况相与单相全控桥反电势负载情况相似，在电枢回路中串入电感量足似，在电枢回路中串入电感
40、量足够大的够大的Ld。这就为含有反电势的这就为含有反电势的大电感负载，其波形分析、各电大电感负载，其波形分析、各电量计算式与大电感负载时相同量计算式与大电感负载时相同，仅电流计算公式不同仅电流计算公式不同同样，为了扩大移相范围，并同样，为了扩大移相范围，并使使id波形更加平稳，也可在负载波形更加平稳，也可在负载两端并联续流管两端并联续流管VD。其波形分其波形分析和计算方法，与接续流管的析和计算方法，与接续流管的三相半波大电感负载相同三相半波大电感负载相同。图图2-17三相半波可控整流电路，反电动三相半波可控整流电路，反电动势负载的波形势负载的波形v各电量计算各电量计算(1)(1)负载电压平均值
41、负载电压平均值U Ud d和电流平均值和电流平均值I Id d 1)030 1)030时时 2)30 2)30150150时时 3)3)负载电流负载电流 Id=Ud/Rd一、三相半波可控整流电路一、三相半波可控整流电路（2 2）晶闸管电流平均值）晶闸管电流平均值I IdTdT、有效值有效值I IT T 及晶闸管承受的最及晶闸管承受的最高电压值高电压值U UTMTM 1 1）030030时时 2)2)3030150150时时 （3 3）续流管平均电流）续流管平均电流IdD、有效值有效值ID及承受的最高电压及承受的最高电压UDM(30150)一、三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 二、三相桥
42、式全控整流电路二、三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路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个个晶晶闸闸管管（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个个晶晶闸闸管管（VT4，VT6，VT2）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导通顺序：导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6阳极电压最大的导通阳极电压最大的导通阴极电压最低的导通阴极电压最低的导通1.带电阻负载时的工作情况带电阻负载时的工作情况 二、二、三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路当当 60 时时，ud波波形形均均连连续
43、续，对对于于电电阻阻负负载载，id波波形与形与ud波形形状一样，也连续波形形状一样，也连续当当 60 时时，ud波波形形每每60 中中有有一一段段为为零零，ud波波形形不能出现负值。不能出现负值。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范围是：围是：0 120 波形图：波形图：=0（图图218）=30（图图219）=60（图图220）=90（图图221）图图2-18三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载 =0=0 时的波形时的波形返回ud波波形形连连续续，对对于于电电阻阻负负载载，id波波形形与与ud波波形形形形状状一样，也连续
44、一样，也连续每每管管工工作作120 ，每每间间隔隔60 有有一一管换流。管换流。图图2 2-1-19 9 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载 =30=30 时的波形时的波形返回ud波波形形连连续续，对对于于电电阻阻负负载载，id波波形形与与ud波波形形形形状状一样，也连续一样，也连续每每管管工工作作120 ，每每间间隔隔60 有有一一管换流。管换流。图图2 2-2020 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载 =60=60 时的波形时的波形返回ud波波形形连连续续，对对于于电电阻阻负负载载，id波波形形与与ud波波形形形形状状一样，也连续一样，也
45、连续每每管管工工作作120 ，每每间间隔隔60 有有一一管换流。管换流。图图2 2-21 21 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载带电阻负载 =90=90 时的波形时的波形返回ud波形每波形每60 中有一段为中有一段为零，零，ud波形不波形不出现负值出现负值。=90=90=90=90 晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示时时段段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通共阴极组中导通的晶闸管的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通共阳极组中导通的晶闸管的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压整流输出电压udu-ub
46、=ubu-uc=ucub-uc=ubcub-u=ubuc-u=ucuc-ub=ucb二、三相桥式全控整流电路二、三相桥式全控整流电路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）2管管同同时时通通形形成成供供电电回回路路，其其中中共共阴阴极极组组和和共共阳阳极极组组各各1，且不能为同，且不能为同1相器件。相器件。（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的顺序，相位依次差的顺序，相位依次差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，共共阳阳极极组组VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120。同同一
47、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。二、二、三相桥式全控整流电路 （3）ud一周期脉动一周期脉动6次次，每次脉动的波形都一样，每次脉动的波形都一样，故该电路为故该电路为6脉波整流电路。脉波整流电路。（4）需保证同时导通的）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲个晶闸管均有脉冲可采用两种方法：单宽脉冲触发、双窄脉冲触发可采用两种方法：单宽脉冲触发、双窄脉冲触发 （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。晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相
48、同。二、二、三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路2阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况 60 时（时（=0 图图222；=30 图图223）ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。区别在于：区别在于：id的波形可近似为一条水平线。的波形可近似为一条水平线。60 时（时（=90 图图224）阻感负载时的工作情况与电阻负载时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同不同。电阻负载时，电阻负载时，ud波形不会出现负面积波形不会出现负面积 阻感负载时，阻感负载时，ud波形会出现负面积波形会出现负面积带带阻阻感感负负载载时时，三三相相桥桥式式全全控控整整
49、流流电电路路的的 角角移移相相范范围围为为:0 90 。主要包括二、二、三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路图图2 2-2-22 2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带阻感负载带阻感负载 =0=0 时的波形时的波形返回图图2 2-2-23 3 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带阻感负载带阻感负载 =30=30 时的波形时的波形返回图图2 2-2-24 4 三相桥式整流电路三相桥式整流电路带阻感负载，带阻感负载，=90=90 时的波形时的波形返回3定量分析定量分析当当整整流流输输出出电电压压连连续续时时（即即带带阻阻感感负负载载时时，或或带带电阻负载电阻负载 60 时）的平均
50、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二、二、三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路ik=ib是逐渐增大的，而i=Id-ik是逐渐减小的。当ik增大到等于Id时，i=0，VT1关断,换流过程结束。课题三课题三 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响考考虑虑包包括括变变压压器器漏漏感感在在内内的的交交流流侧侧电电感感的的影影响响，该该漏漏感感可用一个集中的电感可用一个集中的电感LB表示。表示。现以三相半波为例，然后将其结论推广。现以三相半波为例，然后将其结论推广。VT1换相