23-4电容滤波的不可控整流电路和大功率可控整流电路
整流电路(ACDC变换)
1. 带电阻负载的工作情况
变压器T
起变换电压 隔离
交流输入为单相，直流输出电压波 形只在交流输入的正半周内出现， 故称为单相半波可控整流电路。
特点： 电压与电流成正比，两者波形相同
4
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。
21
单相全波与单相全控桥的区别 1. 单相全波中变压器结构较复杂，绕组及铁芯对铜、铁等材料
的消耗多。 2. 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
为 2 2U 2 ，是单相全控桥的2倍。
3. 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。
若将器件看作理想开关，则可 将电力电子电路简化为分段线性 电路，分段进行分析计算。
图2-2 带阻感负载单相半波可控整 流电路及波形
6
VT
VT
当VT处于通态时，如下方程成立：
L
L
u2
u2
L
did dt
Rid
2U2 sin t
（2-2）
R
R
初始条件：ωt= ，id=0。求解式
（2-2）并将初始条件代入可得
➢ 从上述（2）、（3）考虑，单相全波电路有利于在低输出电 压的场合应用。
22
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 单相全波全控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路
23
2.1.4 单相桥式半控整流电路
VT
2
VT 1
整流电路之不可控整流电路_图文
式中，ud(0)为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。 将u2代入并求解得： 而负载电流为：
于是
(3-38) (3-39) (3-40)
(3-41)
2-9
3.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路
则当wt=q时，VD1和VD4关断。将id(q)=0代入式 （3-41），得：
(342)
二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关 断后C放电结束时的ud相等，故有下式成立：
1) 电容滤波的不控整流电路其输出电压平均值不是一个定数，它将随着RC 的变化而变化。 电阻R减小(负载电流增大)或电容容量C减小→输出电压降低、电压波动加大。 2) 输出电压平均值的最大值是输出电压瞬时值的峰值，输出电压平均值的 最小值是该电路在电阻负载情况下的输出电压平均值。
输出电压平均值的最大值与最小值在不同电路形式下的值
的时刻“速度相等”恰好发生，则有
（3-50）
由上式可得
电流id 断续和连续的临界条件wRC=
在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，
分界点就是R= /wC。
通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重，因此在轻载时直流侧获得
的充电电流是断续的，重载时是连续的。
a
a
O
wt O
wt
id
id
2) 主要的数量关系
输出电压平均值
空载时，
。
重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。
在设计时根据负载的情况选择电容C值，使
,此
时输出电压为： Ud≈1.2 U2。
（3-46）
电流平均值
输出电流平均值IR为：
二极管电流iD平均值为：
电容滤波的三相不可控整流电路说课讲解
电容滤波的三相不可控整流电路2电容滤波的不可控整流电路在交-直-交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中，大都采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源，供后级的逆变器、斩波器等使用。
目前最长用的是单相桥式和三相桥式两种接法。
由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为二极管整流电路。
2.1 电容滤波的三相不可控整流电路在该电路中，当某一对二极管导通时，输出直流电压等于交流侧最大的一个，该线电压既向电容供电，也相负载供电。
当没有二极管导通时，由电容向负载放电。
1）直流电压与负载电阻额关系（只考虑稳态情况）0.1550.160.1650.170.1750.184004505005506000.1550.160.1650.170.1750.1840045050055060010Ω0.1550.160.1650.170.1750.184004505005506001Ω0.1550.160.1650.170.1750.180.1Ω分析仿真波形：1）空载时，输出的直流电压波形近似为直线，负载越大电压的纹波越严重；随着电阻的减小，电压的平均值越来越小，且负载为0.1Ω与1Ω时的输出电压波形都成为线电压的包络线。
2）电流波形和负载的关系（只考虑稳态时） -500500负载10Ω时a 相交流电流和直流电流00.010.020.030.040.050.060100200300-10001000负载1.67Ω时a 相交流电流和直流电流0.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550200400600-20002000负载0.5Ω时a 相交流电流和直流电流00.010.020.030.040.050.06050010001500分析仿真结果：随着负载的增大，直流侧的电流不断增大，且直流侧电流的起伏不断增大，纹波增加，负载为1.67Ω时，直流侧电流为断续和连续的临界状态；同时a 相电流也不断增大，并更接近正弦。
《电力电子技术》课程教学大纲
电力电子技术课程教学大纲（POWERE1ECTRONIC）总学时数：40其中:实验学时数：0课外学时数：0学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化专业的基础课程，它的任务是使学生掌握各类电力电子器件的工作原理，特性和主要参数及其各类变流装置发生的电磁过程，基本原理，控制方法，设计计算，实验技能以及它们的技术经济指标。
以便学生毕业后具有进一步掌握各种变流装置的能力，并为后续课“电力拖动与运动控制系统”打好基础。
二、课程教学的基本要求（一）掌握电力电子器件（主要为晶闸管，电力晶体管，可关断晶闸管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管）的工作原理，特性和主要参数（含驱动、缓冲和保护电路）。
（二）熟练掌握单相，三相整流电路和有源逆变电路的基本原理，波形分析和各种负载对电路运行的影响，并能对上述电路进行初步的设计计算（包括触发电路与保护环节）。
（三）3.了解无源逆变、直流斩波、交流调压和交-交变频电路的工作原理，了解并掌握PWM控制技术及PW型逆变电路的基本原理和控制方法。
（四）初步了解软开关技术的基本概念和常用的组合变流电路的主要形式。
（五）初步了解电力电子学科的发展趋势。
（六）掌握基本变流装置的调试实验方法。
三、课程的教学内容、重点和难点绪论基本内容：电力电子技术的基本概念和内涵，电力电子技术发展历程，电力电子技术应用领域，本课程在国民经济中的作用意义，本课程的特点和学习方法。
基本要求：使学生了解电力电子技术的基本概念和内涵，了解本课程的重要性，认识到他所学的内容仅是电力电子学科中的最基本的内容,而本学科还有很多重要的课题有待去学习，去解决。
第一章电力电子器件一、电力电子器件概述基本内容：电力电子器件的概念和特征；电力电子系统的构成；电力电子器件的分类。
基本要求：1、了解电力电子器件的基本概念、主要特征以及主要类型；2、了解应用电力电子器件构成的系统的主要组成部分及各部分功能。
电力电子技术知到章节答案智慧树2023年中国石油大学(华东)
电力电子技术知到章节测试答案智慧树2023年最新中国石油大学（华东）绪论单元测试1.电力电子技术是对电能进行（）的技术。
参考答案:变换和控制2.下列哪些选项可以应用到电力电子技术?参考答案:电力系统;通信系统;一般工业;交通运输3.将直流电能转换为另一种直流电能供给负载的变流器是( )参考答案:DC/DC变换器4.电力电子技术已经是一门非常成熟的课程，不再需要大的发展。
参考答案:错5.电力电子技术主要包括（）和（）两部分内容。
参考答案:半导体制造技术;变流技术第一章测试1.下列电力电子器件中，不存在电导调制效应的是（）参考答案:Power MOSFET2.下列对晶闸管特性的叙述中，错误的是（）参考答案:晶闸管具有双向导电性3.双向晶闸管的额定电流是以（）定义的参考答案:有效值4.GTO的额定电流是以（）定义的参考答案:最大值5.电力电子器件（Power MOSFET,GTO,IGBT,GTR）中，电流容量最大的是（），开关频率最高的是（）参考答案:GTO, Power MOSFET6.晶闸管刚由断态进入通态，去掉门极信号，仍能维持导通所需的小阳极电流称为（）参考答案:擎住电流7.晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为（）参考答案:导通角8.门极可关断晶闸管（GTO）和电力晶体管（GTR）均属于（）型器件参考答案:全控9.二极管和晶闸管都是属于半控器件参考答案:错10.维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的阳极电流大于能保持晶闸管导通的最小电流参考答案:对第二章测试1.单相桥式全控整流电路需要用到的开关器件个数是（）参考答案:42.单相桥式全控整流电路晶闸管承受的最大反压是（）参考答案:141.4V3.单相半波可控整流电路中电阻性负载，则a角的移相范围是（）参考答案:180度4.单相全波整流电路中晶闸管承受的最大电压是（）参考答案:622V5.单相半波可控整流电路中，阻感性负载，若a为定值，φ越大，则导通角θ（）参考答案:越大6.单相全波电路有利于在（）的场合应用参考答案:低输出电压7.单相桥式整流电路中带大电感负载加续流二极管可有效防止故障失控现象。
整流电路波形总结(1)
1、单相半波可控整流电路——阻性负载，触发角2、单相半波可控整流电路——阻感负载，触发角3、单相半波可控整流电路——阻感负载有续流二极管，触发角4、单相桥式全控整流电路——纯阻性负载，触发角5、单相桥式全控整流电路——带反电动势负载，触发角6、单相桥式全控整流电路——阻感性负载，触发角7、单相全波可控整流电路(单相双半波可控整流电路）——阻性负载，触发角8、单相桥式半控整流电路——阻性负载，触发角9、单相桥式半控整流电路——阻感负载，有续流二极管，触发角10、单相桥式半控整流电路另一种接法1、三相半波可控整流电路——纯阻性负载R 1）纯电阻负载，触发角为0度2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角大于30度电流断续，以60度为例2、三相半波可控整流电路——阻感负载1）阻感负载，触发角60度（当触发角时，整流电压波形与纯阻性负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续）。
3、三相桥式全控整流电路1）纯电阻负载，触发角0度纯阻性负载，0度触发角时晶闸管工作情况2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角60度4）纯阻性负载，触发角90度5）阻感负载，触发角0度6）阻感负载，触发角30度7）阻感负载，触发角90度4、考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算5、电容滤波的不可控整流电路（单相桥式整流电路）6、感容滤波的二极管整流电路7、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路触发角为0度时，两组整流电压电流波形平衡电抗器作用下输出电压的波形和电抗器上的电压波形平衡电抗器作用下，两个晶闸管同时导通的情况当触发角为30度、60度、90度时，双反星形电路的输出电压波形8、多重化整流电路（并联多重联结的12脉波整流电路）9、移相30度串联2重联结电路移相30度串联2重联结电路电流波形三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形 u ab u ac u bc u ba u cau cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u a u b u c u a u b u c u a u b u c u a u b u 2u d ωtO ωtO β =π4β =π3β =π6β =π4β =π3β =π6ωt 1ωt 3ωt 2。
电力电子技术第3章-整流电路课件
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
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2，亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单，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。为使变压器铁芯不饱和，需增 大铁芯截面积，增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点，一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续，晶
闸管每次导通180，这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同，ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
电力电子技术复习习题解析华北电力大学
第一章电力电子器件一、本章主要内容及重点与难点【主要内容】本章主要讨论电力电子器件的分类以及典型电力电子器件的结构、电气符号、工作原理、基本特性与主要参数。
在学习过程中，主要应掌握以下内容：1．电力电子器件的概念与特征；2. 电力电子器件的分类；3. 电力二极管的工作原理、基本特性与主要参数；4. 晶闸管（SCR）的工作原理、基本特性与主要参数；5. 几种典型全控型电力电子器件（GTO；GTR；PowerMOSFET；IGBT）的工作原理、基本特性与主要参数；6. 上述全控型电力电子器件的性能比较。
【重点与难点】本章重点在于半控型器件——晶闸管，要重点掌握晶闸管的的结构、电气符号、开关规律、静态特性以及主要参数。
（重点应该再加上MOS和IGBT，因为这2种器件应用应用很广很重要。
）本章难点在于晶闸管额定电流、额定电压的定义以及实际使用中如何选择晶闸管的参数。
二、典型习题解析例1-1 下列对晶闸管特性的叙述中，正确的是（）。
A 晶闸管属于电流驱动双极型器件 C 晶闸管触发导通后，门极就失去了控制作用B 晶闸管具有单向导电性 D 晶闸管的擎住电流大于维持电流【答案】A、B、C、D【解析】本题主要考察对晶闸管特性的熟悉程度，四个选项的描述均正确。
A选项考察晶闸管的分类；B选项考察半导体器件的特点；C选项考察晶闸管的开关特性；D选项考察晶闸管的主要参数例1-2 双向晶闸管的额定电流是以（）定义的；GTO的额定电流是以（）定义的。
A 平均值B 有效值C 最大值D 瞬时值【答案】B，C【解析】本题主要考察双向晶闸管与GTO额定电流的定义，双向晶闸管的正向伏安特性与反向伏安特性相同，用于交流电路中，其额定电流是以有效值定义的。
GTO的阳极电流如过大，可能会出现无法由门极控制关断的情况，因此其额定电流是以最大可关断阳极电流定义的。
例1-3 下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（）。
A GTOB GTRC PowerMOSFETD IGBT【答案】A、B、D【解析】本题主要考察对电导调制效应的理解，电导调制效应仅在双极型器件中起作用，单极型器件仅有一种载流子参与导电，因此不存在电导调制效应。
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2.3 带电容滤波的二极管整流电路
小
结
重点：1）带电容滤波的二极管整流电路的输出 电压范围； 2）该电路的RC经验取值范围以及对应 的输出电压；
2.4
大功率可控整流电路
2.4.1 带平衡电抗器的双反星形 可控 整流电路
2.4.2 多重化整流电路
2.4
大功率可控整流电路· 引言
采用大功率器件、器件串并联、整流电路串并联
id VD 1 i2 u1 u2 VD 2 VD 3 iC ud + i ,ud iR C R 0 i ud
q
p
2p
wt
VD 4
d
b)
a)
图2-24 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 a) 电路 b) 波形
2.3.1电容滤波的单相不可控整流电路
导通角θ的确定：
i ,ud i ud
0
q
p
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，简称双反星型电路。
多重化整流电路的特点：
好学力行
第2章 整流电路 内容提要
单相整流电路 三相整流电路 电容滤波的不可控整流电路 大功率可控整流电路 有源逆变电路 整流电路的谐波及功率因数 晶闸管-直流电动机系统 相控电路的驱动电路 PWM整流电路
明德任责
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时 是连续的， 分界点就是R= 3/wC。
2.3.2电容滤波的三相不可控整流电路
在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时 是连续的，分界点就是R= 3 /wC。 a O id O a) a wt O id wt O b)
wt
wt
图2-29 电容滤波的三相桥式整流电路当wRC等于和小于 3 时的电流波形 a）wRC= 3 b）wRC< 3
图2-27 感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 a） 电路图 b）波形
2.3.1电容滤波的单相不可控整流电路
i ,u
d
u i
d
感容滤波的二极 管整流电路:
0
q
p
2p
wt
d
b)
i2,u2,ud u 2 i2
ud
d
0
q
p
wt
a)
b)
2.3.2电容滤波的三相不可控整流电路 1） 基本原理
某一对二极管导通时，输出电压等于交流侧线电压中最 大的一个，该线电压既向电容供电，也向负载供电。 当没有二极管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规 律下降。
du ( w t) d /d
1 2p 2p wRC [wt -( 3 -d )] d 6U 2sin e 3 d (wt)
d[ 6U 2sin( wt + q )] d (wt ) 2p wt +d =
（2-50）
wt +d =
2p 3
由上式可得
3
电流id 断续和连续的临界条件wRC= 3 3
2.3.2电容滤波的三相不可控整流电路
考虑实际电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击 电流而串联的电感时的工作情况： 电流波形的前沿平缓了许多，有利于电路的正常 工作。 随着负载的加重，电流波形与电阻负载时 的交流侧电流波形逐渐接近。
图2-32 考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形 a的交流侧电流波形
2p
wt
d
b)
u2过了峰值之后， u2和电容电压uC 都开始下降。 VD1和 VD4的关断时刻，从物理意义上讲，就是 两个电压下降速度相等的时刻。
du ( w t) 2 /d
du ( w t)P d /d
2.3.1电容滤波的单相不可控整流电路 2) 主要的数量关系
输出电压平均值
U d 2U 2 。 空载时， 重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载 时的特性。 在设计时根据负载的情况选择电容C值， 使 RC (3 ~ 5)T / 2 , 此时输出电压为： Ud≈1.2 U2。
2.3.2电容滤波的三相不可控整流电路 2) 主要数量关系
（1）输出电压平均值 Ud在（2.34U2 ~2.45U2）之间变化 （2）电流平均值 输出电流平均值IR为： IR = Ud /R 与单相电路情况一样，电容电流iC平均值为零， 因此： Id =IR 二极管电流平均值为Id的1/3，即： ID = Id / 3=IR/ 3 （3）二极管承受的电压 二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值，为 6U 2
ud u ab u uac d ia
d
0 q
p 3
p
wt
id
O a) b)
wt
图2-28 电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形
2.3.2电容滤波的三相不可控整流电路
由 “电压下降速度相等”的原则，可以确定临界条件。 假设在wt+d =2p/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有
du ( w t) ab/ d
2.3.1电容滤波的单相不可控整流电路
常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及 的微机、电视机等家电产品中。
1） 工作原理及波形分析
在u2正半周过零点至wt=0期间，因u2<ud，故二极管 均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。 至wt=0之后，u2将要超过ud，使得VD1和VD4开通， ud=u2，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。
河南理工大学
2.3 电容滤波的不可控整流电路
2.3.1 电容滤波的单相不可控整流电路 2.3.2 电容滤波的三相不可控整流电路
图5 -1 电 容 滤 波 的 单 相 桥 式 不 可 控 整 流 电 路 及 其 工 作 波 形
2.3 电容滤波的不可控整流电路
在交 — 直 — 交变频器、不间断电源、开关电源等 应用场合中，大量应用。由不可控整流电路提供 直流电源，供后级的逆变器和斩波器等使用。 最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也 称这类电路为二极管整流电路。
电流平均值
输出电流平均值IR为： 二极管电流iD平均值为：
IR = Ud /R Id =IR ID = Id / 2=IR/ 2
二极管承受的电压
2U 2
2.3.1电容滤波的单相不可控整流电路 感容滤波的二极管整流电路
实际应用为此情况，但分析复杂。 ud波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，这 对于电路的工作是有利的。