电力电子技术 第三章 整流电路
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电力电子技术-第3章 3.6-8大功率可控整流电路(1)-415
ud 1
ua
ub
uc
O
t
ia
1 2
Id
1 6
Id
udO2
uc'
ua'
ub'
uc'
t
O ia'
O
2020/8/17
1 2
Id
1 6
Id
t
双反星形电路，
=0时两组整流
t 电压、电流波形
电力电子技术
➢ 接平衡电抗器的原因：
太原工业学院自动化系
• 两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相 等时，才能使负载均流。
2020/8/17
电力电子技术
太原工业学院自动化系
➢ 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/三相双半波整流电路：
2020/8/17
电力电子技术
2020/8/17
太原工业学院自动化系
•某 一 时 刻 只 能 有 一 个 晶闸管导电，哪一相电 压高该相上的管子导通； 其余五管均阻断，每管 最 大 导 通 角 为 60o ， 平 均电流为Id /6。
Id
VT32 VT31 VT22 VT21 VT12 VT11 VT34 VT33 VT24 VT23 VT14 VT13
u2 i
u2
u2
Ⅰ
L Ⅱ ud
负 载 Ⅲ
ud
O
i
Id
2Id
+
b)
c)
a)
单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形
➢ 从电流i的波形可以看出，虽然波形并未改善，但其
基波分量比电压的滞后少，因而位移因数高，从而提高
3.6 大功率可控整流电路
第三章_电力电子技术—整流电路_li(第一次课)
变压器二次侧电流有效值i2与输出电流有效值i相等
I I2 1
(
2U 2 U sin t )2 d( t ) 2 R R
1 I 2
1 sin 2 2
I dVT
VT可能承受的最大正向电压为 VT可能承受的最大反向电压为
2 U2 2 2U 2
3.1单相可控整流电路
相控方式——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
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
阻感负载的特点：
电感对电流变化有抗拒作用，使得流过 电感的电流不能发生突变，因此负载的电流 波形与电压波形不相同。
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
ud O i1 O
t
t
b)
3.1单相可控整流电路
3.1.3 单相全波可控整流电路
单相全波与单相桥式全控比较
单相全波只用2个VT，比单相全控桥少2个，相应地， 门极驱动电路也少2个 单相全波导电回路只含1个VT，比单相桥少1个，因而 管压降也少1个 VT承受最大正向电压 2U2，最大反向电压为 2 2U 2 ， 是单相全控桥的2倍 单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多
结构简单，但输出脉动大，变压器二次侧电
流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化
实际上很少应用此种电路
分析该电路的主要目的在于利用其简单易学
的特点，建立起整流电路的基本概念
3.1单相可控整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路——电阻负载
电路结构 VT1和VT4组成一对桥臂 VT2和VT3组成另一对桥臂
电力电子技术第3章 习题答案
3章 交流-直流变换电路 课后复习题第1部分：填空题1.电阻负载的特点是 电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能 ，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0° ≤a ≤ 180° 。
2.阻感负载的特点是 电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变 ，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0°≤a ≤ 180° ，2 ，续流二极管承受的最大反向电压2 （设U 2为相电压有效值）。
3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为 0° ≤a ≤ 180° ，2 和2 ；带阻感负载时，α角移相范围为 0° ≤a ≤ 90° ，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为22U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个 平波电抗器(大电感) 。
4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180°-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0° 。
5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与 单相全波可控整流电路 的波形基本相同，只是后者适用于 较低 输出电压的场合。
6.2 ，随负载加重U d 逐渐趋近于0.9 U 2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T ，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U 2(U 27.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是 0°≤a ≤90° ，使负载电流连续的条件为 a ≤30° (U 2为相电压有效值)。
8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差 120° ，当它带阻感负载时，α的移相范围为 0°≤a ≤90° 。
电力电子技术第3章 三相可控整流电路
19
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
第3章 整流电路part1
可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
（3）续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即 上面为1、3，下面为2、4。请同学们注意。
电力电子技术第3章(313.23)1精品PPT课件
当a = 0°时，整流输出直流电压平均值最大，用Ud0
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
第三章 有源逆变电路
k
1 n
sin n t
2 I 1 sin t
( 1)
n 6 k 1 k 1 , 2 , 3
k
2 I n sin n t t
n 6 k 1 i a k 1 , 2 , 3
O
t
电流基波和各次谐波有效值分别为
6 Id I1 6 I Id, n n
sin 5 t )
t
变压器二次侧电流谐波分析：
O id
t
In
2
2Id n
n=1,3,5,…
1 ,4
iV T O
Id Id Id
d
t t t t
iV T O
2 ,3
O 各次谐波有效值与谐波次数成反比，且I u
O i2
与基波有效值的比值为谐波次数的倒数
O b)
VT
1 ,4
n 6 k 1, k 1, 2 , 3 ,
电流中仅含6k1 (k为正整数)次谐波 各次谐波有效值与谐波次数成反比，且 与基波有效值的比值为谐波次数的倒数
功率因数计算
基波因数为
I1 I
3
0 . 955
电流基波与电压的相位差仍为
，故位移因数仍为
1 cos 1 cos
Ratio for In）表示
100 %
电流谐波总畸变率THDi（Total
Harmonic distortion）定义为
THD
i
Ih I1
100 %
Ih总谐波电流有效值
2. 功率因数
正弦电路中的情况: 电路的有功功率就是其平均功率：
理解电力电子技术中的三相桥式整流电路
理解电力电子技术中的三相桥式整流电路电力电子技术在现代电力系统中扮演着重要的角色。
其中，三相桥式整流电路是一种常见且广泛应用的电路结构，用于将交流电转换为直流电，并被广泛应用于电动机的控制、供电系统以及工业自动化等领域。
本文将深入探讨三相桥式整流电路的基本原理、工作方式以及其在实际应用中的重要性。
一、三相桥式整流电路的基本原理三相桥式整流电路由四个功率开关元件（通常为可控硅）组成，分别为两个正向可控硅和两个反向可控硅。
这四个可控硅元件形成了一个桥路，主要用于将输入的三相交流电转换为直流电。
其基本原理可以概括为：通过控制可控硅的导通状态，使得电路中两个可控硅导通，另外两个可控硅截止。
当输入的交流电电压为正值时，一个正向可控硅和一个反向可控硅导通，从而实现正半周期的整流；当输入的交流电电压为负值时，另外一个正向可控硅和反向可控硅导通，实现负半周期的整流。
二、三相桥式整流电路的工作方式1. 单相桥式整流电路为了更好地理解三相桥式整流电路的工作方式，首先我们来介绍一下单相桥式整流电路。
单相桥式整流电路是三相桥式整流电路的一个特例，即将三相输入的电压视为单相输入的电压。
单相桥式整流电路由四个可控硅或者整流二极管组成，工作方式与三相桥式整流电路相似。
当输入的交流电电压为正值时，一个可控硅和一个整流二极管导通，实现正半周期的整流；当输入的交流电电压为负值时，另外一个可控硅和整流二极管导通，实现负半周期的整流。
2. 三相桥式整流电路在三相桥式整流电路中，通过合理控制各个可控硅的导通状态，可以实现稳定的直流输出。
由于输入的交流电为三相电，通过六次整流过程，可以实现平滑的直流输出，有效地减小了输出电压的波动。
此外，通过控制可控硅的导通角，还可以实现对输出电压的调节，进一步提升了电路的控制性能。
三、三相桥式整流电路的重要性和应用领域三相桥式整流电路在电力电子技术中具有重要的应用和意义。
首先，它可以将交流电转换为直流电，为后续的功率变换和控制提供了基础。
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平均值不变。
假设负载电感很大，负载电流
id连续且波形近似为一水平线。
u2 过 零 变 负 时 ， 晶 闸 管 VT1 和 VT4
并不关断。
至ωt=π+a 时刻，晶闸管VT1和
VT4关断，VT2和VT3两管导通。 VT2和 VT3导 通 后 ， VT1和 VT4承 受 反压关断，流过VT1和VT4的电流 迅速转移到VT2和VT3上，此过程 称换相，亦称换流。
在u2负半周触发角a时刻触发 VT3 ， VT3 导 通 ， u2 经 VT3 和 VD2
向负载供电。
u2过零变正时，VD4导通，VD2 关断。VT3和VD4续流，ud又为
零。
单相桥式半控整流电路的另一种接法
Id2d (t)
2 Id
图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形
单相半波可控整流电路的特点
VT的a 移相范围为180。
简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的 基本概念。
3.1.2单相桥式全控整流电路
(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)
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。
VT2 和 VT3 组 成 另 一 对 桥 臂 ，
一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。
◆电路分析
☞|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。
☞晶闸管导通之后，ud=u2， 至0使得晶闸管关断，此后ud=E。
id
ud E R
，直至|u2|=E，id即降
☞与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导
电角。
3.1.3单相全波可控整流电路
（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)
图2-9 单相全波可控整流电路及波形
单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入 端看均是基本一致的。 变压器不存在直流磁化的问题。
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。
u
图2-6 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形
数量关系
Ud
1
2U
2
sin
td(t)
2
2
U2
cos
0.9U 2
cos
晶闸管移相范围为90。
晶闸管承受的最大正反向电压均为 2U2 。 晶闸管导通角θ与a无关，均为
180。电流的平均值和有效值：
I dVT
1 2
◆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。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点：电感
对电流变化有抗拒作用，
使得流过电感的电流不
发生突变。
讨论负载阻抗角 、触发
角a、晶闸管导通角θ的
关系。
图2-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形
T
VT
E
uVT
u1
sin( )e tan sin( )
（2-4）
续流二极管
数 量 关 系 (id 近 似 恒 为 Id ）
IdVT
2
Id
IVT
1
2
IBiblioteka 2 dd(t)
IdVDR 2 Id
2 Id
IVDR
1
2
2
如此即成为单相桥式半 控整流电路（先不考虑 VDR）。
电阻负载
半控电路与全控电路 在电阻负载时的工作情 况相同。
u
d
图2-10 单相桥式半控整流电路，有续 流二极管，阻感负载时的电路及波形
单相半控桥带阻感负载
在u2正半周，u2经VT1和VD4向
负载供电。
u2过零变负时，因电感作用
电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD2续流。
2
变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：
I I2
1
(
2U2 sin t)2 d (t) U2
R
R
1 sin 2
2
由上两式得：
I VT
1I 2
不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量 S=U2I2。
2）带阻感负载的工作情况
假设电路已工作于稳态，id的
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。
单相全波整流电路典型应用
Q1 D1 C1
A Vin
Q3
D3
C3
Q2
D2
C2
B
Lr Q4 D4
C4
C5 T
Lf
VDr1 VDr2
Cf RL
3.1.4单相桥式半控整流电路
电路结构
单相全控桥中，每个导 电回路中有2个晶闸管，1 个晶闸管可以用二极管代 替，从而简化整个电路。
当VT处于断态时，相当于
电路在VT处断开，id=0。
当VT处于通态时，相当于 VT短路。
VT
L u2
R
VT
L u2
R
a)
b)
图3-3 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路
a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态
VT
当VT处于通态时，如下方程成立：
L did dt
Rid
2U 2 sin t
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
T
VT
u1
uVT u2
id ud R
u2
0
2
t
ug
0
ud
t1
t
0
uVT
2
t
0
t1
2
t
触发延迟角 300
触发延迟角 600
触发延迟角 900
触发延迟角 1200
◆在分析整流电路工作时，认为晶闸管 （开关器件）为理想器件，即晶闸管导通
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2 U2＝100 2 ＝141.4（V）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：
IVT＝Id∕ 2 ＝6.36（A）
故晶闸管的额定电压为：
UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）
晶闸管的额定电流为：
IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选 取。
入为单相，故该电路称为单相半波可控整流电
路次。，整故流该电电压路为ud波单形脉在波一整个流电电源路周。期中只脉动1
首先，引入两个重要的基本概念：
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a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，用θ表示 。
解：①ud、id和i2的波形如图3-9： u2
O
ud
O
id
O i2
Id
O
t
t
Id
t
Id
t
图3-9 ud、id和i2的波形图
②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为 Ud＝0.9 U2 cos＝0.9×100×cos30°＝77.97(A) Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A) I2＝Id＝9(A)
sin 1
E 2U 2
(3-16)
☞当<时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。
☞触发脉冲有足够的宽度，保证当t=时刻有晶
闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这
样，相当于触发角被推迟为。 ☞在角相同时，整流输出电压比电阻负载时
◆电流断续
☞id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为
时其管压降等于零，晶闸管阻断时其 漏电流等于零，除非特意研究晶闸管的开 通、关断过程，一般认为晶闸管的开通与 关断过程瞬时完成。
◆改电其加变波 之压触形 电ud发为只 路时极在 中刻性采u2，不正用u变半了d和周,可但i内控d瞬波出器时形现件值随，晶变之故闸化改称管的变“，脉，半且动直波交直流”流流输整输，出流。
2
2U 2
R
1 cos
2
0.9 U2 R
1 cos
2
流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1 cos
2
流过晶闸管的电流有效值：
IVT
1
(
2U2 sin t)2 d(t) U2
2 R
2R
1 sin 2
（2-2）
初始条件：ωt=a ，id=0。求解式（2-2）
并将初始条件代入可得
L u
2
R
b)
b) VT处于导通状态
id
2U 2
sin(
R (t )
)e L
Z
2U2 sin( t )
假设负载电感很大，负载电流
id连续且波形近似为一水平线。
u2 过 零 变 负 时 ， 晶 闸 管 VT1 和 VT4
并不关断。
至ωt=π+a 时刻，晶闸管VT1和
VT4关断，VT2和VT3两管导通。 VT2和 VT3导 通 后 ， VT1和 VT4承 受 反压关断，流过VT1和VT4的电流 迅速转移到VT2和VT3上，此过程 称换相，亦称换流。
在u2负半周触发角a时刻触发 VT3 ， VT3 导 通 ， u2 经 VT3 和 VD2
向负载供电。
u2过零变正时，VD4导通，VD2 关断。VT3和VD4续流，ud又为
零。
单相桥式半控整流电路的另一种接法
Id2d (t)
2 Id
图2-4 单相半波带阻感负载 有续流二极管的电路及波形
单相半波可控整流电路的特点
VT的a 移相范围为180。
简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流 中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的 基本概念。
3.1.2单相桥式全控整流电路
(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)
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。
VT2 和 VT3 组 成 另 一 对 桥 臂 ，
一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势负载。
◆电路分析
☞|u2|>E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。
☞晶闸管导通之后，ud=u2， 至0使得晶闸管关断，此后ud=E。
id
ud E R
，直至|u2|=E，id即降
☞与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导
电角。
3.1.3单相全波可控整流电路
（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)
图2-9 单相全波可控整流电路及波形
单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入 端看均是基本一致的。 变压器不存在直流磁化的问题。
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。
u
图2-6 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形
数量关系
Ud
1
2U
2
sin
td(t)
2
2
U2
cos
0.9U 2
cos
晶闸管移相范围为90。
晶闸管承受的最大正反向电压均为 2U2 。 晶闸管导通角θ与a无关，均为
180。电流的平均值和有效值：
I dVT
1 2
◆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。
2) 带阻感负载的工作情况
阻感负载的特点：电感
对电流变化有抗拒作用，
使得流过电感的电流不
发生突变。
讨论负载阻抗角 、触发
角a、晶闸管导通角θ的
关系。
图2-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形
T
VT
E
uVT
u1
sin( )e tan sin( )
（2-4）
续流二极管
数 量 关 系 (id 近 似 恒 为 Id ）
IdVT
2
Id
IVT
1
2
IBiblioteka 2 dd(t)
IdVDR 2 Id
2 Id
IVDR
1
2
2
如此即成为单相桥式半 控整流电路（先不考虑 VDR）。
电阻负载
半控电路与全控电路 在电阻负载时的工作情 况相同。
u
d
图2-10 单相桥式半控整流电路，有续 流二极管，阻感负载时的电路及波形
单相半控桥带阻感负载
在u2正半周，u2经VT1和VD4向
负载供电。
u2过零变负时，因电感作用
电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD2续流。
2
变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：
I I2
1
(
2U2 sin t)2 d (t) U2
R
R
1 sin 2
2
由上两式得：
I VT
1I 2
不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量 S=U2I2。
2）带阻感负载的工作情况
假设电路已工作于稳态，id的
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。
单相全波整流电路典型应用
Q1 D1 C1
A Vin
Q3
D3
C3
Q2
D2
C2
B
Lr Q4 D4
C4
C5 T
Lf
VDr1 VDr2
Cf RL
3.1.4单相桥式半控整流电路
电路结构
单相全控桥中，每个导 电回路中有2个晶闸管，1 个晶闸管可以用二极管代 替，从而简化整个电路。
当VT处于断态时，相当于
电路在VT处断开，id=0。
当VT处于通态时，相当于 VT短路。
VT
L u2
R
VT
L u2
R
a)
b)
图3-3 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路
a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态
VT
当VT处于通态时，如下方程成立：
L did dt
Rid
2U 2 sin t
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
T
VT
u1
uVT u2
id ud R
u2
0
2
t
ug
0
ud
t1
t
0
uVT
2
t
0
t1
2
t
触发延迟角 300
触发延迟角 600
触发延迟角 900
触发延迟角 1200
◆在分析整流电路工作时，认为晶闸管 （开关器件）为理想器件，即晶闸管导通
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2 U2＝100 2 ＝141.4（V）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：
IVT＝Id∕ 2 ＝6.36（A）
故晶闸管的额定电压为：
UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V）
晶闸管的额定电流为：
IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选 取。
入为单相，故该电路称为单相半波可控整流电
路次。，整故流该电电压路为ud波单形脉在波一整个流电电源路周。期中只脉动1
首先，引入两个重要的基本概念：
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a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，用θ表示 。
解：①ud、id和i2的波形如图3-9： u2
O
ud
O
id
O i2
Id
O
t
t
Id
t
Id
t
图3-9 ud、id和i2的波形图
②整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次侧电流有效值I2分别为 Ud＝0.9 U2 cos＝0.9×100×cos30°＝77.97(A) Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A) I2＝Id＝9(A)
sin 1
E 2U 2
(3-16)
☞当<时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压，不可能导通。
☞触发脉冲有足够的宽度，保证当t=时刻有晶
闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍然存在。这
样，相当于触发角被推迟为。 ☞在角相同时，整流输出电压比电阻负载时
◆电流断续
☞id波形在一周期内有部分时间为0的情况，称为
时其管压降等于零，晶闸管阻断时其 漏电流等于零，除非特意研究晶闸管的开 通、关断过程，一般认为晶闸管的开通与 关断过程瞬时完成。
◆改电其加变波 之压触形 电ud发为只 路时极在 中刻性采u2，不正用u变半了d和周,可但i内控d瞬波出器时形现件值随，晶变之故闸化改称管的变“，脉，半且动直波交直流”流流输整输，出流。
2
2U 2
R
1 cos
2
0.9 U2 R
1 cos
2
流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1 cos
2
流过晶闸管的电流有效值：
IVT
1
(
2U2 sin t)2 d(t) U2
2 R
2R
1 sin 2
（2-2）
初始条件：ωt=a ，id=0。求解式（2-2）
并将初始条件代入可得
L u
2
R
b)
b) VT处于导通状态
id
2U 2
sin(
R (t )
)e L
Z
2U2 sin( t )