对于可控整流电路
可控整流电路
10
单相半波可控整流电路(0, ωt1)
dt
dt
感应电动势的实际方向总是企图阻止电流的 变化；电感电流不能发生突变。
18
电感的能量平恒
电感所储存的磁场能量：
WL (t)
1 2
Li2 (t)
当电流绝对值增加时，电感元件储能增加，元 件吸收电能转变为磁场能量；
当电流绝对值减小时，电感元件储能减小，元 件将磁场能量释放出来转变成电能；
8
单相半波可控整流电路原理
带电阻负载的工作情况
• 电路由变压器、晶闸管和电
T
阻负载组成
a) u1
Байду номын сангаас
u2
• 变压器T起幅值变换和电气
隔离的作用
u2
b) 0 t1
• 电阻负载的特点：电压与电 ug
流成正比，两者波形相同。 c) 0
ud
d) 0
VT
uVT
id
ud R
2
t
t
9 t
复习：晶闸管的开关特性
T
a) u1
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
16
1 单相半波整流电路
单相半波整流电路 纯阻性负载工作情况
电力电子变流技术课后答案第2章
第二章 单相可控整流电路习题与思考题解2-1．什么是整流？它是利用半导体二极管和晶闸管的哪些特性来实现的？解：整流电路是一种AC ／DC 变换电路，即将交流电能变换为直流电能的电路，它是利用半导体二极管的单向导电性和晶闸管是半控型器件的特性来实现的。
2-2．某一电热装置（电阻性负载），要求直流平均电压为75V ，电流为20A ，采用单相半波可控整流电路直接从220V 交流电网供电。
计算晶闸管的控制角α、导通角θ、负载电流有效值，并选择晶闸管。
解：(1)整流输出平均电压Ｕd =⎰παωωπ22).(.sin 221t td U =⎰παωωπ).(.sin 2212t td U=2cos 145.02cos 1222ααπ+≈⎪⎭⎫⎝⎛+U U cos α=5152.0122045.0752145.022=-⨯⨯=-U U d则 控制角α≈60° 导通角θ=π-α=120° (2).负载电流平均值I d =RU d=20(A) 则 R ＝U d ／I d ＝75／20=3.75Ω 负载电流有效值I ，即为晶闸管电流有效值I V1，所以I =I V1=()⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛παωωπt d t R U 22sin 221=παπαπ22sin 412-+R U ＝37.6(A) (3).当不考虑安全裕量时I V1=k fe I VEAR =1.57I VEAR则晶闸管通态平均电流 I VEAR =I V1 /1.57=37.4 /1.57=23.9(A) 晶闸管可能承受的最大正反向电压为 311220222≈⨯=U (V)所以，可选择额定通态平均电流为30A 、额定电压为400V 的晶闸管。
按裕量系数2，可选择额定通态平均电流为50A 、额定电压为700V 的晶闸管。
2-3．带有续流二极管的单相半波可控整流电路，大电感负载保证电流连续。
试证明输出整流电压平均值2cos 122απ+=U U d ，并画出控制角为α时的输出整流电压u d 、晶闸管承受电压u V1的波形。
整流电路的分类
整流电路的分类更新时间：2007-9-11、按组成的器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。
2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。
3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（scr、gtr、gto 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。
2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路1）零式电路指带零点或中性点的电路﹐又称半波电路。
它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。
2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成﹐故又称全波电路。
3、按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路1）对于小功率整流器常采用单相供电。
单相整流电路分为半波整流,全波整流,桥式整流及倍压整流电路等。
2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小,容易滤波。
三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。
因为三相整流裝置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小﹐对电网影响小﹐且控制滞后時间短，采用三相全控桥式整流电路时﹐输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍﹐交流分量与直流分量之比也较小﹐因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。
另外﹐晶闸管的额定电压值也较低。
因此﹐这种电路适用于大功率变流装置。
3）多相整流电路随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机﹐功率达数兆瓦)﹐为了减轻对电网的干扰﹐特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响﹐可采用十二相﹑十八相﹑二十四相﹐乃至三十六相的多相整流电路。
采用多相整流电路能改善功率因数﹐提高脉动频率﹐使变压器初级电流的波形更接近正弦波﹐从而显著减少谐波的影响。
电力电子技术复习题 _含答案)
12、 在单相全控桥整流电路中，晶闸管的额定电压应取 U2（）
13、 在单相桥式全控整流电路中，带大电感负载，不带续流二极管时，输出电压波形中没有负面积。
（）
14、 单相全控晶闸管整流电路中，带电感性负载，没有续流二极管时，导通的晶闸管在电源电压过零时不关断。
（）
15、 三相半波可控整流电路也必需要采用双窄脉冲触发。（ ）
2 晶闸管整流电路
2、 给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。 （ ）
3、 晶闸管导通后其电流趋向无穷大。
（）
4、 已经导通的晶闸管恢复阻断的唯一条件是 AK 极电源电压降到零或反向。（ ）
5、 晶闸管并联使用时，必须采取均压措施。 （ ）
6、 晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。 （ ）
7、 触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。（ ）
合型 的 PWM 控制方法。 3、 正激电路和反激电路属于 13 励磁，半桥电路和全桥电路属于 14 励磁。 4、 开关电源大都采用 15 PWM 控制器.其原理方案分为 16 、 17 和 18 三类。 5、 试填写下列电路的名称
3 / 14
半桥电路 反激电路
正激电路 全桥电路
推挽电路
4、逆变电路
中，通常采用 规则采样法 来代替上述方法，在计算量大为减小的情况下得到的效果能够满足工程需要。
3. PWM 逆变电路３种目标控制： ７ 电压、 ８
电流和圆形磁链的 ９ 压 比较、 滞环电流比较 和 三角波比较。
5. 相电压正弦波叠加 3 次谐波构成 13 与三角波比较产生 PWM，可以提高 14 利用率并降低 15 。
2 / 14
致集电极电流增大，造成器件损坏。这种电流失控现象被称这 擎住 效应。 11、 IGBT 往往与 反并联 的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件 。 12、电力电子器件是在电力电子电路中是作为可控开关来用。电力电子器件是一种半导体开关，实际上是一种单 向单极开关。它不是理想开关，存在开关时间和开关暂态过程。开关时间尤其是关断时间限制了电力电子器件的 开关频率。 13、电力电子应用系统一般由控制电路、驱动电路和主电路组成一个系统。为了提高系统可靠性，还应加入电 压、电流检测电路和过压、过流保护电路并构成反馈闭环控制。 14.几乎所有的电力半导体器件均为 单向极性 开关。电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可 关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中， 在可控的器件中，功率范围最大的是 SCR 晶体管 ，开关频率最高的是_PMOS 电力场效应管
不可控、半控、全控整流电路
1.2 单相桥式全控整流电路
负载为直流电动机时，如 果出现电流断续，则电动
uad
q =p
机 的机械特性将很软 。
E
0
p
wt
为了克服此缺点，一般 在主电路中直流输出侧 串联一个平波电抗器。
id
O
wt
图2-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负 载串平波电抗器，电流连续的临界情况
这时整流电压ud的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连 续时的波形相同，ud的计算公式也一样。 为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：
a)
变压器二次侧接成星形得到
u 2 a =0 u a
ub
uc R
id
零线，而一次侧接成三角形
b)
避免3次谐波流入电网。
O wt1
wt2
w t3
wt
uG
三个晶闸管分别接入a、b、c
c) O
wt
ud
三相电源，其阴极连接在一 d)
O
wt
起——共阴极接法 。
i VT 1
e)
自然换相点：
O f) u VT 1
单相全波与单相全控桥的区别：
单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。 单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相 应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最 大电压是单相全控桥的2倍。 单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个， 因而管压降也少1个。
从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电 压的场合应用。
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
VT1和VT4组成一对桥臂，在 u2正半周承受电压u2，得到 触发脉冲即导通，当u2过零 时关断。
《电力电子技术》测试题及答案
《电力电子技术》测试题及其答案一、判断题1、表示各种电力半导体器件的额定电流，都是以平均电流表示的。
（错）2、对于门极可关断晶闸管，当门极上加正触发脉冲时可使晶闸管导通，当门极加上足够的负触发脉冲时又可使导通着的晶闸管关断。
（对）3、晶闸管由正向阻断状态变为导通状态所需要的最小门极电流，称为该管的维持电流。
（错）4、在规定条件下，不论流过晶闸管的电流波形如何，也不论晶闸管的导通角是多大，只要通过管子的电流的有效值不超过该管额定电流的有效值，管子的发热就是允许的。
（错）5、三相半波可控整流电路的最大移相范围是0°～180°。
（错）6、无源逆变是将直流电变换为某一频率或可变频率的交流电供给负载使用。
（错）7、正弦波脉宽调制（SPWM）是指参考信号为正弦波的脉冲宽度调制方式。
（对）8、直流斩波器可以把直流电源的固定电压变为可调的直流电压输出。
（错）9、斩波器的定频调宽工作方式，是指保持斩波器通端频率不变，通过改变电压脉冲的宽度来使输出电压平均值改变。
（对）10、电流型逆变器抑制过电流能力比电压型逆变器强，适用于经常要求起动、制动与反转拖动装置。
（对）11、三相桥式全控整流大电感负载电路工作于整流状态时，其触发延迟角的最大移相范围为0°～90°。
（对）12、额定电流为100A的双向晶闸管与额定电流为50A两只反并联的普通晶闸管，两者的电流容量是相同的。
（错）13、晶闸管的正向阻断峰值电压，即在门极断开和正向阻断条件下，可以重复加于晶闸管的正向峰值电压，其值低于转折电压。
（对）14、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变参考信号正弦波的幅值，就可以调节逆变器输出交流电压的大小。
（对）15、在SPWM调制方式的逆变器中，只要改变载波信号的频率，就可以改变逆变器输出交流电压的频率16、若加到晶闸管两端电压的上升率过大，就可能造成晶闸管误导通。
（对）17、晶闸管整流电路中的续流二极管只是起到了及时关断晶闸管的作用，而不影响整流输出电压值及电流值。
电力电子技术试题(二)
电力电子技术 试题（A ）注：卷面85分，平时成绩15分一、 回答下列问题1、下列器件的分类表中，将符合每一类别的全部选项添入表中。
（8分）选项：（根据选项填空时，只需写选项的代号，如：A,B,….） A. SCRF.电力二极管 。
2、判断下列各题的正确性，正确的打“√”，不正确的打“×”。
（6分）（1）某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压700V，则该晶闸管的额定电压是700V。
（）第 1 页（共 8 页）试题：电力电子技术班号：姓名：（2）对于输入接整流变压器的可控整流电路，变压器存在直流磁化的有三相半波整流电路、单相半波整流电路和单相全波整流电路。
（）（3）单相全控桥式变流电路，“阻感——反电势”负载，已知60β=o，2100U V=，50E V=,电路处于可逆变状态。
（）3、画出全控型器件RCD关断缓冲电路，并分析缓冲电路中各元件作用。
（6分）第 2 页 （共 8 页）试 题： 电力电子技术 班号： 姓名：二、对于三相全控桥式变流电路，在不同的负载形式和控制要求下，回答下列问题。
1、画出该电路带“阻感——反电势” 负载，并工作于整流方式时的电路图（要标明反电势极性）。
（5分）u uu 2、当该电路工作于整流状态时，设触发角60α=o 且负载电流连续，请在图中画出此时整流器 输出电压u d 和晶闸管电流1VT i 在一个周期内的波形。
（5分） i VT103、设该电路为大电感负载且工作于整流状态，V U 1002=，负载中E=47V ，Ω=5R ,当60α=o 时，试计算整流输出平均电压d U 、负载电流d I 和晶闸管电流 平均值dVT I 。
（5分）第 3 页 （共 8 页）试 题：电力电子技术 班号： 姓名：三、H 型单极同频模式PWM 的功率转换电路如下图（a ）所示。
它由四个大功率IGBT 和四个续流二极管组成。
当控制指令0i u >时，1V 和2V 工作在交替开关状态，3V 截止关断 ，4V 饱和导通。
可控整流电路原理
可控整流电路原理
可控整流电路是一种通过控制开关器件导通时间来实现直流电源对交流信号进行整流的电路。
其原理是利用可控硅等电子器件的特性，在交流信号的正半周和负半周分别导通和截止，从而实现对交流信号的单向导通。
可控整流电路的核心部件是控制器和可控硅，其中控制器负责控制可控硅的导通和截止，而可控硅则负责实际的电流导通。
在正半周，控制器将触发信号发送给可控硅，使其导通，交流信号通过可控硅流入负载。
而在负半周，控制器发送相反的触发信号，使可控硅截止，从而阻断交流信号通过，实现整流。
可控整流电路的优点是可以根据需要控制导通角度，从而控制输出电压的大小。
通过改变触发角，可以实现不同程度的电流整流，从而满足不同应用场景下的需求。
并且可控整流电路采用的开关式控制方式，具有快速响应、高效率等优点。
需要注意的是，在可控整流电路中，控制器需要根据输入的交流信号实时计算控制信号，并将之发送给可控硅。
因此，控制器应具备较高的计算和控制能力，以确保可控整流电路的稳定运行。
总而言之，可控整流电路利用可控硅等器件的特性，通过控制导通时间来实现对交流信号的整流。
通过调整触发角，可以实现不同程度的电流整流。
可控整流电路具有快速响应、高效率等优点，适用于各种对交流信号进行整流的电子设备。
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图3-37 带平衡电抗器的 双反星形可控整流电路
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
◆平衡电抗器 ☞接平衡电抗器的原因 √两个直流电源并联运行时，只有当电压平均值和瞬时值均相等 时， 才能使负载均流，在双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但 瞬时值不等。 √两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差，该电压加在Lp 上，产生电流ip，它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为 环流或平衡电流。 √为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制 环流在负载额定电流的1%～2%以内。 √双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路。 √六相半波整流电路中，只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断， 每管最大导通角为60 ，平均电流为Id/6；当=0时，Ud为1.35U2，比 三相半波时的1.17U2略大些；因晶闸管导电时间短，变压器利用率低， 极少采用。
up
3 6U 2 1 1 [ cos 3t cos 9t ] 2 2 20 3 6U 2 2 ud [1 cos 6t ] 2 35
(3-101)
(3-102)
◆负载电压ud中的谐波分量比直流分量要小得多，而且最低次谐波为六次谐 波。 ◆直流平均电压为U d 0 3 6U 2 (2 ) 1.17U 2
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
☞平衡电抗器的工作原理分 析 √平衡电抗器Lp承担了n1、 n2间的电位差，它补偿了ub' t1 和ua的电动势差，使得ub'和ua 时刻 两相的晶闸管能同时导电。 √t1时， ub'>ua，VT6导通， 此电流在流经LP时，LP上要 感应一电动势up，其方向是要 阻止电流增大。可导出Lp两端 电压、整流输出电压的数学 表达式如下：
3.6.2 多重化整流电路
■可采用多重化整流电路减轻整流装 置所产生的谐波、无功功率等对电网 的干扰，将几个整流电路多重联结可 以减少交流侧输入电流谐波，而对晶 闸管多重整流电路采用顺序控制的方 法可提高功率因数。 ■移相多重联结 ◆有并联多重联结和串联多重联结。 ◆可减少输入电流谐波，减小输出 电压中的谐波并提高纹波频率，因而 可减小平波电抗器。 ◆使用平衡电抗器来平衡2组整流 器的电流。 ◆图3-42的电路是2个三相桥并联而 成的12脉波整流电路。
(3-99)
3 6U 2 1 2 1 [1 cos 3(t 60) cos 6(t 60) cos 9(t 60) ] 2 4 35 40
(3-100)
3 6U 2 1 2 1 [1 cos 3t cos 6t cos 9t ] 2 4 35 40 由式（3-97）和（3-98）可得
3.6 大功率可控整流电路
3.6.1 带平衡电抗器的双反星 形可控整流电路 3.6.2 多重化整流电路
3.6 大功率可控整流电路· 引言
■带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的 特点 ◆适用于低电压、大电流的场合。
■多重化整流电路的特点： ◆在采用相同器件时可达到更大的功率。 ◆可减少交流侧输入电流的谐波或提高功 率因数，从而减小对供电电网的干扰。
图3-39 平衡电抗器作用下输出电压的 波形和平衡电抗器上电压的波形
图3-40 平衡电抗器作用下两 个晶闸管同时导电的情况
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
■谐波分析 ◆将图3-38中ud1和ud2的波形用傅氏级数展开，可得当=0时的ud1、ud2，即
ud 1
ud 2
3 6U 2 1 2 1 [1 cos 3t cos 6t cos 9t ] 2 4 35 40
图3-39 平衡电抗器作用下输出电压的 波形和平衡电抗器上电压的波形
u p ud 2 ud 1
1 1 1 ud ud 2 u p ud 1 u p (ud 1 ud 2 ) 2 2 2
(3-97)
(3-98)
图3-40 平衡电抗器作用下两 个晶闸管同时导电的情况
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
图3-41 当 =30、60、90时，双 反星形电路的输出电压波形
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
■将双反星形电路与三相桥式电路进行比较可得出 以下结论 ◆三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两 组三相半波并联，且后者需用平衡电抗器。
◆当U2相等时，双反星形的Ud是三相桥的1/2，而 Id是三相桥的2倍。 ◆两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配 关系一样，ud和id的波形形状一样。
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
■=30、=60和=90时输出 电压的波形分析 ◆当需要分析各种控制角时的 输出波形时，可根据式（3-98） 先求出两组三相半波电路的ud1和 ud2波形，然后做出波形 (ud1+ud2)/2。 ◆输出电压波形与三相半波电 路比较，脉动程度减小了，脉动 频率加大一倍，f=300Hz。 ◆在电感负载情况下，移相范 围是90。 ◆在电阻负载情况下，移相范 围为120。 ◆整流电压平均值为Ud=1.17 U2cos
√虽然ud1<ud2，但由于Lp的平衡作用， 使得晶闸管VT6和VT1同时导通。 √时间推迟至ub'与ua的交点时，ub' =ua，up=0。 √之后ub'<ua，则流经b'相的电流要减 小，但Lp有阻止此电流减小的作用， up的极性反向，Lp仍起平衡的作用， 使VT6继续导电。 √直到uc'> ub'，电流才从VT6换至VT2， 此时VT1、VT2同时导电。 √每一组中的每一个晶闸管仍按三相 半波的导电规律而各轮流导电。 √平衡电抗器中点作为整流电压输出 的负端，其输出的整流电压瞬时值为 两组三相半波整流电压瞬时值的平均 值。
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
■电路分析 ◆电路结构的特点 ☞二次侧为两组匝数相同极性 相反的绕阻，分别接成两组三相半 波电路。 ☞二次侧两绕组的极性相反可 消除铁芯的直流磁化，如图3-38， 虽然两组相电流的瞬时值不同，但 是平均电流相等而绕组的极性相反， 所以直流安匝互相抵消。 ☞平衡电抗器保证两组三相半 波整流电路能同时导电。 ☞与三相桥式电路相比，双反 星形电路的输出电流可大一倍。