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1、单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路第1页，共17页，编辑于2022年，星期五第2页，共17页，编辑于2022年，星期五任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路一、单相桥式可控整流电路一、单相桥式可控整流电路1.1.带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况n工作原理及波形分析工作原理及波形分析u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)dd uVT1,4图图1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冲即即导导通，当通，当u2过零时关
2、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，得得到到触触发发脉脉冲冲即即导导通，当通，当u2过零时关断。过零时关断。)第3页，共17页，编辑于2022年，星期五数量关系数量关系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。）任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路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第4页，共17页，编辑于2022年
3、，星期五任务一任务一 单相桥式可控整流电路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。第5页，共17页，编辑于2022年，星期五2.2.电感性负载（不接续流二极管）电感性负载（不接续流二极管）n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连连续续且波形近似为一水平线。且波形近似为一水平线。图图2单相全控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任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路
4、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，并并不不关关断。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正电电压压，故故两管导通。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
5、转移移到到VTVT2 2和和VTVT3 3上，此过程称上，此过程称换相换相或或换流换流。第6页，共17页，编辑于2022年，星期五任务一任务一 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。第7页，共17页，编辑于2022年，星期五3.电感性负载（接续流二极管）见电感性负载（
6、接续流二极管）见图图3n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4-7 4-7 电电路路所所示。示。n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，只要电感量足够大，输出电流只要电感量足够大，输出电流i id d就可保持连续且平稳。就可保持连续且平稳。n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。这这样样u ud
7、 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4-7b4-7b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、续续流管流管VDVD相继轮流导通而形成的。相继轮流导通而形成的。u uT T波形与电阻负载时相同波形与电阻负载时相同。任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路第8页，共17页，编辑于2022年，星期五图图图图33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
8、管）返回接入接入接入接入VDVD：扩大移相范围，不让：扩大移相范围，不让：扩大移相范围，不让：扩大移相范围，不让u ud d出出出出现负面积。现负面积。现负面积。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，以，以，以及及及及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
9、电阻负载时相同。第9页，共17页，编辑于2022年，星期五4.4.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带反电动势负载时的工作情况 n n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4单相桥式全控整流电路接反电动势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电阻负载时的电路及波形任务一任务一 单相桥式可控整流电路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
10、=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即降至0 0,使得晶使得晶使得晶使得晶闸管关断，此后闸管关断，此后闸管关断，此后闸管关断，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第10页，共17页，编辑于2022年，星期五为了使电流连续，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。器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电
11、感量足够大电感量足够大时，电流波形近似一直线。时，电流波形近似一直线。任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路电流连续电流连续有负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5单相桥式全控整流电路带反电动势负载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串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtpd q=p第11页，共17页，编辑于2022年，星期五任务一任务一 单相桥式可控整流电路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出出现负
12、面积。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，以及，以及VD轮流导通形成。轮流导通形成。图图6单相桥式全控整流电路，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、接续流二极管第12页，共17页，编辑于2022年，星期五任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路二、二、二、二、单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路n n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
13、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（先先先先不不不不考考考考虑虑虑虑VDVDR R
14、）。）。）。）。n n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负负负载时的工作情况相同。载时的工作情况相同。载时的工作情况相同。载时的工作情况相同。图图7单相桥式半控整流电路，单相桥式半控整流电路，无续流二极管，阻感负载时无续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波形第13页，共17页，编辑于2022年，星期五任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路vv单单单单相相相相半半半半控控控控桥桥桥桥带带带带阻阻阻阻感感感感负负负负载载载载不不不不接接接接续续续续流流流流二二二二极极极极管管管管的的的的情情情情况况况况 *假假假
15、假设设设设负负负负载载载载中中中中电电电电感感感感很很很很大大大大，且且且且电电电电路路路路已已已已工工工工作作作作于于于于稳稳稳稳态态态态在在在在u u2 2正正正正半半半半周周周周，触触触触发发发发角角角角 处处处处给给给给晶晶晶晶闸闸闸闸管管管管VTVT加加加加触触触触发发发发脉脉脉脉冲冲冲冲，u u2 2经经经经VT1VT1和和和和VD4VD4向向向向负负负负载载载载供供供供电。电。电。电。u u2 2过过过过零零零零变变变变负负负负时时时时，因因因因电电电电感感感感作作作作用用用用使使使使电电电电流流流流连连连连续续续续，VTVT1 1继继继继续续续续导导导导通通通通。但但但但因因因
16、因 点点点点电电电电位位位位低低低低于于于于b b点点点点电电电电位位位位，使使使使得得得得电电电电流流流流从从从从VDVD4 4转转转转移移移移至至至至VDVD3 3，VDVD4 4关关关关断断断断，电电电电流流流流不不不不再再再再流流流流经经经经变变变变压压压压器器器器二二二二次次次次绕绕绕绕组组组组，而是由而是由而是由而是由VTVT1 1和和和和VDVD3 3续流。续流。续流。续流。在在在在u u2 2负负负负半半半半周周周周触触触触发发发发角角角角 时时时时刻刻刻刻触触触触发发发发VTVT2 2，VTVT2 2导导导导通通通通，则则则则向向向向VTVT1 1加加加加反反反反压压压压使使
17、使使之之之之关关关关断断断断，u u2 2经经经经VTVT2 2和和和和VDVD3 3向向向向负负负负载载载载供供供供电电电电。u u2 2过过过过零零零零变变变变正正正正时时时时，VDVD4 4导导导导通通通通，VDVD3 3关关关关断断断断。VTVT2 2和和和和VDVD4 4续流，续流，续流，续流，u ud d又为零。又为零。又为零。又为零。图图8单相桥式半控整流电路，单相桥式半控整流电路，无续流二极管，阻感负载时无续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波形第14页，共17页，编辑于2022年，星期五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
18、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为为为为正弦，另外半周期正弦，另外半周期正弦，另外半周期
19、正弦，另外半周期u u u ud d d d为零，其平均值保持恒定，称为为零，其平均值保持恒定，称为为零，其平均值保持恒定，称为为零，其平均值保持恒定，称为失控失控失控失控。（见。（见。（见。（见图图图图9 9 9 9）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VDVDVDVDR 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
20、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中中中只只只只有有有有一一一一个个个个管管管管压压压压降降降降，有利于降低损耗。有利于降低损耗。有利于降低损耗。有利于降低损耗。任务一任务一 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路第15页，共17页，编辑于2022年，星期五图9 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性负载不接续流二极管的情况分析 返回返回第16页，共17页，编辑于2022年，星期五图10 单相半控桥电感性负载接续流二极管的情况分析单相半控桥电感性负载接续流二极管的情况分析单相半控桥带阻感负载接续流二极管的
21、情况单相半控桥带阻感负载接续流二极管的情况单相半控桥带阻感负载接续流二极管的情况单相半控桥带阻感负载接续流二极管的情况 *假设负载中电感很大，且电路已工假设负载中电感很大，且电路已工假设负载中电感很大，且电路已工假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在作于稳态在作于稳态在作于稳态在u2u2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VT1VT1加触发脉冲，加触发脉冲，加触发脉冲，加触发脉冲，u u2 2经经经经VT1VT1和和和和VD4VD4向负载供向负载供向负载供向负载供电。电。电。电。ud=u2ud=u2。续流管。续流管。续流管。续流管
22、VDRVDR承受反压截止。承受反压截止。承受反压截止。承受反压截止。u u2 2过零变负时，因电感作用使续流管过零变负时，因电感作用使续流管过零变负时，因电感作用使续流管过零变负时，因电感作用使续流管VDRVDR承受正压而导通，负载电流承受正压而导通，负载电流承受正压而导通，负载电流承受正压而导通，负载电流idid经感性负载、经感性负载、经感性负载、经感性负载、VDRVDR构成通路，电感释放能量，构成通路，电感释放能量，构成通路，电感释放能量，构成通路，电感释放能量，VT1VT1因因因因u2u2过零恢复阻断，防止了失控。续流期间，过零恢复阻断，防止了失控。续流期间，过零恢复阻断，防止了失控。续
23、流期间，过零恢复阻断，防止了失控。续流期间，ud=0ud=0 续流一直到续流一直到续流一直到续流一直到u u2 2负半周触发角负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VT2VT2，VT2VT2导通，则向导通，则向导通，则向导通，则向VDRVDR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VT2VT2和和和和VD3VD3向负载供电。向负载供电。向负载供电。向负载供电。ud=u2ud=u2。u u2 2过零变正时，过零变正时，过零变正时，过零变正时，VDRVDR承受正压而导通续流，承受正压而导通续流，承受正压而导通续流，承受正压而导通续流，u ud d又为零，又为零，又为零，又为零，VT2VT2因因因因u2u2过零恢复阻断。续流过零恢复阻断。续流过零恢复阻断。续流过零恢复阻断。续流直到下一周期直到下一周期直到下一周期直到下一周期 处。处。处。处。第17页，共17页，编辑于2022年，星期五