可控整流电路1
21
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = α +θ
L释能完毕，id＝iL＝0 释能完毕， SCR关断，承受反压 SCR关断， 关断 u d＝ 0 • 关键 ： 电压过零时 SCR 维持 电压过零时SCR SCR维持 导通；电流过零时SCR SCR关断 导通；电流过零时SCR关断 出现负值， • ud出现负值，Ud较之阻性负 载有所减小 载有所减小
为避免U 太小， 为避免Ud太小，在负载两 并联续流二极管 端并联续流二极管 并假设L足够大， 并假设L足够大，iL连续
α
工作过程： 工作过程：
α
( α ，̟), SCR导通 导通， 反向截止， SCR导通，VDR反向截止，L储能 uVT＝0，ud＝u2 iVT＝id
27
单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
直流输出电压平均值为
1 π Ud = ∫α 2U 2 sin ωtd (ωt ) 2π 2U 2 1 + cosα (1 + cosα ) = 0.45U 2 Ud = 2π 2
VT的 移相范围为180° VT的a 移相范围为180° 相控整流 ： 通过控制触发 脉冲的相位， 脉冲的相位 ， 即可控制直流 输出电压大小
19
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
带感性负载的工作情况
• 假设：电感电流断续 断续 • 阻感负载的特点 特点：流过电 特点 感的电流不发生突变 电流不发生突变。 电流不发生突变
t ∈[0, ωt1 ]
i d＝ 0 SCR承受正压截止 SCR承受正压截止 u d＝ 0
20
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = ωt1
SCR触发导通 SCR触发导通 不能突变， id＝iL，不能突变，从0开始逐 渐增大 u d＝ u 2 储能， L储能，负载 电源
t =π
已经开始减小， id＝iL已经开始减小，但未降 SCR继续导通 至0，SCR继续导通 u d＝ u 2 电源， L释能 电源，负载
22
单相半波整流电路（感性负载） 1 单相半波整流电路（感性负载）
SCR处于通态时，如下方程成立： SCR处于通态时，如下方程成立： 处于通态时
d id L + Ri d = dt 2U 2 sin ω t
= α, id = 0，求解
R
L u2 R
2U 2 sin( ω t − ϕ ) Z
初始条件： 初始条件：ωt
28
与没有续流二极管时的情况比较： 与没有续流二极管时的情况比较：
u2正半周时两者工作情况一样
过零变负时， 导通， 当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零 。 此时为负的 u2 通过 VDR VT施加反压使其关断 施加反压使其关断， 向 VT 施加反压使其关断 ， L 储 存的能量保证了电流 id在 L-R回路中流通， VDR 回路中流通 ， 此过程通常 称为续流。 称为续流。 续流 续流期间 ud 为 0 ， ud 中不再出 现负的部分，因此U 现负的部分，因此Ud增大
•
不可控整流电路 不可控整流电路
直流整流电压和交流电源电压的比值固定
•
半控整流电路 半控整流电路
负载电压平均值可调、 负载电压平均值可调、极性不能改变
•
全控整流电路 全控整流电路
直流整流电压的平均值和极性可调
4
整流电路的分类
按电路结构分类
• •
桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 电路 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 电路
单相桥式全控整流电路
–带电阻负载的工作情况 带电阻负载的工作情况 –带阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况 –带反电动势负载时的工作情况 带反电动势负载时的工作情况
单相全波可控整流电路 单相桥式半控整流电路
7
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路 ★ 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况
晶闸管正常工作时的特性总结如下： 晶闸管正常工作时的特性总结如下： 承受反向电压时， 承受反向电压时，不论门极是否有触发电 晶闸管都不会导通。 流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的 承受正向电压时， 情况下晶闸管才能开通。 情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断， 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下 。
11
单相半波整流电路 (ωt1，π) (π,2π)
ωt=α时 当ωt=α时： SCR承受正压 加触发信号： 承受正压， SCR承受正压，加触发信号： SCR导通 SCR导通 副边回路） iT= id = i2（副边回路） ud=u2 id=ud/R=u2/R ωt=π时 ωt=π时： SCR两端电压为零 SCR两端电压为零 SCR关断 SCR关断 iT= id = i2 =0 π～ ωt = π～2π 时： SCR承受反压 承受反压阻断 SCR承受反压阻断
1. 2. 3. 4.
输出电压可调范围大， 输出电压可调范围大，脉动小 功率器件导电时间长， 功率器件导电时间长，承受正反向电压较低 变压器利用率高， 变压器利用率高， 交流电源功率因数高， 交流电源功率因数高，谐波电流小
6
几种典型的单相可控整流电路 单相半波可控整流电路
– –
带电阻负载的工作情况 电阻负载的工作情况 阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况
id = −
− ( ω t −α ) 2U 2 ωL sin( α − ϕ ) e + Z
Z = R 2 + (ωL) 2
ϕ = arctan
ωL
R
当 ωt = α +θ时，id = 0，代入式整理得
sin(α − ϕ )e
−
θ
tan ϕ
= sin(θ + α − ϕ )
23
负载阻抗角φ 触发角a 晶闸管导通角θ 负载阻抗角φ、触发角a、晶闸管导通角θ的关系 为定值， 正半周L 若φ为定值，α越大，在u2正半周L储能越 维持导电的能力就越弱， 少，维持导电的能力就越弱，θ越小 为定值， 电感量越大， 若 α 为定值，φ越大，电感量越大，则L贮 能越多， 能越多，θ越大 为定值， 负半周L 若α 为定值，φ越大，在u2负半周L维持晶 闸管导通的时间长， 闸管导通的时间长，ud中负的部分也越多 θ ，平均值Ud越小 −
sin( −ϕ)e α
tanϕ
= sin( +α −ϕ) θ
24
阻感性负载小结
电流较为平缓 电压平均值变小
25
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 阻感性负载工作情况 ★ 带续流二极管的阻感性负载工作情况
26
单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
可控整流电路（ 可控整流电路（1）
单相半波可控整流电路
第三章 整流电路
本课程重点内容之一(约三分之一) 本课程重点内容之一(约三分之一) 主要内容： 主要内容： 几种常用的可控整流电路的： 几种常用的可控整流电路的： 电路结构、工作原理，不同性质负载下电压电流 电路结构、工作原理， 波形，电量基本关系， 波形，电量基本关系，参数计算 要求：掌握各种电路特点和应用范围， 要求：掌握各种电路特点和应用范围，根据用电 设备要求正确设计可控整流电路及元件的参数 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 难点：不同性质负载对工况的影响 难点：
18
电感的能量平恒
电感所储存的磁场能量： 电感所储存的磁场能量：
1 W L ( t ) = Li 2 ( t ) 2
当电流绝对值增加时，电感元件储能增加， 当电流绝对值增加时，电感元件储能增加，元 绝对值增加时 件吸收电能转变为磁场能量； 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， 当电流绝对值减小时，电感元件储能减小，元 绝对值减小时 件将磁场能量释放出来转变成电能； 件将磁场能量释放出来转变成电能； 电感是一种储能元件， 电感是一种储能元件，并不将吸收的能量消耗 而是以磁场能量形式储存， 掉，而是以磁场能量形式储存，也不会释放出 多于吸收储存的能量－－－ －－－无源器件 多于吸收储存的能量－－－无源器件
按控制方式分类
•
•
相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 整流 SCR 路中） 路中） PWM整流 整流（ PWM整流（应用在全控器件作为整流器件 的电路中） 的电路中）
5
整流电路的一般结构
整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 基本技术要求
14
单相半波可控整流电路（阻性负载） 单相半波可控整流电路（阻性负载）
ud为脉动直流，只在u2正半 为脉动直流，
周出现， 周出现， --半波 半波整流 --半波整流 可控器件+交流输入为单相= 可控器件+交流输入为单相= 单相半波可控整流电路 半波可控 单相半波可控整流电路
ud 波形在一个电源周期中只
脉动1次 脉动1 --单脉波整流电路 --单脉波整流电路 单脉波
15
单相半波阻性整流小结
* SCR管触发导通，将交流 SCR管触发导通 管触发导通， 电变成脉动的直流电； 电变成脉动的直流电；
a) u1 T u2 VT uVT ud id R
* 改变α角，可以改变输 改变α 出电压电流波形和大小； 出电压电流波形和大小；
c)
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = α +θ
L释能完毕，id＝iL＝0 释能完毕， SCR关断，承受反压 SCR关断， 关断 u d＝ 0 • 关键 ： 电压过零时 SCR 维持 电压过零时SCR SCR维持 导通；电流过零时SCR SCR关断 导通；电流过零时SCR关断 出现负值， • ud出现负值，Ud较之阻性负 载有所减小 载有所减小
为避免U 太小， 为避免Ud太小，在负载两 并联续流二极管 端并联续流二极管 并假设L足够大， 并假设L足够大，iL连续
α
工作过程： 工作过程：
α
( α ，̟), SCR导通 导通， 反向截止， SCR导通，VDR反向截止，L储能 uVT＝0，ud＝u2 iVT＝id
27
单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
直流输出电压平均值为
1 π Ud = ∫α 2U 2 sin ωtd (ωt ) 2π 2U 2 1 + cosα (1 + cosα ) = 0.45U 2 Ud = 2π 2
VT的 移相范围为180° VT的a 移相范围为180° 相控整流 ： 通过控制触发 脉冲的相位， 脉冲的相位 ， 即可控制直流 输出电压大小
19
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
带感性负载的工作情况
• 假设：电感电流断续 断续 • 阻感负载的特点 特点：流过电 特点 感的电流不发生突变 电流不发生突变。 电流不发生突变
t ∈[0, ωt1 ]
i d＝ 0 SCR承受正压截止 SCR承受正压截止 u d＝ 0
20
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = ωt1
SCR触发导通 SCR触发导通 不能突变， id＝iL，不能突变，从0开始逐 渐增大 u d＝ u 2 储能， L储能，负载 电源
t =π
已经开始减小， id＝iL已经开始减小，但未降 SCR继续导通 至0，SCR继续导通 u d＝ u 2 电源， L释能 电源，负载
22
单相半波整流电路（感性负载） 1 单相半波整流电路（感性负载）
SCR处于通态时，如下方程成立： SCR处于通态时，如下方程成立： 处于通态时
d id L + Ri d = dt 2U 2 sin ω t
= α, id = 0，求解
R
L u2 R
2U 2 sin( ω t − ϕ ) Z
初始条件： 初始条件：ωt
28
与没有续流二极管时的情况比较： 与没有续流二极管时的情况比较：
u2正半周时两者工作情况一样
过零变负时， 导通， 当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零 。 此时为负的 u2 通过 VDR VT施加反压使其关断 施加反压使其关断， 向 VT 施加反压使其关断 ， L 储 存的能量保证了电流 id在 L-R回路中流通， VDR 回路中流通 ， 此过程通常 称为续流。 称为续流。 续流 续流期间 ud 为 0 ， ud 中不再出 现负的部分，因此U 现负的部分，因此Ud增大
•
不可控整流电路 不可控整流电路
直流整流电压和交流电源电压的比值固定
•
半控整流电路 半控整流电路
负载电压平均值可调、 负载电压平均值可调、极性不能改变
•
全控整流电路 全控整流电路
直流整流电压的平均值和极性可调
4
整流电路的分类
按电路结构分类
• •
桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 电路 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 电路
单相桥式全控整流电路
–带电阻负载的工作情况 带电阻负载的工作情况 –带阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况 –带反电动势负载时的工作情况 带反电动势负载时的工作情况
单相全波可控整流电路 单相桥式半控整流电路
7
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路 ★ 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况
晶闸管正常工作时的特性总结如下： 晶闸管正常工作时的特性总结如下： 承受反向电压时， 承受反向电压时，不论门极是否有触发电 晶闸管都不会导通。 流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的 承受正向电压时， 情况下晶闸管才能开通。 情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断， 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下 。
11
单相半波整流电路 (ωt1，π) (π,2π)
ωt=α时 当ωt=α时： SCR承受正压 加触发信号： 承受正压， SCR承受正压，加触发信号： SCR导通 SCR导通 副边回路） iT= id = i2（副边回路） ud=u2 id=ud/R=u2/R ωt=π时 ωt=π时： SCR两端电压为零 SCR两端电压为零 SCR关断 SCR关断 iT= id = i2 =0 π～ ωt = π～2π 时： SCR承受反压 承受反压阻断 SCR承受反压阻断
1. 2. 3. 4.
输出电压可调范围大， 输出电压可调范围大，脉动小 功率器件导电时间长， 功率器件导电时间长，承受正反向电压较低 变压器利用率高， 变压器利用率高， 交流电源功率因数高， 交流电源功率因数高，谐波电流小
6
几种典型的单相可控整流电路 单相半波可控整流电路
– –
带电阻负载的工作情况 电阻负载的工作情况 阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况
id = −
− ( ω t −α ) 2U 2 ωL sin( α − ϕ ) e + Z
Z = R 2 + (ωL) 2
ϕ = arctan
ωL
R
当 ωt = α +θ时，id = 0，代入式整理得
sin(α − ϕ )e
−
θ
tan ϕ
= sin(θ + α − ϕ )
23
负载阻抗角φ 触发角a 晶闸管导通角θ 负载阻抗角φ、触发角a、晶闸管导通角θ的关系 为定值， 正半周L 若φ为定值，α越大，在u2正半周L储能越 维持导电的能力就越弱， 少，维持导电的能力就越弱，θ越小 为定值， 电感量越大， 若 α 为定值，φ越大，电感量越大，则L贮 能越多， 能越多，θ越大 为定值， 负半周L 若α 为定值，φ越大，在u2负半周L维持晶 闸管导通的时间长， 闸管导通的时间长，ud中负的部分也越多 θ ，平均值Ud越小 −
sin( −ϕ)e α
tanϕ
= sin( +α −ϕ) θ
24
阻感性负载小结
电流较为平缓 电压平均值变小
25
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 阻感性负载工作情况 ★ 带续流二极管的阻感性负载工作情况
26
单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
可控整流电路（ 可控整流电路（1）
单相半波可控整流电路
第三章 整流电路
本课程重点内容之一(约三分之一) 本课程重点内容之一(约三分之一) 主要内容： 主要内容： 几种常用的可控整流电路的： 几种常用的可控整流电路的： 电路结构、工作原理，不同性质负载下电压电流 电路结构、工作原理， 波形，电量基本关系， 波形，电量基本关系，参数计算 要求：掌握各种电路特点和应用范围， 要求：掌握各种电路特点和应用范围，根据用电 设备要求正确设计可控整流电路及元件的参数 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 难点：不同性质负载对工况的影响 难点：
18
电感的能量平恒
电感所储存的磁场能量： 电感所储存的磁场能量：
1 W L ( t ) = Li 2 ( t ) 2
当电流绝对值增加时，电感元件储能增加， 当电流绝对值增加时，电感元件储能增加，元 绝对值增加时 件吸收电能转变为磁场能量； 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， 当电流绝对值减小时，电感元件储能减小，元 绝对值减小时 件将磁场能量释放出来转变成电能； 件将磁场能量释放出来转变成电能； 电感是一种储能元件， 电感是一种储能元件，并不将吸收的能量消耗 而是以磁场能量形式储存， 掉，而是以磁场能量形式储存，也不会释放出 多于吸收储存的能量－－－ －－－无源器件 多于吸收储存的能量－－－无源器件
按控制方式分类
•
•
相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 整流 SCR 路中） 路中） PWM整流 整流（ PWM整流（应用在全控器件作为整流器件 的电路中） 的电路中）
5
整流电路的一般结构
整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 基本技术要求
14
单相半波可控整流电路（阻性负载） 单相半波可控整流电路（阻性负载）
ud为脉动直流，只在u2正半 为脉动直流，
周出现， 周出现， --半波 半波整流 --半波整流 可控器件+交流输入为单相= 可控器件+交流输入为单相= 单相半波可控整流电路 半波可控 单相半波可控整流电路
ud 波形在一个电源周期中只
脉动1次 脉动1 --单脉波整流电路 --单脉波整流电路 单脉波
15
单相半波阻性整流小结
* SCR管触发导通，将交流 SCR管触发导通 管触发导通， 电变成脉动的直流电； 电变成脉动的直流电；
a) u1 T u2 VT uVT ud id R
* 改变α角，可以改变输 改变α 出电压电流波形和大小； 出电压电流波形和大小；
c)
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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1章第6节-三相桥式可控整流电路
三相桥式电路的优点
三相桥是应用最为广泛的整流电路 （较大功率时，如100kW，均使用）
对于每相二次电源，一个周期中， 既有正电流，也有负电流，不存在直 流磁化问题，提高了绕组利用率
1.6 三相桥式可控整流电路
1.6.1 共阴极接法与共阳极接法 1.6.2 三相全控桥式整流电路 1.6.3 三相半控桥式整流电路
1 2
uab uac
晶闸管触发顺序：1－ 2－3－4－5－6，相邻 600。 每一个晶闸管导通 1200，阻断2400。 变压器二次侧电流不 存在直流分量。 晶闸管承受的最大电 压为变压器二次侧线电 压峰值。
3 4
5 6
1 2
3 4
5
t t
ud
ubc uba uca ucbb c
ia
1
3
5 ud
uG
2
4
6
t
ud2
① ② ③④ ⑤ ⑥①
1 2
uab uac
R
O uG O ud
3 4
5 6
1 2
3 4
5
t t
ud
4
6
2
ubc uba uca ucb uab
0
uAK1
0
O
t
uAK1
讨论在自然换流点换流时 的工作过程
iVT1 O ia O
t t
3 4
5 6
1 2
3 4
5
t t
ud
ubc uba uca ucb uab
O
t
uAK1
iVT1 O ia O
t t
2）三相全控桥式整流电路工作原理
300
2）三相全控桥式整流电路工作原理
三相桥是应用最为广泛的整流电路 （较大功率时，如100kW，均使用）
对于每相二次电源，一个周期中， 既有正电流，也有负电流，不存在直 流磁化问题，提高了绕组利用率
1.6 三相桥式可控整流电路
1.6.1 共阴极接法与共阳极接法 1.6.2 三相全控桥式整流电路 1.6.3 三相半控桥式整流电路
1 2
uab uac
晶闸管触发顺序：1－ 2－3－4－5－6，相邻 600。 每一个晶闸管导通 1200，阻断2400。 变压器二次侧电流不 存在直流分量。 晶闸管承受的最大电 压为变压器二次侧线电 压峰值。
3 4
5 6
1 2
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5
t t
ud
ubc uba uca ucbb c
ia
1
3
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uG
2
4
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t
ud2
① ② ③④ ⑤ ⑥①
1 2
uab uac
R
O uG O ud
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1 2
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5
t t
ud
4
6
2
ubc uba uca ucb uab
0
uAK1
0
O
t
uAK1
讨论在自然换流点换流时 的工作过程
iVT1 O ia O
t t
3 4
5 6
1 2
3 4
5
t t
ud
ubc uba uca ucb uab
O
t
uAK1
iVT1 O ia O
t t
2）三相全控桥式整流电路工作原理
300
2）三相全控桥式整流电路工作原理
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。
三相半波可控整流电路性负载阻
1.三相半波可控整流电路（电阻性负载）1.1三相半波可控整流电路（电阻性负载）电路结构为了得到零线变压器二次侧接成星形得到零线，为了给三次谐波电流提供通路，减少高次谐波的影响，变压器一次绕组接成三角形，为△/Y接法。
三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起为共阴极接法。
如图1.du R1VT3VTd i2VTr T图1.三相半波可控整流电路原理图（电阻性负载）1.2三相半波可控整流电路工作原理（电阻性负载）1)在ωt1-ωt2区间，有Uu＞Uv，Uu＞Uw，U相电压最高，VT1承受正向电压，在ωt1时刻触发VT1导通，导通角θ=120°，输出电压Ud=Uu。
其他两个晶闸管承受反向电压而不能导通。
VT1通过的电流It1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等，可在负载电阻R两端测试。
2)在ωt2-ωt3区间，有Uv＞Uu，V相电压最高，VT2承受正向电压，在ωt2时刻触发VT2导通，Ud=Uv。
VT1两端电压Ut1=Uu-Uv=Uuv＜0，晶闸管VT1承受反向电压关断。
3）在ωt3-ωt4区间，有Uw＞Uv，W相电压最高，VT3承受正向电压，在ωt3时刻触发VT3导通，Ud=Uw。
VT2两端电压Ut2=Uv-Uw=Uvw＜0，晶闸管VT2承受反向电压关断。
在VT3导通期间VT1两端电压Ut1=Uu-Uw=Uuw＜0。
这样在一个周期内，VT1只导通120°，在其余240°时间承受反向电压而处于关断状态。
1.3三相半波可控整流电路仿真模型（电阻性负载）根据原理图用matalb软件画出正确的三相半波可控整流电路（电阻性负载）仿真电路图如图2所示：图2.三相半波可控整流电路仿真模型（电阻性负载）脉冲参数，振幅3V，周期0.02，占空比10%，时相延迟分别为（α+30）/360*0.02，（α+120+30）/360*0.02，（α+240+30）/360*0.02。
第1章 单相可控整流电路
第三章 可控整流电路
3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路
3.1 单相可控整流电路
整流电路：出现最早的电力电子电路，可将交流电变为直流电。 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路
和多相电路。 一 、 单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 （ Single Phase Half Wave Controlled
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id 波形相似。
②晶闸管的电压（uVT）：
当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2； 当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；
-
+
t
f)
O
t
uVT
g)
O
t
3.1 单相可控整流电路
(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正 向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸 管承受反压而关断。
（3）电流的计算:
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
A 晶闸管的平均电流
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
3.1 单相可控整流电路
u2正半波
ωt <α时 ： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,
ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0,
id=ud/R ,
直至ωt =π， id=0 ， VT关断。
3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路
3.1 单相可控整流电路
整流电路：出现最早的电力电子电路，可将交流电变为直流电。 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路
和多相电路。 一 、 单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 （ Single Phase Half Wave Controlled
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id 波形相似。
②晶闸管的电压（uVT）：
当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2； 当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；
-
+
t
f)
O
t
uVT
g)
O
t
3.1 单相可控整流电路
(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正 向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸 管承受反压而关断。
（3）电流的计算:
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
A 晶闸管的平均电流
u2
VT
uVT
id
ud R
u2
b) 0 t1 ug
c) 0 ud
d) 0
uVT
e) 0
2
t
t
t
t
3.1 单相可控整流电路
u2正半波
ωt <α时 ： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,
ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0,
id=ud/R ,
直至ωt =π， id=0 ， VT关断。
电力电子技术教学_整流电路PPT课件
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 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
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 相控电路的驱动控制
本章小结
引言
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早的一种，它 的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备。
Id Id
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，
w t u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和
w t VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3
上，此过程称为换相，亦称换流。
wt
图3-6 单相桥式全控整流电流带阻感负载时 的电路及波形
(3-4)
8/21
3.1.1 单相半波可控整流电路
√若为定值，a角大，q越小。 若a为定值，越大，q越大 ，且 平均值Ud越接近零。为解决上述矛 盾，在整流电路的负载两端并联一
个二极管，称为续流二极管，用 VDR表示。 ◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT 施加反压使其关断，L储存的能量保 证了电流id在L-R-VDR回路中流通， 此过程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波形接
a)
u2
b)
uOd
w t1
wt
c)
O
wt
id
d)
Id
O
wt
i VT
Id
e)
第3章 整流电路1 单相半波可控整流电路
本课程重点内容（45%） 主要内容
可控整流电路的电路结构、工作原理、分析方法 不同性质负载下，任意两点间的电压、电流波形 电量基本关系，计算有效值和平均值 掌握各种电路的特点和应用范围 设计可控整流电路及元件的参数
12:07
第3章 整流电路
2
整流电路简介
电能变换电路
ud
u2
o
ωt
2π 4π 6π 8π
uD
u2
ud
id ud Lo
ωt
R
id
o
ωt
12:07
第3章 整流电路
5
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波不可控整流电路
电路组成：整流变压器T、二极管D、负荷R或电感L
基本假设：晶闸管为理想器件，������2 =
D
D
T
uD
id
u1
u2
ud R
图3-2 带阻感负载的单相半波可控整流
12:07
第3章 整流电路
16
3.1.1 单相半波可控整流电路
+ –
带阻感负载的工作情况
工作原理
VT id
T
uVT
L
u1
u2
ud
R
工作状态2：π < ωt < ωt2时
u2
• u2 < 0，SCR承受反向电压
o ωt1 π
ωt2 2π
ωt
• 在π时刻，u2由正变负的过零点处，id 已经处于减小的过程中，但尚未降到
ωt
控制角
ug
• 导通角θ：在一个电源周期中，晶闸 o
ωt
管处于通态的电角度，称为导通角 ud
可控整流电路的电路结构、工作原理、分析方法 不同性质负载下，任意两点间的电压、电流波形 电量基本关系，计算有效值和平均值 掌握各种电路的特点和应用范围 设计可控整流电路及元件的参数
12:07
第3章 整流电路
2
整流电路简介
电能变换电路
ud
u2
o
ωt
2π 4π 6π 8π
uD
u2
ud
id ud Lo
ωt
R
id
o
ωt
12:07
第3章 整流电路
5
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波不可控整流电路
电路组成：整流变压器T、二极管D、负荷R或电感L
基本假设：晶闸管为理想器件，������2 =
D
D
T
uD
id
u1
u2
ud R
图3-2 带阻感负载的单相半波可控整流
12:07
第3章 整流电路
16
3.1.1 单相半波可控整流电路
+ –
带阻感负载的工作情况
工作原理
VT id
T
uVT
L
u1
u2
ud
R
工作状态2：π < ωt < ωt2时
u2
• u2 < 0，SCR承受反向电压
o ωt1 π
ωt2 2π
ωt
• 在π时刻，u2由正变负的过零点处，id 已经处于减小的过程中，但尚未降到
ωt
控制角
ug
• 导通角θ：在一个电源周期中，晶闸 o
ωt
管处于通态的电角度，称为导通角 ud
第一章 单相可控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路
2) 带阻感负载的工作情况
u2
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
b) 0 ug c) 0 ud
wt1
p
2 p
wt
wt
+
+
发生突变。
讨论负载阻抗角 j 、触发
d)
0 id e) 0 u
VT
a
wt
q
wt
角 a 、晶闸管导通角 θ 的
关系。
VT4并不关断。
i VT i VT u
2
O
d
u
w t
O id O
1,4
w t
Id
Id
Id Id Id
w t w t w t w t
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。
且存在直流成分的缺点，因此仅用于要求不高的小功 率场合。
（一）非正弦电路分析 从上面分析可见，整流电路输出的直流电压都是周期性
有直流成分的非正弦时间函数，不能像正弦量那样直接计算。 但是任何周期性函数都可依靠数学方法，用傅氏级数的形式 分解成一系列不同频率的正弦或余弦函数。
2.1.2 单相桥式全控整流电路
2.1.1 单相半波可控整流电路
(1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id 直流输出电压平均值Ud:
1 pp 2U 2 1 cosa 2U(1 cosa ) 0.45U 2 1 cos a U d 1 2U 2 sin wtd (wt ) U d p a 2U 2 sin wtd (wt ) 2p 2 (1 cos a ) 0.45U 2 2 2 a
实验1单相桥式可控整流电路工作原理仿真
实验1 单相桥式可控整流电路工作原理仿真一、实验目的加深对单相桥式可控整流电路工作原理的理解，学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK模块，搭建单相桥式可控整流电路模型，以及如何利用脉冲发生器来构建晶闸管的触发脉冲，并利用仿真模型，示波器和多路测量器分析单相桥式可控整流电路在不同触发延迟角α、不同性质负载下的电流、输出电压波形。
二、实验系统组成及工作原理单相桥式全控整流原理电路三、实验所需软、硬件设备及仪器（1）计算机（装有windows XP以上操作系统）；（2）MATLAB 6.1版本以上软件；四、实验内容单相桥式全控整流电路，电源电压为220V/50Hz，观察不同触发角（30=α°、90=α°）下阻性负载（Ω=2LR）与感性负载下（Ω=2LR，H01.0=L）时的输出电压、负载电流以及晶闸管的耐压波形等。
五、步骤及方法请详细写出仿真实验的步骤，并给出相应的模型、仿真结果及分析六、课后思考与总结（1）撰写仿真实验报告；（2）思考不同负载下的单相整流桥的工作原理，并仿真单相桥式半波可控电路，理解其（带续流二极管电路）在阻性和感性负载下的工作原理。
实验2 三相桥式可控整流电路工作原理仿真一、实验目的加深对三相桥式可控整流电路工作原理的理解，学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK 模块，搭建三相桥式可控整流电路模型，以及如何构建三相桥式驱动电路——6脉冲驱动发生器，并利用仿真模型，分析三相桥式整流电路在不同触发延迟角α、不同性质负载下的电流、输出电压波形，学会用Fourier 分析模块分析相电流的谐波情况。
二、实验系统组成及工作原理三相桥式全控整流原理电路三、实验所需软、硬件设备及仪器（1）计算机（装有windows XP 以上操作系统）； （2）MATLAB 6.1版本以上软件； 四、实验内容三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V ，整流变压器输出电压为100V （相电压），观察整流器在不同负载，不同触发延迟角时，整流电路输出电压、电流波形，测量整流输出电压平均值，并观察整流器交流侧电流波形和分析其主要次谐波。
第3章 整流电路3-1 单相全波可控整流电路
o
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2导通，两端电压为0
o ud
ωt
• 负 载：ud = –u2，id = Id
o
ωt
• 变压器：i1 = –nId
αθ i1
• 电 感：电感放电，感应电压为负
o
ωt
uVT1
• 晶闸管：uVT1 = 2u2，iVT1 = 0
o
ωt
• 晶闸管：uVT2 = 0，iVT2 = Id
12:18
第3章 整流电路
3
3.1.3 单相全波可控整流电路
带阻性负载时的工作情况
电路分析：寻找α = 0的位置
• VT1和VT2都不导通：VT1承受电压u2，VT2承受电压–u2
• VT1导通，VT2承受反压–2u2 • VT2导通，VT1承受反压2u2 • VT1和VT2同时导通？
u2
o
ωt
12:18
第3章 整流电路
18
思考题
计算题
如图所示，单相全波半控整流电路，变压器二次侧电压有效值U2
• 画出ud、i1和VT1的工作波形
• 求Ud、Id和α关系
u2
• 求晶闸管的移相范围 • 求晶闸管的额定电压和额定电流
o
ωt1 π
2π
ωt
α
ug
o
ωt
ud
i1 T
VT1
o
ωt
*
* u2
ωt1 π
2π
ωt
ug
– VT2阻断，承受正向电压–2u2
o ud
ωt
• 负 载：ud = u2，id = Id • 变压器：i1 = nId
o