第一節單相橋式整流電路第1頁，課件共51頁，創作于2023年2月第一節單相全橋整流電路單相半波整流電路------純阻性負載工作情況------阻感性負載工作情況------帶續流二極管的阻感性負載工作情況單相全橋整流電路第2頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相全橋整流電路單相半波整流電路------純阻性負載工作情況------阻感性負載工作情況------帶續流二極管的阻感性負載工作情況單相全橋整流電路------純阻性負載工作情況第3頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式可控整流電路一.單相橋式全控整流電路（一）電阻性負載假設:SCR為理想開關u2=U2msinωt第4頁，課件共51頁，創作于2023年2月工作原理－無觸發〔0，α〕u2>0時：T1T4承受正向電壓若無門極觸發信號:T1T4---正向阻斷；承受電壓為：u2/2;T2T3承受反向電壓

----反向阻斷；承受電壓為：-u2/2id=0,ud=0；第5頁，課件共51頁，創作于2023年2月工作原理－有觸發〔α，π〕ωt=α時，給T1T4同時加觸發信號：T1T4導通iT1=iT4=id=i2ud=u2，

uT1=uT4=0id=ud/R=u2/RT2T3反向阻斷承受電壓：-u2第6頁，課件共51頁，創作于2023年2月工作原理－無觸發〔π，π＋α〕ωt=π時，iT1=iT4=id=0T1T4關斷π<ωt<π+α時，u2<0，無門極觸發信號：T2T3承受正壓---正向阻斷；T1T4承受反壓---反向阻斷；承受電壓：-u2/2，u2/2id=0,ud=0；第7頁，課件共51頁，創作于2023年2月工作原理－有觸發〔π＋α，2π〕ωt=π+α時，給T2T3同時加觸發信號：T2T3導通iT2=iT3=id=-i2ud=-u2id=ud/R=-u2/RT1T4反向阻斷，承受電壓：u2ωt=2π時，iT2=iT3=id=0，T2T3關斷第8頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路

工作原理及波形分析

VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發脈沖即導通，當u2過零時關斷。T2和VT3組成另一對橋臂，在u2負半周承受電壓-u2，得到觸發脈沖即導通，當u2過零時關斷。第9頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相全橋整流電路小結T1T4和T2T3兩組SCR管輪流觸發導通，將交流電變成脈動的直流電；改變α角，可以改變輸出電壓電流波形和大小；

SCR管可能承受的最大反向電壓為u2電壓峰值，最大正向電壓為u2峰值的一半。

SCR是否能觸發導通的依據是電壓正偏。

SCR從導通變關斷的依據是流過SCR的電流為零(或AK兩端電壓小于零)。第10頁，課件共51頁，創作于2023年2月幾個名詞術語介紹（1）控制角α從晶閘管承受正向電壓時刻起到加觸發脈沖為止這段時間所對應的角度。（2）導通角θSCR在一個周期內導通的時間所對應的角度。（3）移相：改變觸發脈沖出現的時刻（即改變控制角的小）。移相控制第11頁，課件共51頁，創作于2023年2月幾個名詞術語介紹（4）移相范圍改變α角使輸出整流電壓平均值從最大值降到最小值，控制角α的變化范圍即觸發脈沖移相范圍。（5）同步使觸發脈沖與可控整流電路的電源電壓之間保持頻率和相位的協調關系。（6）換流（換相）在可控整流電路中，從一路SCR導通變換為另一路SCR導通的過程。第12頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路的計算1數量關系負載輸出電壓的平均值為向負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：第13頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路的計算流過晶閘管的電流有效值：變壓器二次測電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：又第14頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路-----電阻性負載

基本數量關系

負載電阻上電壓有效值UU=IR功率因數cosφ

功率因數cosφ=P/S=UI/U2=U/U2不考慮變壓器損耗時，變壓器的容量為Ｓ=U2第15頁，課件共51頁，創作于2023年2月基本數量關系α增大時:Ud/U2I2/IdCosφ第16頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相全橋整流電路單相半波整流電路------純阻性負載工作情況------阻感性負載工作情況------帶續流二極管的阻感性負載工作情況單相全橋整流電路------純阻性負載工作情況------阻感性負載工作情況1.電感量較小，控制角較大（電流斷續）第17頁，課件共51頁，創作于2023年2月(二)電感性負載uL=Ldid/dt，電感L抑制電流變化第18頁，課件共51頁，創作于2023年2月電感量較小，控制角較大模態過程分析：ωt=α時，（給T1T4同時加觸發信號）T1T4導通id從0開始上升(uL>0)L儲能，ud=u2電網供能量給R和L第19頁，課件共51頁，創作于2023年2月電感量較小，控制角較大模態當u2由峰值開始下降后，ud下降但id仍上升L吸收能量直到id上升速率0，id=idmax，此后id開始下降，L釋放能量第20頁，課件共51頁，創作于2023年2月電感量較小，控制角較大模態當ωt=π，u2=0時，id仍>0，T1T4繼續導通電感感應電勢維持電流當ωt=π~ωt1時，u2<=0L供能量給R，同時回饋給電網id繼續下降,直到0（L能量釋放完T1T4關斷ωt：wt1---（π+α）四管均斷態，id=0,ud=0第21頁，課件共51頁，創作于2023年2月電感量較小，控制角較大模態當ωt=π+α時類似第22頁，課件共51頁，創作于2023年2月電感量較小，控制角較大時小結帶RL負載后ud出現負值;id變化滯后于ud;導通角θ大于阻性負載;L較小α較大時，L儲能較小，在id下降過程中不足以維持T1T4導通至T2T

觸發導通時刻，導通角

θ<π，id波形斷續。第23頁，課件共51頁，創作于2023年2月感性負載全橋可控整流電路計算VT處于通態時，如下方程成立：初始條件：ωt=ai，d=0，求解當ωt=θ+a時，id=0，代入式整理得第24頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相全橋感性整流電路（ωL>>R）id脈動幅度很小，近似為一直流Id；導通角θ=π波形：iT:矩形波(幅值Id)i2:矩形波(正負幅值均為Id)第25頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路感性負載小結假設負載電感很大，負載電流id連續且波形近似為一水平線。2過零變負時，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關斷。至ωt=π+a時刻，給VT2和VT3加觸發脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導通。T2和VT3導通后，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉移到VT2和VT3上，此過程稱換相，亦稱換流。第26頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式全控整流電路（感性負載）數量關系晶閘管移相范圍為90°。晶閘管承受的最大正反向電壓均為晶閘管導通角θ與a無關，均為180°變壓器二次側電流i2的波形為正負各180°的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。第27頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載模態分析負載由阻性負載和反電勢組成當U2<E時，T1和T4承受反向電壓Ud=E第28頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載模態分析*只有當u2絕對值大于E時SCR才能觸發導通Ud=U2第29頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載模態分析直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關斷，此后

Ud=E。與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度δ停止導電，δ稱為停止導電角。第30頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載模態分析在第二個周期，此時工作模態同前U2為負值(|u2|>E）T2和T3會承受正向電壓而換流導通。第31頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載---α角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。---當α＜δ時，觸發脈沖到來時，晶閘管承負電壓，不可能導通。---為了使晶閘管可靠導通，要求觸發脈沖有足夠的寬度，保證當wt=δ時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發脈沖仍然存在。第32頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載數量關系輸出電壓平均值第33頁，課件共51頁，創作于2023年2月反電勢負載數量關系晶閘管導通后的回路方程：輸出電流平均值Id：第34頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相橋式整流電路－反電動勢負載負載為直流電動機時，如果出現電流斷續則電動機的機械特性將很軟.為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸側串聯一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長晶閘管導通的時間這時整流電壓ud的波形和負載電流id的波形與電感負載電流連續時的波形相同，ud的計算公式亦一樣。第35頁，課件共51頁，創作于2023年2月(二)單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路純阻性負載工作情況阻感性負載工作情況第36頁，課件共51頁，創作于2023年2月阻性負載單相橋式半控整流電路半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同。第37頁，課件共51頁，創作于2023年2月感性負載半控整流工作模態第38頁，課件共51頁，創作于2023年2月感性負載半控整流工作模態第39頁，課件共51頁，創作于2023年2月感性負載半控整流工作模態第40頁，課件共51頁，創作于2023年2月感性負載半控整流工作模態第41頁，課件共51頁，創作于2023年2月阻感性負載單相橋式半控整流電路半控電路感性負載時與電阻負載的輸出電壓波形相同。負載輸出電壓的平均值為第42頁，課件共51頁，創作于2023年2月單相半控橋帶阻感負載的小結假設負載中電感很大，且電路已工作于穩態------在u2正半周，觸發角a處給晶閘管VT1加觸發脈沖，u2經VT1和VD4向負載供電。------u2過零變負時，因電感作用使電流連續，VT1繼續導通。但因a點電位低于b點電位，使得電流從VD4轉移VD3，VD4關斷，電流不再流經變壓器二次繞組，而是由VT1和VD3續流。------在u2負半周觸發角a時刻觸發VT3，VT3導通，向

VT1加反壓使之關斷，u2經VT3和VD3向負載供電。u2過零變正時，VD4導通，VD3關斷。VT3和VD4續流，ud又為零。第43頁，課件共51頁，創作于2023年2月失控現象------假設電感足夠大，電流不斷續------當關斷VT1，VT2準備關閉系統時，由于電流的持續性，T1會一直導通！D3和D4輪流換流，無法關閉系統，造成失控！------在失控時，ud仍為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定。即使沒有驅動信號，仍然無法關閉系統。為了避免失控，通常在輸出端反聯二極管第44頁，課件共51頁，創作于2023年2月半控整流工作狀態工作模態第45頁，課件共51頁，創作于2023年2月半控整流工作狀態工作模態第46頁，課件共51頁，創作于2023年2月半控整流工作狀態工作模態第47頁，課件共51頁，創作于2023年2月續流二極管的作用------有續流二極管VD時，續流過程由VD完成，晶閘管關斷，避免了某一個晶閘管持續導通從而導致失控的現象。------同時，續流期間導電回路中只有一個管壓