第3章整流電路目錄3.1單相可控整流電路3.1.1單相可控整流電路3.1.2單相橋式全控整流電路3.1.3單相橋式半控整流電路3.2

三相可控整流電路3.3變壓器漏感對(duì)整流電路的影響3.4整流電路的諧波和功率因數(shù)

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?shí)現(xiàn)ACDC,直流輸出與負(fù)載的形式有關(guān)3.1.1單相半波可控整流電路負(fù)載的形式：電阻性——燈泡、電阻加熱爐、電解電鍍；電感性——電機(jī)繞組、帶電感的負(fù)載；反電動(dòng)勢(shì)——蓄電池、直流電動(dòng)機(jī)；晶閘管VT。當(dāng)在電源正半周內(nèi)且在門極加觸發(fā)脈沖時(shí)導(dǎo)通。VTRdTR工作原理u23.1.1.1帶電阻負(fù)載的工作情況單相變壓器二次側(cè)電壓為50Hz正弦波VT導(dǎo)通時(shí)，

,截止時(shí)圖3-1單相半波可控整流電路及波形變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電阻負(fù)載的特點(diǎn)：電壓與電流成正比，兩者波形相同。a)TVTRu1u2uVTudid

兩個(gè)重要概念：直流輸出電壓平均值為負(fù)載端平均電流：⑴控制角：從晶閘管開始承受正相電壓到加觸發(fā)脈沖使其開始導(dǎo)通為止的這段時(shí)間，用角度表示，又稱移相角或觸發(fā)角，通常用a表示。⑵導(dǎo)通角：晶閘管在一個(gè)電源周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間，用角度q表示，稱為導(dǎo)通角或?qū)щ娊恰TRdTRLdwtud工作原理u22.1.2帶阻感負(fù)載的工作情況整流電路直流負(fù)載的感抗和電阻的大小相比不可忽略時(shí)，這種負(fù)載稱為電感性負(fù)載。

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φ、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++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(jiǎn)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．?dāng)VT處于通態(tài)時(shí)，如下方程成立：VTb)RLu2b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)初始條件：，。求解上式并將初始條件代入可得其中：

，當(dāng)

時(shí)，，代入上式并整理得

若為定值，角大，越小。若為定值，越大，越大，且平均值Ud越接近零。為解決上述矛盾，在整流電路的負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管，稱為續(xù)流二極管，用VDR表示。續(xù)流二極管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-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

數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）當(dāng)u2過零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，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。簡(jiǎn)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。實(shí)際上很少應(yīng)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(diǎn)：其移相范圍為180，其承受的最大正反向電壓均為u2的峰值即續(xù)流二極管承受的電壓為-ud，其最大反向電壓為，亦為u2的峰值。VT1VT3VT2VT4RdwtudVT1.VT4導(dǎo)通VT2.VT3導(dǎo)通工作過程3.2單相橋式全控整流電路3.2.1帶電阻負(fù)載的工作情況u(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a)工作原理及波形分析VT1和VT4組成一對(duì)橋臂，在正半周承受電壓

，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)

過零時(shí)關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對(duì)橋臂，在u2負(fù)半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)

過零時(shí)關(guān)斷。數(shù)量關(guān)系

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：流過晶閘管的電流有效值：由式上式得：不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量。變壓器二次側(cè)電流有效值

與輸出直流電流

有效值相等：3.2.2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

假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，的平均值不變。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流連續(xù)且波形近似為一水平線。過零變負(fù)時(shí)，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。至

時(shí)刻，晶閘管VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3兩管導(dǎo)通。VT2和VT3導(dǎo)通后，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，亦稱換流。演示

數(shù)量關(guān)系晶閘管移相范圍為90。晶閘管導(dǎo)通角與

無關(guān)，均為180。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。晶閘管承受的最大正反向電壓均為。3.2.3帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況在時(shí)，晶閘管有導(dǎo)通的可能。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，i圖2-7a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

b)dOEudwtIdOwtaqd直至，即降至使得晶閘管關(guān)斷，此后。當(dāng)α<

d時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，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)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)wt=d時(shí)刻有晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為d。電流連續(xù)ub)idOEdwtIdOwtαqd如圖2-7b所示波形所示：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。為了克服此缺點(diǎn)，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個(gè)平波電抗器。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twwO