整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟５?章整流電路12.1.1單相半波可控整流電路圖2-1單相半波可控整流電路及波形1.帶電阻負(fù)載的工作情況變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負(fù)載的特點(diǎn)：負(fù)載電壓與負(fù)載電流成正比，兩者波形相同。wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)002.1單相可控整流電路2

兩個(gè)重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度，用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示。3基本數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值為(2-1)a=0時(shí)，整流輸出電壓Ud最大，a=π時(shí)，整流輸出電壓Ud最小，因此該電路中VT的a移相范圍為180。通過控制觸發(fā)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。

42.帶阻感負(fù)載的工作情況

圖2-2帶阻感負(fù)載的單相半波電路及其波形阻感負(fù)載的特點(diǎn)：電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。討論負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++5對(duì)單相半波電路的分析可基于上述方法進(jìn)行：當(dāng)VT處于斷態(tài)時(shí)，相當(dāng)于電路在VT處斷開，id=0。當(dāng)VT處于通態(tài)時(shí)，相當(dāng)于VT短路。圖2-3單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)VT處于關(guān)斷狀態(tài)b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)電力電子電路的一種基本分析方法通過器件的理想化，將電路簡化為分段線性電路。器件的每種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于一種線性電路拓?fù)洹?當(dāng)VT處于通態(tài)時(shí)，如下方程成立：VTb)RLu2VT處于導(dǎo)通狀態(tài)（2-2）初始條件：ωt=a時(shí)id=07設(shè)代入方程（2-2）得：8對(duì)應(yīng)系數(shù)相等9將初始條件：ωt=a時(shí)id=0代入得：（2-3）10（2-4）當(dāng)ωt=θ+a時(shí)，id=0，代入式（2-3）并整理得

已知負(fù)載阻抗角φ和觸發(fā)角a時(shí)，根據(jù)上式求導(dǎo)通角θ

①若負(fù)載阻抗角φ一定，觸發(fā)角a越大，在u2正半周電感L儲(chǔ)能越少，維持導(dǎo)電的能力越弱，導(dǎo)通角θ越小；②若觸發(fā)角a一定，負(fù)載阻抗角φ越大，在u2正半周電感L儲(chǔ)能越多，維持導(dǎo)電的能力越強(qiáng)，導(dǎo)通角θ越大;在u2負(fù)半周電感L維持VT導(dǎo)通的時(shí)間就越接近VT在u2

正半周導(dǎo)通的時(shí)間，負(fù)載上得到的電壓平均值Ud越接近零，輸出給負(fù)載的直流電流平均值也越小。11為解決導(dǎo)通角和負(fù)載上得到的電壓、電流平均值的矛盾，增加續(xù)流二極管VDRu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載（L足夠大）有續(xù)流二極管的電路及波形當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，如果忽略二極管VDR的通態(tài)壓降，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲(chǔ)存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。12u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載（L足夠大）有續(xù)流二極管的電路及波形

數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）13u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形

a=0時(shí)，整流輸出電壓Ud最大，a=π時(shí)，整流輸出電壓Ud最小，因此該電路中VT的a移相范圍也是180(2-1)ud波形與負(fù)載為電阻時(shí)相同14晶閘管VT的a移相范圍為180。簡單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化，變壓器繞組發(fā)熱。實(shí)際上很少應(yīng)用這種電路。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(diǎn)152.1.2單相橋式全控整流電路1.帶電阻負(fù)載的工作情況VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在u2>0(即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位)時(shí)，承受正向電壓。16VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2<0（b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位）時(shí)，承受正向電壓。17u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形0<ωt<α階段：u2>0且未加觸發(fā)脈沖，id=0，ud=0，VT1和VT4串聯(lián)承受電壓u2。若VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受u2的一半，i2=0。18u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形觸發(fā)角α處u2>0且給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4導(dǎo)通。ud=u2，uVT1=uVT4=0，i2=id=ud/R=u2/R。u2由正過零時(shí)，流經(jīng)晶閘管VT1和VT4的電流也降為0，VT1和VT4關(guān)斷。19u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形π<ωt<π+α階段：u2<0且未加觸發(fā)脈沖，VT1和VT4承受反向電壓u2，id=0，ud=0，若VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受u2的一半。同時(shí)，VT2和VT3承受正向電壓-u2

，但由于沒有觸發(fā)信號(hào)，所以也不導(dǎo)通。20u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形觸發(fā)角α處（VT2和VT3的α=0位于ωt=π處）觸發(fā)VT2和VT3導(dǎo)通，ud=uba=-u2，i2=-id=u2/R，uVT1=uVT4=u2。直到u2過零變正時(shí)，電流又降為0，VT2和VT3關(guān)斷21數(shù)量關(guān)系（2-9）a

角的移相范圍為180。向負(fù)載輸出的平均電流值為：流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：（2-10）(2-11)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,422流過晶閘管的電流有效值：輸出直流電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流有效值I2相等：由式（2-12）和式（2-13)得：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量S=U2I2（2-12）（2-13）（2-14）pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4232.帶阻感負(fù)載的工作情況

u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-6單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形

設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。設(shè)負(fù)載電感足夠大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線。u2過零變負(fù)時(shí)，VT1和VT4并不關(guān)斷。至ωt=π+a

時(shí)刻，觸發(fā)VT2和VT3導(dǎo)通，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相（換流）24

足夠大電感負(fù)載時(shí)的數(shù)量關(guān)系（2-15）晶閘管移相范圍為90晶閘管導(dǎo)通角θ與a無關(guān)，均為180。晶閘管電流的平均值和有效值：晶閘管承受的最大正反向電壓均為

2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u252OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4變壓器二次側(cè)電流i2的波形為180寬，正負(fù)半波對(duì)稱的矩形波交流電流，變壓器二次側(cè)繞組中無直流分量，避免了直流磁化引起的繞組發(fā)熱問題。

i2的相位由a角決定，有效值I2=Id。u★263.帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況當(dāng)負(fù)載為蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)的電樞時(shí)，負(fù)載可看作一個(gè)直流電源。整流電路中，稱之為反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。u227圖2-7單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)—電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形

在|u2|>E時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。b)idOEudwtIdOwtaqdu2u228圖2-7單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)—電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形

在a

角相同時(shí)，整流輸出電壓ud比電阻負(fù)載時(shí)大。導(dǎo)通之后，

ud=u2，，

直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E。與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，

δ稱為停止導(dǎo)電角，b)idOEudwtIdOwtaqd29若α<d，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，u2<E，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。圖2-7b單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)—電阻負(fù)載時(shí)的波形電流斷續(xù)wt=d時(shí)刻以后才有晶閘管開始承受正電壓，此時(shí)加觸發(fā)脈沖才能起作用。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為d。

所以αmin=d如圖2-7b所示id波形：電流連續(xù)ub)idOEdwtIdOwtαqd30負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將很軟。為克服此缺點(diǎn)，在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器(電感)。圖2-8單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpdaq=p有了電感，當(dāng)u2小于E甚至u2變負(fù)時(shí)，只要電感量足夠大，就能使電流連續(xù)，晶閘管仍然可以導(dǎo)通，。31補(bǔ)充：平波電抗器平波電抗器用于整流以后的直流回路中。整流電路中在輸出的整直電壓中總是有紋波的。這種紋波往往是有害的，需要由平波電抗器加以抑制。直流輸電的換流站都裝有平波電抗器，使輸出的直流接近于理想直流。直流供電的晶閘管電氣傳動(dòng)中，平波電抗器也是不可少的。

32在直流輸出側(cè)串聯(lián)平波電抗器(電感)時(shí)，整流電壓ud的波形和負(fù)載電流id的波形與阻感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同，ud的計(jì)算公式也一樣。圖2-8單相橋式全控整流電路帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpdaq=p33本節(jié)要求及作業(yè)掌握單相橋式全控整流電路三種不同負(fù)載情況（電阻、阻感、反電動(dòng)勢(shì)）下的工作情況①會(huì)分析工作原理②會(huì)畫波形圖③會(huì)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算習(xí)題3習(xí)題5342.1.3單相全波可控整流電路變壓器不存在直流磁化的問題。圖2-9單相全波可控整流電路及波形a)wtwab)udi1OOt35單相全波與單相全控橋的區(qū)別：單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個(gè)晶閘管，比單相全控橋少2個(gè)，相應(yīng)地，門極驅(qū)動(dòng)電路也少2個(gè)；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個(gè)晶閘管，比單相全控橋少1個(gè)，因而管壓降也少1個(gè)。從上述后兩點(diǎn)考慮，單相全波電路適合在低輸出電壓的場(chǎng)合應(yīng)用。362.1.4單相橋式半控整流電路電路結(jié)構(gòu)

單相橋式全控整流電路中，每個(gè)導(dǎo)電回路中有2個(gè)晶閘管，其中的1個(gè)晶閘管用二極管代替，即成為單相橋式半控整流電路半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時(shí)的工作情況相同。37單相半控橋帶阻感負(fù)載（L足夠大）的情況在u2正半周觸發(fā)角a時(shí)刻觸發(fā)VT1，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電，ud=u2。

u2過零變負(fù)時(shí)，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流，ud為零。在u2負(fù)半周觸發(fā)角a時(shí)刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，u2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電，ud=-u2。u2過零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。38假設(shè)

VT1導(dǎo)通時(shí)切斷VT1和VT3的觸發(fā)電路，則當(dāng)

u2變負(fù)時(shí)，由于電感的作用，負(fù)載電流id由VT1和

VD2續(xù)流，當(dāng)u2又為正時(shí)，因?yàn)閂T1是導(dǎo)通的，u2

又經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電，造成一個(gè)晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通的情況（失控）39為了避免失控現(xiàn)象，增加續(xù)流二極管VDR增加續(xù)流二極管VDR后，能避免失控的原因？①在ωt=π-時(shí)，VT1和VD4正導(dǎo)通，u2即將過零變負(fù)，此時(shí)cdVDR比VD3承受更高的正向電壓，因此能先于VD3導(dǎo)通。40為了避免失控現(xiàn)象，增加續(xù)流二極管VDR增加續(xù)流二極管VDR后，能避免失控的原因？②在ωt=2π-時(shí)，VT2和VD3正導(dǎo)通，u2即將過零變正，此時(shí)cdVDR比VD4承受更高的正向電壓，因此能先于VD4導(dǎo)通。41帶續(xù)流二極管帶阻感負(fù)載（L足夠大）的單相橋式半控整流電路Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDRcd42續(xù)流二極管的作用有續(xù)流二極管VDR時(shí)，續(xù)流過程由VDR完成，避免了可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個(gè)管壓降，有利于降低損耗。43單相橋式半控整流電路的另一種接法這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來實(shí)現(xiàn)。圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形圖2-11單相橋式半控整流電路的另一接法442.2

三相可控整流電路2.2.1三相半波可控整流電路2.2.2三相橋式全控整流電路452.2.1

三相半波可控整流電路電路的特點(diǎn)：變壓器一次側(cè)接成△形避免3次諧波流入電網(wǎng)；變壓器二次側(cè)接成Y形，以便得到零線；三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，共陰極接法。圖2-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a=0時(shí)的波形

1.電阻負(fù)載b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)46a)此時(shí)的觸發(fā)角α如何確定？47自然換相點(diǎn)：假設(shè)將電路中的晶閘管換成普通二極管，此時(shí)3個(gè)二極管中對(duì)應(yīng)的相電壓中哪一個(gè)的值最大，則該相所對(duì)應(yīng)的二極管導(dǎo)通，同時(shí)使另外兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出的整流電壓ud即為該相的相電壓。48交點(diǎn)ωt1，

ωt2，ωt3處均出現(xiàn)了電流由一個(gè)二極管向另一個(gè)二極管轉(zhuǎn)移，這些換相時(shí)刻稱為自然換相點(diǎn)。49自然換相點(diǎn)是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的起點(diǎn)，即a

=0。50a=0時(shí)的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形用iVT1表示;iVT1表明變壓器二次繞組電流有直流分量；晶閘管的電壓uVT1波形由3段組成。圖2-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及α=0時(shí)的波形

b)c)d)e)f)u2uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R51a=30的波形（圖2-13）特點(diǎn)：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a>30的情況（圖2-14

）特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120

。52（2-18）當(dāng)a=0時(shí)，Ud最大，為整流電壓平均值的計(jì)算a≤30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，有：a>30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120

：a=150時(shí)，Ud=0因此，三相半波電阻負(fù)載時(shí)a角的移相范圍為15053電阻負(fù)載時(shí)Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。圖2-15三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載54b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)

負(fù)載電流平均值為

晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值55b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)晶閘管陽極與中性點(diǎn)間的最高電壓等于變壓器二次側(cè)相電壓的峰值；晶閘管陰極與中性點(diǎn)間的電壓等于整流輸出電壓ud，最小值為0；因此，晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值562.阻感負(fù)載（電感足夠大）阻感負(fù)載時(shí)，若L值很大，則id波形基本平直。

a≤30時(shí)，整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。57圖2-16三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a=60時(shí)的波形a>30時(shí)：u2過零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，——ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動(dòng)，為簡化分析及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平線。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtuabuacuVT158uduaubucOwta=0

uduaubucOwta=30

阻感負(fù)載（電感足夠大）時(shí)的移相范圍為？59uduaubucOwta=60

uduaubucOwta=90

阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為9060數(shù)量關(guān)系由于負(fù)載電流連續(xù)，

Ud可由式（2-18）求出，即Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個(gè)例子。圖2-15三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載（2-18）61變壓器二次電流即晶閘管實(shí)際承受電流的有效值為晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次側(cè)線電壓峰值三相半波的主要缺點(diǎn)：變壓器二次側(cè)電流中含有直流分量，為此較少應(yīng)用。（2-23）（2-24）（2-25）應(yīng)該選用額定電流是多少A的晶閘管才能滿足設(shè)計(jì)要求？設(shè)計(jì)原則：有效值相等的原則，即實(shí)際承受電流波形的有效值與額定承受電流（正弦半波）的有效值相等622.2.2三相橋式全控整流電路應(yīng)用最為廣泛的整流電路共陰極組——陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管VT1，VT3，VT5共陽極組——VT4，VT6，VT2導(dǎo)通順序：VT1－VT2－VT3－

VT4－VT5－VT663確定自然換相點(diǎn)VD1VD3VD5VD4VD6VD2任何時(shí)刻共陰極組VD1、VD3、VD5中誰承受的陽極電壓高誰導(dǎo)通，共陽極組VD4、VD6、VD2中誰承受的陰極電位低誰導(dǎo)通。64VD1VD3VD5VD4VD6VD265圖2－18晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通順序及輸出整流電壓的情況如表所示時(shí)段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb661）帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況當(dāng)a≤60時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形圖：a

=0（圖2－18）

a=30（圖2－19）

a

=60（圖2－20）當(dāng)a>60時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值波形圖：a=90（圖2－21）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是12067（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。

三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。68（3）ud一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：寬脈沖觸發(fā)

雙窄脈沖觸發(fā)（常用）(5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。

三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)69a≤60時(shí)（a

=0

圖2－22；a=30圖2－23）ud波形連續(xù)，工作情況與電阻負(fù)載時(shí)十分相似。各晶閘管的通斷情況輸出整流電壓ud波形晶閘管承受的電壓波形2.阻感負(fù)載時(shí)的工作情況主要包括區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同。當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，

id的波形可近似為一條水平線70a>60時(shí)（a=90圖2－24）與電阻負(fù)載時(shí)不同。電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90

。713.定量分析當(dāng)整流輸出電壓ud連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載a≤60時(shí)）的平均值為：

帶電阻負(fù)載且a

>60時(shí)，整流輸出電壓ud斷續(xù)，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為：Id=Ud/R（2-26）（2-27）72當(dāng)整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，其有效值為：（2-28）晶閘管電壓、電流的定量分析與三相半波時(shí)一致。接反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為：（2-29）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。732.3

變壓器漏感對(duì)整流電路的影響前面介紹的各種整流電路都假設(shè)變壓器和晶閘管都是理想的，實(shí)際中還應(yīng)考慮以下因素：電源變壓器的漏電抗、導(dǎo)線電阻為了限制短路電流而加上的交流進(jìn)線電抗器等74由于電感對(duì)電流的變化起阻礙作用，電感電流不能突變，因此，實(shí)際換相過程不能瞬間完成，必然要經(jīng)過一段時(shí)間。包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響折算到變壓器二次側(cè)，用一個(gè)集中的電感LB表示，以三相半波為例。75ib=ik是逐漸增大的，而

ia=Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時(shí)，

ia=0，VT1關(guān)斷，換相過程結(jié)束。VT1換相至VT2的過程：因a、b兩相均有漏感，故ia、ib均不能突變。于是VT1和VT2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ik。圖2-25

考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubucaid76換相過程中（2-30）整流電壓ud為同時(shí)導(dǎo)通的兩個(gè)晶閘管所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相電壓的平均值。77換相壓降——與不考慮變壓器漏感時(shí)相比，ud平均值降低了多少。（2-31）78由上式得：進(jìn)而得出a、b相換相期間的環(huán)流瞬時(shí)值表達(dá)式：（2-32）（2-33）（2-34）換相重疊角：換相過程持續(xù)的時(shí)間，用電角度g表示79由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：當(dāng)時(shí)，，于是γ隨其它參數(shù)變化的規(guī)律：1）Id越大g

越大；2）XB越大g

越大；3）a≤90時(shí)，

越小g越大（2-35）（2-36）80

變壓器漏抗對(duì)各種整流電路的影響表2-2

各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計(jì)算注：①單相全控橋電路中，不適用本表所列通式；

②三相橋等效為相電壓等于的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按代入。②電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路①②81變壓器漏感對(duì)整流電路影響的一些結(jié)論:出現(xiàn)換相重疊角g

，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多，如三相橋的工作狀態(tài)由6種增加至12種。晶閘管的di/dt

減小，有利于晶閘管的安全開通。有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時(shí)晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。82在交—直—交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合中，大量應(yīng)用。最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。由于電容濾波的不可控整流電路中的電力電子器件采用的是整流二極管，故也稱這類電路為二極管整流電路。2.4電容濾波的不可控整流電路832.4.1電容濾波的單相不可控整流電路常用于小功率單相交流輸入的場(chǎng)合，如微機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品中。841.工作原理及波形分析圖2-26

電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a)電路b)波形在u2正半周過零點(diǎn)至wt=0期間，因u2<ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流。至wt=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。a)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRudb)0udqdp2pwti2udi2852.實(shí)際中應(yīng)用的是感容濾波的二極管整流電路ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，對(duì)電路的工作有利。圖2-29感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a）電路圖b）波形a)b)u2udi20dqpwti2,u2,ud862.4.2電容濾波的三相不可控整流電路1.基本原理某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖2-30

電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a)b)Oiaudiduduabuac0dqwtpp3wt872.實(shí)際應(yīng)用中的電路結(jié)構(gòu)：電流波形的前沿平緩了許多，有利于電路的正常工作。圖2-32

考慮電感時(shí)電容濾波的三相橋式整流電路及其波形a）電路原理圖b）輕載時(shí)的交流側(cè)電流波形

c）重載時(shí)的交流側(cè)電流波形b)c)iaiaOOtt882.5整流電路的諧波和功率因數(shù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用所帶來的諧波和無功問題日益嚴(yán)重。無功的危害：導(dǎo)致設(shè)備容量增加。使設(shè)備和線路的損耗增加。線路壓降增大，沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)。諧波的危害：降低設(shè)備的效率。影響用電設(shè)備的正常工作。引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧波放大，加劇危害。導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。892.5.1諧波和無功功率分析基礎(chǔ)1.

諧波非正弦波電壓如滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)：正弦波電壓可表示為：基波——頻率與工頻相同的分量諧波——頻率為基波頻率整數(shù)倍（大于1）的分量諧波次數(shù)——諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比90工頻指工業(yè)上用的交流電源的頻率，單位赫茲（HZ）亞洲中國臺(tái)灣Taiwan60Hz中國大陸China50Hz香港HongKong50Hz日本Japan60Hz南韓SouthKorea60Hz新加坡Singapore50Hz印度India50Hz印尼Indonesia50Hz泰國Thailand50Hz馬來西亞Malaysia50Hz越南Vietnam50Hz91歐洲

俄羅斯Russia,50Hz

英國U.K.,50Hz

法國France,50Hz

德國Germany,50Hz

愛爾蘭Ireland,50Hz

意大利Italy,50Hz

瑞士Switzerland,50Hz

荷蘭Netherlands,50Hz

丹麥Danmark,50Hz

波蘭Poland,50Hz

92美洲

美國America，60Hz

加拿大Canada,60Hz

巴西Brazil,60Hz

哥倫比亞Colombia,60Hz

93n次諧波電流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示

In為第n次諧波電流有效值；I1為基波電流有效值

電流諧波總畸變率THDi（TotalHarmonicdistortion）定義為

Ih為總諧波電流有效值942.功率因數(shù)①正弦電路中的情況電路的有功功率就是其平均功率：視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI無功功率定義為：Q=UIsinj95功率因數(shù)l定義為有功功率P和視在功率S的比值：

此時(shí)無功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差j決定的

l=cosj96②非正弦電路中的情況公用電網(wǎng)中，通常電壓的波形畸變很小，而電流波形的畸變可能很大。因此，不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、而電流為非正弦波的情況有實(shí)際意義。97非正弦電路的有功功率：P=UI1

cosj1基波因數(shù)——n

=I1/I，即基波電流有效值和總電流有效值之比功率因數(shù)為：位移因數(shù)——cosj

198含有諧波的非正弦電路的無功功率忽略電壓中的諧波時(shí)也可以這樣定義無功：

Qf=UI1

sinj

1在非正弦情況下，

D是畸變功率

Qf是由基波電流產(chǎn)生的無功功率

D是由諧波電流產(chǎn)生的無功功率。992.5.2帶阻感負(fù)載時(shí)可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析1.單相橋式全控整流電路忽略換相過程和電流脈動(dòng)，帶阻感負(fù)載，直流電感L為足夠大（電流i2的波形見圖2-6，如上圖）i2OwtId（2-72）100（2-72）變壓器二次側(cè)電流諧波分析：n=1,3,5,…（2-73）i2OwtId101功率因數(shù)計(jì)算n=1,3,5,…基波電流有效值

i2的有效值I=Id，得基波因數(shù):電流基波與電壓u2的相位差=控制角

故位移因數(shù)為功率因數(shù)：1022.三相橋式全控整流電路圖2-23三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=30時(shí)的波形阻感負(fù)載，忽略換相過程和電流脈動(dòng)，直流電感L為足夠大。以

=30為例，此時(shí)，電流為正負(fù)半周各120的方波，其有效值與直流電流的關(guān)系為：（2-78）tud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwOwtOwtOidiawt1uaubuc（2-78）103tud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwOwtOwtOidiawt1uaubuc（2-78）變壓器二次側(cè)電流諧波分析：以a相電流負(fù)、正兩半波的中點(diǎn)作為時(shí)間零點(diǎn)，寫出ia的瞬時(shí)值表達(dá)式，傅立葉分解得104電流基波和各次諧波有效值分別為（2-80）電流中僅含6k1（k為正整數(shù)）次諧波。各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比。105功率因數(shù)計(jì)算基波因數(shù)：位移因數(shù)：功率因數(shù)為：1062.5.3電容濾波的不可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析單相橋式不可控整流電路(2脈波電路)

交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：諧波次數(shù)為奇次，即2k±1次，k=1，2，3…

諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。1072.三相橋式不可控整流電路（6脈波電路）

交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：

諧波次數(shù)為6k±1次，k=1，2，3…。諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。m脈波整流電路交流側(cè)諧波次數(shù)為（）次mk±1次，k=1，2，3…1082.5.4整流輸出電壓和電流的諧波分析整流輸出電壓、電流的諧波規(guī)律：1）m脈波整流電壓的諧波次數(shù)為mk（k=1,2,3…）次；2）諧波次數(shù)越大，諧波幅值越小；10925．12脈波、24脈波整流電路的整流輸出電壓和

交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有12k1（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有12k（k=1，2，3···）次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有24k1（k=1，2，3···）次諧波，整流輸出電壓中含有24k（k=1，2，3···）次諧波。1102.7

整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7.1

逆變的概念1.什么是逆變？為什么要逆變？逆變（Invertion）——把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，

是整流的逆過程。對(duì)于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變狀態(tài)，電路形式?jīng)]變，只是電路工作條件轉(zhuǎn)變。

既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)的電路稱為變流電路。111逆變電路——把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。無源逆變電路——交流側(cè)直接接到負(fù)載。1122.直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電能的流轉(zhuǎn)圖2-44直流發(fā)電機(jī)—電動(dòng)機(jī)之間電能的流轉(zhuǎn)a）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EG

>EM

b）兩電動(dòng)勢(shì)同極性EM>EG

c）兩電動(dòng)勢(shì)反極性，形成短路電路過程分析。兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)同極性相接時(shí)，電流總是從電動(dòng)勢(shì)高的流向低的，回路電阻小，可在兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)間交換很大的功率。113電動(dòng)勢(shì)與電壓有什么區(qū)別?它們的方向是怎樣規(guī)定的?

電壓是反映電場(chǎng)力做功的概念，而電動(dòng)勢(shì)則是反映外力克服電場(chǎng)力做功的概念。電壓的方向?yàn)殡娢唤档偷姆较颍妱?dòng)勢(shì)的正方向?yàn)殡娢簧叩姆较颉?143.逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)圖2-45

單相全波電路的整流和逆變交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率a)b)u10udu20u10aOOwtwtIdidUd>EMu10udu20u10OOwtwtIdidUd<EMaiVT1iVT2iVT2id=iVT+iVT12id=iVT+iVT12iVT1iVT2iVT1115從上述分析中，可以歸納出產(chǎn)生逆變的條件有二：半控橋或有續(xù)流二極管的電路，因其整流電壓ud不能出現(xiàn)負(fù)值，也不允許直流側(cè)出現(xiàn)負(fù)極性的電動(dòng)勢(shì)，因此不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。要實(shí)現(xiàn)有源逆變，只能采用全控電路。有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓。晶閘管的控制角

>/2，使Ud為負(fù)值。1162.7.2三相橋整流電路的有源逆變工作狀態(tài)逆變和整流的區(qū)別：控制角不同

0<<p

/2時(shí)，電路工作在整流狀態(tài)。

p

/2<

<

p時(shí)，電路工作在逆變狀態(tài)。117可沿用整流的辦法來處理逆變時(shí)有關(guān)波形與參數(shù)計(jì)算等各項(xiàng)問題。把a(bǔ)>p/2時(shí)的控制角用p-

=b表示，b稱為逆變角。逆變角b和控制角a的計(jì)量方向相反，其大小自b=0的起始點(diǎn)向左方計(jì)量。118三相橋式電路工作于有源逆變狀態(tài)，不同逆變角時(shí)的輸出電壓波形如圖2-46所示。uabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuacubcuaubucuaubucuaubucuaubu2udwtOwtOb=p4b=p3b=p6b=p4b=p3b=p6wt1wt3wt2119有源逆變狀態(tài)時(shí)各電量的計(jì)算：每個(gè)晶閘管導(dǎo)通2p/3，故流過晶閘管的電流有效值為：輸出直流電流的平均值亦可用整流的公式，即120當(dāng)逆變工作時(shí)，由于EM為負(fù)值，故Pd一般為負(fù)值，表示功率由直流電源輸送到交流電源。三相橋式電路中每個(gè)周期內(nèi)流經(jīng)電源的線電流的導(dǎo)通角為4π/3，因此，變壓器二次側(cè)線電流的有效值為：從交流電源送到直流側(cè)負(fù)載的有功功率為：121逆變產(chǎn)生的條件?①有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓，即②晶閘管的控制角

>/2，使Ud為負(fù)值。1222.7.3

逆變失敗與最小逆變角的限制逆變失敗（又稱逆變顛覆）

逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過晶閘管電路短路（ud=0），或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)（ud>0），形成很大短路電流。123①觸發(fā)電路工作不可靠，不能適時(shí)、準(zhǔn)確地給各晶閘管分配脈沖，如脈沖丟失、脈沖延時(shí)等，致使晶閘管不能正常換相。②晶閘管發(fā)生故障，該斷時(shí)不斷，或該通時(shí)不通。③交流電源缺相或突然消失。④換相的裕量角不足，引起換相失敗。1.逆變失敗的原因124若考慮漏抗引起的換相過程，則逆變輸出電壓

平均值Ud（Ud<0）要比不考慮漏抗時(shí)更低，更大。

只有，才有可能發(fā)生逆變，因此漏抗的存在不利于逆變的發(fā)生。漏抗對(duì)逆變的影響125以VT3向VT1的換相過程為例，討論換相重疊角對(duì)逆變過程的影響：若b>g，換相結(jié)束時(shí)，ua仍大于uc，VT3的電流已降為0且承受反向電壓uca能夠關(guān)斷，VT1的電流也已達(dá)到撤除對(duì)它的觸發(fā)脈沖后能維持其導(dǎo)通的穩(wěn)定值Id而導(dǎo)通。udOOidwtwtuaubucuaubpbgb<gagbb>giVT1iVTiVT3iVTiVT322126以VT3向VT1的換相過程為例，討論換相重疊角對(duì)逆變過程的影響：當(dāng)b<g時(shí)，從換相開始到p點(diǎn)之間，VT1和VT3都導(dǎo)通，因?yàn)閡a>uc，所以VT1的電流逐漸增加，VT3的電流逐漸減小。p點(diǎn)時(shí)換相尚未結(jié)束（需要γ時(shí)間，才能結(jié)束換相過程），該通的VT1的電流尚未增大到撤去觸發(fā)脈沖后維持導(dǎo)通的維持電流；應(yīng)關(guān)斷的VT3的電流尚大于維持電流。p點(diǎn)以后uc>ua，前述正常的換相過程不能繼續(xù)進(jìn)行。因此，VT1沒有開通，而VT3卻繼續(xù)導(dǎo)通，ud=uc。此后，uc越來越高，出現(xiàn)Ud>0的情況，使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。導(dǎo)致逆變失敗。udOOidwtwtuaubucuaubpbgb<gagbb>giVT1iVTiVT3iVTiVT3221272.確定最小逆變角bmin的依據(jù)逆變時(shí)允許采用的最小逆變角b應(yīng)等于bmin=d+g+q′

（2-109）d——晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq折合的電角度tq大的可達(dá)200~300μs，折算到電角度約4~5g——

換相重疊角隨直流平均電流和換相電抗的增加而增大。q′——安全裕量角主要針對(duì)脈沖不對(duì)稱程度（一般可達(dá)5），對(duì)于中小型可逆直流拖動(dòng)系統(tǒng)，值約取為10128g——

換相重疊角的確定：查閱有關(guān)手冊(cè)參照整流時(shí)g的計(jì)算方法（2-110）根據(jù)逆變工作時(shí)，并設(shè)（β的最小值），上式可改寫成這樣，bmin一般取30~35。12929．什么是逆變失敗？如何防止逆變失敗？答：逆變運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生換流失敗，外接的直流電源就會(huì)通過晶閘管電路形成短路（ud=0），或者使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變?yōu)轫樝虼?lián)(ud>0)，由于逆變電路內(nèi)阻很小，形成很大的短路電流，稱為逆變失敗或逆變顛覆。防止逆變失敗的方法有：采用精確可靠的觸發(fā)電路，使用性能良好的晶閘管，保證交流電源的質(zhì)量，留出充足的換向裕量角β等。1302.9

相控電路的驅(qū)動(dòng)控制以下2類電路是相控電路：①晶閘管可控整流電路。通過控制觸發(fā)角α的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制整流電路輸出電壓大小。②采用晶閘管相控方式時(shí)的交流電力變換電路和交交變頻電路（第4章）。131相控電路的驅(qū)動(dòng)控制為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時(shí)刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。晶閘管相控電路，習(xí)慣稱為觸發(fā)電路。132晶閘管裝置主電路對(duì)門極觸發(fā)電路一般有如下要求：①觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。②觸發(fā)脈沖應(yīng)滿足要求的移相范圍。③觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步。兩者頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。④觸發(fā)脈沖的波形要符合要求，例如對(duì)電感性負(fù)載，脈沖應(yīng)有足夠的寬度，一般對(duì)應(yīng)50Hz的18°。⑤為滿足三相全控橋晶閘管的導(dǎo)通要求，觸發(fā)電路應(yīng)能輸出雙窄脈沖或?qū)捗}沖。133大、中功率的變流器廣泛應(yīng)用的是晶體管觸發(fā)電路，其中以同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路應(yīng)用最多。134晶體管具體包括以下類型：電力晶體管光晶體管雙極晶體管雙極結(jié)型晶體管（半導(dǎo)體三極管）場(chǎng)效應(yīng)晶體管靜電感應(yīng)晶體管單電子晶體管絕緣柵雙極晶體管

1352.9.1同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可為單窄脈沖。圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路136三個(gè)基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大鋸齒波的形成和脈沖移相同步環(huán)節(jié)鋸齒波的形成環(huán)節(jié)脈沖的形成與放大環(huán)節(jié)1371.脈沖形成與放大環(huán)節(jié)V4、V5—脈沖形成V7、V8—脈沖放大圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路控制電壓uco加在V4基極上，電路的觸發(fā)脈沖由脈沖變壓器TP二次側(cè)輸出，其一次繞組接在V8集電極電路中。138圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路控制電壓uco=0時(shí)，V4截止。+E1（+15V）電源通過

R10、R11供給V6、V5足夠大的基極電流，使V6、

V5飽和導(dǎo)通，所以V5的集電極電壓Uc5接近于-E1（-15V）,V7、V8接近于截止?fàn)顟B(tài)，無脈沖輸出。+E1-E1139圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路另外，+E1（+15V）電源經(jīng)R9、V5的發(fā)射結(jié)、V6

到－E1（－15V）對(duì)電容C3充電，充滿后電容兩端電壓接近30V。+E1-E1+15V?15V140圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路控制電壓uco=0.7V時(shí)，V4導(dǎo)通，A點(diǎn)電位由+E1（+15V）迅速降低到1V（uVD4+uce4）左右，由于電容

C3兩端電壓不能突變，所以V5基極電位迅速降到

－30V，造成V5發(fā)射結(jié)反偏，V5截止。+E1-E11V?30V141圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路V5截止，+E1（+15V）經(jīng)R12、R13使VD6、V7、

V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。V5的集電極電壓由導(dǎo)通時(shí)的-15V上升到鉗位電壓+2.1V（VD6、V7、V8三個(gè)

PN結(jié)正向壓降之和）。+E1-E1142圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路同時(shí)，電容C3經(jīng)電源+E1（+15V）、R11、VD4、V4

放電和反向充電，使V5基極電位又逐漸上升，直到

ub5>－E1（－15V）,V5又重新導(dǎo)通，uc5又降到－E1（－15V），使V7、V8截止，輸出脈沖終止。+E1-E11V?30V143圖2-54同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路可見，輸出脈沖的前沿由V4導(dǎo)通時(shí)刻決定，脈沖寬度由V5截止持續(xù)時(shí)間（與反向充電回路時(shí)間常數(shù)R11C3

有關(guān)）決定。+E1-E11V?30V1442.

鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等；本電路采用恒流源電路。圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路145圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路當(dāng)V2截止時(shí)，恒流源電流I1c對(duì)電容C2充電，所以C2

兩端電壓按線性增長，即ub3或

ue3按線性增長，調(diào)節(jié)RP2，即改變I1c

，就改變鋸齒波ue3

的斜率。V1、穩(wěn)壓二極管VS、RP2和R3為一恒流源電路146圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)，設(shè)計(jì)R4阻值很小，所以C2迅速放電，使ub3電位迅速降到0附近，V3截止，ue3=0V。當(dāng)V2周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，ue3便形成一個(gè)鋸齒波電壓，如圖2-55所示。射極跟隨器V3的作用是減小控制電壓uco作用下的控制回路的電流對(duì)鋸齒波電壓ub3的影響。147圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路V4的基極電位由鋸齒波電壓ue3、直流控制電壓uco、直流偏移電壓up()三個(gè)電壓源共同作用決定。148圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路設(shè)uh為鋸齒波電壓ue3單獨(dú)作用在v4基極時(shí)的電壓。可見，uh仍為鋸齒波，但斜率比ue3低。149圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路同理，偏移電壓up單獨(dú)作用在v4基極時(shí)的電壓：因?yàn)閡p=-15V，所以，為某一恒定負(fù)電壓。150圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路同理，直流控制電壓uco單獨(dú)作用在v4基極時(shí)的電壓：為一與uco平行的直線，但斜率絕對(duì)值比uco小。151圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路按照疊加原理，v4基極的電壓：若uco=0，則=0，如圖2-55所示152圖2-54

同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路若uco為正值，，當(dāng)ub4等于

0.7V以后，V4導(dǎo)通，之后ub4一直被鉗位在0.7V。實(shí)際波形如圖2-55。153圖2-55中，M點(diǎn)是V4由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)電路輸出脈沖，當(dāng)up固定時(shí)（ue3也固定），改變uco便可改變M點(diǎn)的時(shí)間坐標(biāo)，即改變脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，脈沖被移相：uco越大，ub4達(dá)到0.7V的時(shí)間越早，V4

導(dǎo)通的時(shí)間越早，輸出脈沖的時(shí)刻越早。加up的目的是為了確定uco=0時(shí)脈沖的初始相位。154加up的目的是為了確定uco=0時(shí)脈沖的初始相位。當(dāng)接阻感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，三相全控橋的初始相位應(yīng)定在α=90°；如果是可逆系統(tǒng)，需要在整流和逆變2

種狀態(tài)下工作，這時(shí)要求脈沖的移相范圍理論上為

180°，由于鋸齒波波形兩端的非線性，因此要求鋸齒波的寬度大于180°，例如240°，此時(shí)，令

uco=0，調(diào)節(jié)up的大小使產(chǎn)生脈沖的M點(diǎn)移到鋸齒波

240°的中央（120°處），對(duì)應(yīng)于α=90°的位置。這時(shí)，若

uco為正值，M點(diǎn)（輸出觸發(fā)脈沖的時(shí)刻）就向前移，控制角α<90°，晶閘管處于整流工作狀態(tài)；若uco為負(fù)值，M點(diǎn)就向后移，控制角α>90°，晶閘管處于逆變工作狀態(tài)。1553.同步環(huán)節(jié)同步——在鋸齒波同步的觸發(fā)電路中，觸發(fā)電路與主電路的同步是指要求鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定。156由前述分析可知，鋸齒波是由開關(guān)管V2來控制的，V2由導(dǎo)通變截止的時(shí)刻開始產(chǎn)生鋸齒波；V2截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度；V2開關(guān)的頻率就是鋸齒波的頻率。因此，要使觸發(fā)脈沖與主電路電源同步，只要使V2開關(guān)的頻率與主電路電源的頻率同步即可。157圖中的同步環(huán)節(jié)是由同步變壓器TS和作同步開關(guān)用的V2組成的。同步變壓器和主電路的整流變壓器接在同一電源上，用同步電壓器的二次電壓來控制V2的通斷，這就保證了鋸齒波的頻率與主電路電源的頻率相同且相位關(guān)系確定（圖2-55中uTS和ue3同頻率且每個(gè)周期內(nèi)的相位關(guān)系確定）。158同步變壓器TS二次電壓uTS經(jīng)二極管VD1間接加在V2的基極。當(dāng)uTS在負(fù)半周的下降段時(shí)，VD1導(dǎo)通，電容C1被迅速充電，R點(diǎn)電位為負(fù)電位，Q點(diǎn)電位與R點(diǎn)電位接近也為負(fù)，V2的發(fā)射極電位為0，因此，在這一階段V2基極為反偏，V2截止。－+159當(dāng)uTS在負(fù)半周的上升段時(shí)，+E1電源通過R1給電容C1反向充電，uQ為電容反向充電波形，其上升速度比uTS慢，因此VD1陽極與陰極的電位差為(uQ–uTS)<0，VD1截止。當(dāng)uQ充電達(dá)到1.4V時(shí)，V2導(dǎo)通，uQ被鉗制在1.4V。直到TS二次電壓的下一個(gè)負(fù)半周到來時(shí)，VD1重新導(dǎo)通，如此周而復(fù)始。160在電源的一個(gè)正弦波周期內(nèi)，V2包括截止與導(dǎo)通兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)鋸齒波形恰好是一個(gè)周期，與主電路電源頻率和相位完全同步。從圖2-55可以看出，Q點(diǎn)電位從同步電壓負(fù)半周上升段開始時(shí)刻到達(dá)1.4V的時(shí)間越長，V2截止時(shí)間就越長，鋸齒波就越寬。可見，鋸齒波的寬度是由充電時(shí)間常數(shù)R1C1決定的。1614.雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)

內(nèi)雙脈沖電路V5、V6構(gòu)成“或”門當(dāng)V5、V6都導(dǎo)通時(shí)，V7、V8都截止，沒有脈沖輸出。只要V5、V6有一個(gè)截止，都會(huì)使V7、V8導(dǎo)通，有脈沖輸出。第一個(gè)脈沖由本相觸發(fā)單元的uco對(duì)應(yīng)的控制角

產(chǎn)生。隔60的第二個(gè)脈沖是由滯后60相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過V6）。三相橋式全控整流電路的情況(自學(xué))1622.9.2集成觸發(fā)器集成化的晶閘管觸發(fā)電路已取代分立電路。KJ004電路原理圖163完整的三相全控橋觸發(fā)電路

3個(gè)KJ004和1個(gè)KJ041，可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大即可。

圖2-57

三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路6個(gè)或門1642.9.3

觸發(fā)電路的定相觸發(fā)電路的定相——觸發(fā)電路應(yīng)保證每個(gè)晶閘管觸發(fā)脈沖與施加于晶閘管的交流電壓保持固定、正確的相位關(guān)系。措施：同步變壓器原邊接入為主電路供電的電網(wǎng)，保證頻率一致。觸發(fā)電路定相的關(guān)鍵是確定同步信號(hào)與晶閘管陽極電壓的關(guān)系。165圖2-58

三相全控橋中同步電壓與主電路電壓關(guān)系示意圖Ott1t2uaubucu2ua-166變壓器接法：主電路整流變壓器為D,y-11聯(lián)結(jié)，同步變壓器為D,y-11,5聯(lián)結(jié)。圖2-59

同步變壓器和整流變壓器的接法及矢量圖167表2-4三相全控橋各晶閘管的同步電壓（采用圖2-59變壓器接法時(shí)）晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電