2.1节1

2-12
2.1.1 单相半波可控整流电路
VT T i u
VT d
u
2
b) 0 u
g
ωt
π
1
2 π
ωt
a)
u
1
u
2
u
d
L R
c)
0 u
ωt
Байду номын сангаас
d
+ d) 0 i e) 0 u
VT
+
α
ωt
d
θ
ωt
f) 0
ωt
图2-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形
2-13
2.1.1 单相半波可控整流电路
在ωt=0到α期间，晶闸管阳极和阴极之间的电压uAK大于零， 但晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出 电压、电流都等于零。 ฀ 在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电 压ud=u2。 ฀ 当ωt=π时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶 闸管的电压uAK仍大于零，晶闸管会继续导通，电感的储能全部 释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的 正半周。 从Ud的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由 正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压 和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于 相等，输出电压平均值趋于零，则id也很小。所以，实际的大 感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。
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2.1.2 单相桥式全控整流电路
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构 工作原理及波形分析
在u2正半波，在0～α区间由于没有触 发脉冲都不导通，uAK1，4=1/2u2。 在 ωt=α 处触发，晶闸管VT1、VT4 承 受 u2 正 向 电 压 导 通 ， 电 流 沿 a→VT1→R→VT4→b流通，此时负 载上输出电压ud=u2。电源电压反向 施加到晶闸管VT2、VT3上，处于关 断状态，到 ωt=π时，因电源电压过 零，晶闸管VT1、VT4阳极电流也下 降为零而关断。
R
ωt
Id
ωt
Id π+α
ωt
电源电压正半波u2＞0，晶闸管电 f) 压uAK＞0。在ωt=α处触发晶闸管 g) 导通，负载上有输出电压和电流， 续流二极管VDR承受反向电压而 处于断态。
O u VT O
ωt
ωt
图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形 2-15
电源电压负半波u2＜0，通过续流二极管VDR使晶闸 管承受反向电压而关断。电感的感应电压使VDR承受 正向电压导通续流，负载两端的电压仅为续流二极管 的管压降。如果电感足够大，续流二极管一直导通到 下一周期晶闸管导通，使id连续。 • 由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后， 输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可 以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电 流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形 和流过续流二极管的电流波形是矩形波。 • 对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器 移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同为0～ 180º，且有α+θ=180º。
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2.1.1 单相半波可控整流电路
基本数量关系 首先，引入两个重要的基本概念： 首先，引入两个重要的基本概念： 触发延迟角： 触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加 触发脉冲止的电角度,用 表示,也称触发角或控制角。 也称触发角 触发脉冲止的电角度 用α表示 也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度， 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度， 用θ表示 。 表示 移相与移相范围 ฀ 移相是指改变触发脉冲 g出现的时刻，即改变控制角 移相是指改变触发脉冲u 出现的时刻，即改变控制角α 的大小。 的大小。 移相范围是指触发脉冲u 的移动范围， ฀ 移相范围是指触发脉冲 g的移动范围，它决定了输出 电压的变化范围。 电压的变化范围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移 相范围是0～ 相范围是 ～180º。 。
ud id 0 α u VT
u d( id)
π
α
ωt
1,4
0 i2
ωt
0
ωt
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
2-20
由于在交流电源的正负半周都有整流输出电 流流过负载，故该电路为全波整流。在u2一 个周期内整流电压波形脉动2次，脉动次数 多于半波整流电路，属于双脉波整流电路。 b) 负载上正负两个半波内均有相同方向的电流 流过，从而使直流输出电压、电流的脉动程 度较前述单相半波得到了改善。变压器二次 c) 绕组在正、负半周内均有大小相等、方向相 反的电流流过，波形对称平均值为零，即直 流分量为零，不存在变压器直流磁化问题， d) 变压器绕组的利用率也高。 晶闸管承受最大反向电压Um是相电压峰值 1/2 Um 。 晶闸管承受最大正向电压是
2-2
2.1
单相可控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路
2-3
2.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路(Single Phase Half
Controlled Rectifier) Wave
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VT T i u
VT d
a)
u
1
u
2
u
d
R
u
2
b) 0 u
g
ωt
1
π
2 π
ωt
c) 0 u
d
ωt
d) 0
α
θ
ωt
u
VT
e) 0
ωt
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
2-10
直流输出电压平均值为
Ud = 1 2π
∫α
π
2U 2 sinωtd (ωt ) =
Id =
电流平均值:
Ud = 0.45 Rd Rd
ud id b) 0 α u VT c) 0 i2 d) 0 u d( id) π a)
α
ωt
1,4
ωt
ωt
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
2-19
在电源电压负半波，晶闸管VT2、 VT3承受正向电压，在π～π+α区 a) 间，uAK2，3=1/2u2 ，在ωt=π+α处 触发晶闸管VT2 、VT3 ，元件导 通 ， 电 流 沿 b→VT3→R→VT2→a 流 通 ， 电 b) 源电压沿正半周期的方向施加 到负载电阻上，负载上有输出 c) 电压ud=-u2。此时电源电压反向 施加到晶闸管VT1 、VT4 上，使 d) 其处于关断状态。 到ωt=2π，电源电压再次过零， VT2 、VT3 阳极电流也下降为零 而关断。
第2章 整流电路 章 本章主要内容
整流器的结构形式、工作原理，分析整流器的 整流器的结构形式、工作原理， 工作波形，整流器各参数的数学关系和设计方法; 工作波形，整流器各参数的数学关系和设计方法 整流器工作在逆变状态时的工作原理、 整流器工作在逆变状态时的工作原理、工作波 形。 变压器漏抗对整流器的影响、 变压器漏抗对整流器的影响、整流器带电动机 负载时的机械特性、触发电路等内容。 负载时的机械特性、触发电路等内容。
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VT T i u
VT d
a)
u
1
u
2
u
d
R
u
2
b) 0 u
g
ωt
1
π
2 π
ωt
c) 0 u
d
ωt
d) 0
α
θ
ωt
u
VT
e) 0
ωt
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
2-5
变压器T起变换电压和隔离的作用， 变压器 起变换电压和隔离的作用，在电源电 起变换电压和隔离的作用 压正半波，晶闸管承受正向电压， 压正半波，晶闸管承受正向电压，在ωt=α处触 处触 发晶闸管，晶闸管开始导通； 发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等 于变压器输出电压u 时刻， 于变压器输出电压 2。在ωt=π时刻，电源电压 时刻 过零，晶闸管电流小于维持电流而关断， 过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载 电流为零。 电流为零。 在电源电压负半波， 在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向 ， 电压而处于关断状态，负载电流为零， 电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上 没有输出电压，直到电源电压u 的下一周期， 没有输出电压，直到电源电压 2的下一周期， 直流输出电压u 和负载电流i 的波形相位相同。 直流输出电压 d和负载电流 d的波形相位相同。
1）带电阻负载的工作情况
฀ 在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，如电 在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的， 阻加热炉、电解和电镀等。 阻加热炉、电解和电镀等。 电阻负载的特点：电压与电流成正比， 电阻负载的特点 电压与电流成正比，两者波形相同并 电压与电流成正比 且同相位，电流可以突变。 且同相位，电流可以突变。
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VT T i u
VT d
a)
u
1
u
2
u
d
R
u
2
b) 0 u
g
ωt
1
π
2 π
ωt
c) 0 u
d
ωt
d) 0
α
θ
ωt
u
VT
e) 0
ωt
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
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通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的 方式称为相位控制方式，简称相控方式。 方式称为相位控制方式，简称相控方式。 通过改变触发角α的大小，直流输出电压 通过改变触发角 的大小，直流输出电压ud的波形发生 的大小 变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然α=180º 变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然 时，Ud=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输 。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通， 出电压u 为极性不变但瞬时值变化的脉动直流， 出电压 d为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称 半波”整流。 “半波”整流。 晶闸管承受的最大正反向电压是相电压U 的峰值。 晶闸管承受的最大正反向电压是相电压 2的峰值。