1、第第2 2章可控整流電路章可控整流電路第第2 2章可控整流電路章可控整流電路第第2 2章可控整流電路章可控整流電路 2.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 單相可控整流電路因其具有電路簡單、投資少和制造、調試、維修方便等優點，一般4KW以下容量的可控整流裝置采用較多。2.1.1電阻性負載電阻性負載222sinuUt電路圖電路圖2.1.1電阻性負載電阻性負載幾個重要的基本概念：幾個重要的基本概念： 觸發延遲角：觸發延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發角或控制角。 導通角導通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態的電角度稱為，用表示。2.1.1電阻

2、性負載電阻性負載單相半波可控整流電路及波形單相半波可控整流電路及波形2.1.1電阻性負載電阻性負載工作原理工作原理 0- 期間，沒有觸發脈沖，T正向阻斷。 時刻加觸發脈沖，T導通，R上有電流流 過。負載電壓ud=u2 。 u2負半周，晶閘管承受反向電壓，處于反 向截止狀態，u2全部加在晶閘管兩端，負 載上的電壓為零。a2.1.1電阻性負載電阻性負載 直流輸出電壓平均值直流輸出電壓平均值為為aaa2cos145. 0)cos1 (22)(sin221222dUUttdUU VT的 移相范圍為180 通過控制觸發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。 a帶阻感負載的

3、單相半波電路及其波形（不帶續流二極管）阻感負載的特點阻感負載的特點：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發生突變2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流二極管2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流二極管 工作原理工作原理 電源電壓的正半周，晶閘管處于正向阻斷狀態。 時觸發晶閘管，晶閘管由正向阻斷狀態轉為導通狀態，電流 從0開始上升，至 時上升至最大值，隨后開始下降。在電源電壓由正變負的過零點處，由于電感儲能作用，使 尚未降至零，晶閘管仍處于導通狀態。tadid2i Ru帶續流二極管的單相半波 相控整流電路及其波形2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流

4、二極管2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流二極管 帶續流二極管帶續流二極管 當過零變負時，續流二極管因承受正向電壓而導通，負載電流經續流二極管構成通路，電感釋放儲能。2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流二極管 流過晶閘管的電流平均值為 流過續流二極管的電流平均值為 流過晶閘管和續流二極管的電流有效值分別為dDd2IIa2Tdd1d()22IItIaa22Ddd1d()22IItIaadTd2IIa2.1.2 電感性負載及續流二極管電感性負載及續流二極管 VT的a 移相范圍為180 。 簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。 實際上

5、很少應用此種電路。 分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。單相半波可控整流電路的特點單相半波可控整流電路的特點2.2 單相全控橋式和單相全波可控整流電路單相全控橋式和單相全波可控整流電路 為了使交流電源u2的另一半周期也能向負載輸出同方向的直流電壓，即能減少輸出電壓ud波形的脈動，又能提高輸出直流電壓平均值，則需采用單相全控橋式和單相全波可控整流電路。2.2.1電阻性負載電阻性負載 帶電阻性負載的單相全控橋式整流電路及其波形帶電阻性負載的單相全控橋式整流電路及其波形2.2.1電阻性負載電阻性負載 工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對橋臂，在u u2 2正半周承受電

6、壓u u2 2，得到觸發脈沖即導通，當u u2 2過零時關斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u u2 2正半周承受電壓- -u u2 2，得到觸發脈沖即導通，當u u2 2過零時關斷。2.2.1電阻性負載電阻性負載 整流輸出電壓平均值為整流輸出電壓平均值為 輸出電流的平均值和有效值分別為輸出電流的平均值和有效值分別為 晶閘管電流平均值為晶閘管電流平均值為 晶閘管電流有效值為晶閘管電流有效值為d21cos0.92UUad2d1cos0.92UUIRRa2sin22UUIRRaa2dTd11cos0.4522UIIRa222Td21sin2sind()2222UUIIttRRaaa2.2.2 電

7、感性負載電感性負載2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4單相全控橋帶阻感負單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形載時的電路及波形 2.2.2 電感性負載電感性負載假設電路已工作于穩態，id的平均值不變。假設負載電感很大，負載電流id連續且波形近似為一水平線。 u2過零變負時，晶閘管過零變負時，晶閘管VT1和和VT4并不關斷。并不關斷。 至至t=+a a 時刻，晶閘管時刻，晶閘管VT1和和VT4關斷，關斷，VT2和和VT3兩管導通兩管導通。 VT2和和VT3導通后，導通后，VT1和和VT4承受反壓關斷，承受反壓關斷，流過流過VT1和和V

8、T4的電流迅速轉移到的電流迅速轉移到VT2和和VT3上，上，此過程稱換相，亦稱換流。此過程稱換相，亦稱換流。2.2.2 電感性負載電感性負載 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值 整流輸出電壓有效值整流輸出電壓有效值 流過晶閘管的電流平均值和有效值流過晶閘管的電流平均值和有效值d22212sind()2 2cos0.9cosUUttUUaaaa2221( 2sin) d UUttUaaTdd122IIIdTdd122III2.2.3反電動勢負載反電動勢負載b)idOEudtIdOtaqd單相橋式全控整流電路接反電動勢電阻負載時的電路及波形 2.2.3反電動勢負載反電動勢負載 在| |u u2|

9、2|E E時，才有晶閘管承受正電壓，有導通的可能。 導通之ud=u2， ，直至| |u u2|=2|=E E，i id d即降至0使得晶閘管關斷，此后ud=E 。REuidd2.2.3反電動勢負載反電動勢負載212sinUEd2.2.3反電動勢負載反電動勢負載2.2.4單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路a)tab)udi1OOt2.2.4單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路2.2.4單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路 單相全波與單相全控橋的區別單相全波與單相全控橋的區別 2.3單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路 在單相全控橋電路中，要求橋臂上晶閘管同時被導通，因此選擇晶閘

10、管時要求具有相同的導通時間，且脈沖變壓器二次側繞組之間要承受u u2 2電壓，所以絕緣要求高。從經濟角度出發，可用兩只整流二極管代替兩只晶閘管，組成單相半控橋式整流電路。2.3.1電阻性負載電阻性負載a)TabROb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4u2OudIdtta單相半控橋式整流單相半控橋式整流電路，電阻負載時電路，電阻負載時的電路及波形。的電路及波形。2.3.1電阻性負載電阻性負載 電路結構電路結構 單相全控橋中，每個導電回路中有2個晶閘管，1個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個電路。如此即成為單相半控橋式整流電路。 電阻負載電阻負載 半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況

11、相同。2.3.2電感性負載電感性負載單相半控橋式整流電路及其波形單相半控橋式整流電路及其波形2.3.2電感性負載電感性負載 單相橋式半控整流電路雖然自身有自然續流能力，但在實際運行中，當突然增大至或觸發脈沖突然丟失時，會發生一個晶閘管持續導通而兩個二極管輪流導通的現象，此時觸發脈沖對輸出電壓失去了控制作用，稱為失控。2.3.2電感性負載電感性負載O)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdattttttta a aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR并聯續流二極管的單相半并聯續流二極管的單相半控橋式整流電路及其波形控橋式整流電路及其波形2.3.2電感性負載電感性負載在u u2 2正

12、半周，u u2 2經VT1和VD4向負載供電。 u u2 2過零變負時，因電感作用電流不再流經變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續流。在u u2 2負半周觸發角a a時刻觸發VT3，VT3導通，u u2 2經VT3和VD2向負載供電。u u2 2過零變正時，VD4導通，VD2關斷。VT3和VD4續流，u ud d又為零。2.3.2電感性負載電感性負載 有續流二極管VDR時，續流過程由VDR完成，避免了失控的現象。 續流期間導電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗。2.3.2電感性負載電感性負載 并聯續流二極管的輸出電壓平均值 輸出電壓有效值 晶閘管電流平均值和有效值分別為 續流二極管的電流平

13、均值和有效值分別為d222121cos2sind()(1cos )0.92UUttUUaaa2221sin2( 2sin) d2UUttUaaadTd2IIaTd2IIadDdd22IIIaaDdd22IIIaa2.4三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路v交流測由三相電源供電。v負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。v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用最廣 。2.4.1電阻性負載電阻性負載TudidVT2VT1VT3Rbca)a 三相半波可控整流電路共陰極接法電三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負載時的電路及阻負載時的電路及a a =0 =0 時的波形時的波形

14、b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt2.4.1電阻性負載電阻性負載電路的特點： 變壓器二次側接成星形得到零線，而一次側接成三角形避免3次諧波流入電網。 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 。2.4.1電阻性負載電阻性負載 電阻性負載電阻性負載 在不可控整流情況下，二極管換相發生在相電壓的交點 、 、 處，這些交點稱為自然換相點。 對三相半波可控整流電路而言，自然換相點是各相晶閘管能觸發導通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發角的起點。 1t2t3t2.4.1電阻性負載電阻性負載三相半

15、波相控整流電路，阻性負載 時的波形o30a2.4.1電阻性負載電阻性負載三相半波相控整流電路，阻性負載 時的波形o60a2.4.1電阻性負載電阻性負載 當 時 當 時 030a56d222613 62sind()cos1.17cos223UUttUUaaaa30150a d22613 22sind()1cos()22630.675 1cos()6UUttUaaa2.4.1電阻性負載電阻性負載 負載電流平均值為 電流連續時，整流變壓器二次側各相繞組電流有效值為 電流斷續時，整流變壓器二次側各相繞組電流有效值為ddUIR252626221sind()213cos234UIttRURaaa22262

16、21sind()2531cos2sin212288UIttRURaaaa2.4.2電感性負載電感性負載udiaabcibiciduacOtOtOOtOOtatt三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及a =60時的波形2.4.2電感性負載電感性負載2.4.2電感性負載電感性負載 整流輸出電壓平均值為（移相范圍090） 負載電流平均值為 整流變壓器二次側繞組和晶閘管電流有效值為56d222613 62sind()cos1.17cos223UUttUUaaaad2d1.17cosUUIRRa2Tdd1200.577360IIII2.4.2電感性負載電感性負載 為了避免整流輸出電壓波形出現負值，可在

17、大電感負載兩端并接續流二極管D，以提高輸出平均電壓值，改善負載電流的平穩性，同時擴大移相范圍。2.4.2電感性負載電感性負載 時該電路的整流輸出電壓、電流平均值為 晶閘管電流平均值、有效值和最大正反向峰值電壓分別為 續流二極管的電流平均值、有效值和最大反向峰值電壓分別為o30ad22612sind()0.6751cos263UUttUaaaodTdo150360IIaoTdo150360IIaTM26UUodDdo30120IIaoDdo30120IIaDM22UU2.4.3含反電動勢的大電感負載含反電動勢的大電感負載 為了使電樞電流波形連續平直，在電樞回路中串入電感量足夠大的平波電抗器，就是

18、含反電動勢的大電感負載。2.4.4 共陽極三相半波可控整流電路共陽極三相半波可控整流電路 三相半波整流電路晶閘管的接法有兩種形式：一種是三個晶閘管的陰極連在一起，如以上討論過的線路，稱為共陰極組接法。另一種是三個晶閘管的陽極連在一起，而三個陰極分別接到三相交流電源上，稱為共陽極組接法。 2.4.5 共陰極、共陽極三相半波可控整流電路共陰極、共陽極三相半波可控整流電路它是由兩個三相半波整流電路發展而來的，如圖所示，其中一組三相半波整流電路為共陰極連接，一組為共陽極連接。2.5 三相全控橋式整流電路三相全控橋式整流電路 上面介紹的共陰極、共陽極三相半波可控整流電路，當二者的參數完全相同，控制角也相

19、同時，公共線無電流，若將公共線去掉、負載合并，則成為三相全控橋式整流電路。2.5.1 電阻性負載電阻性負載共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）導通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6三相橋式全控整流電路原理圖2.5.1 電阻性負載電阻性負載時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=u

20、cauc-ub=ucb晶閘管及輸出整流電壓的情況如下表所示2.5.1 電阻性負載電阻性負載ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣， 故該電路為6脈波整流電路。需保證同時導通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發 一種是雙脈沖觸發（常用）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、反向電壓的關系也相同。2.5.1 電阻性負載電阻性負載 三相橋式全控整流電路阻性負載 時的波形 o0a2.5.1 電阻性負載電阻性負載 三相橋式全控整流電路阻性負載 時的波形 o60a2.5.1 電阻性負載電阻性負載 三相橋式全控整流電路阻性負載 時的波形 o90a2.5.1 電阻性負載電

21、阻性負載 電流連續時( )，整流輸出電壓平均值為 電流斷續時( )，整流輸出電壓平均值為 負載電流平均值為o60a23d222363 66sind()cos2.34cos2UUttUUaaaad22366sind()2.341cos23UUttUaaddUIRo60a2.5.1 電阻性負載電阻性負載 當 時，變壓器二次側繞組電流有效值為 當 時，變壓器二次側繞組電流有效值為 流過晶閘管的電流平均值 流過晶閘管的電流有效值 222332366613sind()cos2232UUIttRRaaa222236364212sind()sin2233UUIttRRaaao60ao60adTd13IIT212II2.5.2 電感性負載電感性負載 三相橋式全控整流電路帶電感性負載 時的波形 0ao2.5.2 電感性負載電感性負載 三相橋式全控整流電路帶電感性負載 時的波形 30ao2.5.2 電感性負載電感性負載 三相橋式全控整流電路帶電感性負載 時的波形 o90a2.5.2 電感性負載電感性負載a a6060 時時（a =0，a =30 ）u ud d波形連續，工作情況與帶電阻負載時十分相似。各晶閘管的通斷情況輸出整流電壓u ud d波形晶閘管承受的電壓波形 區別在于：得到的負載電流id波形不同