第3章整流电路(3波形图)
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整流电路3波形图
ud1
ua
ub
uc
ua
ub
O
wt
ud2
ud
u ab
u ac
u bc
u ba
u ca
u cb
u ab
u acLeabharlann u bcu baO
wt
id
O
wt
i VT 1
O
wt
ia
O
wt
图3-22 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90时的波形
3.2.2 三相桥式全控整流电路
uud21 a = 0° u a
ub
uc
O wt1
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
u ab u ac
u bc u ba
u ca
u cb
u ab u ac
O
wt
id
O
wt
ia
O
wt
图3-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=30时的波形
3.2.2 三相桥式全控整流电路
a = 90° u d1
ub
uc
ua
O
wt1
wt
u d2 ud
u ab
ⅠⅡ
u ac
u bc
Ⅲ
Ⅳ
u ba
u ca
Ⅴ
Ⅵ
u cb
u ab
u ac
O
uVT 1
u ac
wt u ac
O
wt
u ab
图3-25 三相桥式整流电路带阻感负载，a=90时的波形
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
u2
ua
ub
uc
O wt1
wt
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
电力电子技术课件-第3章 整流电路
Rid
2U2 sinwt
(3-2)
b)
图3-3 b) VT处于导通状态
在VT导通时刻，有wt=a，id=0，这是式（3-2）的初 始条件。求解式（3-2）并将初始条件代入可得
id
2U 2
sin(a
R (wta )
)e wL
Z
2U2 sin(wt ) (3-3)
Z
式中，Z
R2
(wL)2，
u
d
变且波形近似为一条水平线。
O i
d
iO
VT 1,4
I
d
wt
☞u2过零变负时，由于电感
I
d
的作用VT1、VT4仍有电流id，并
w t 不关断。
i
O
VT
2,3
I
d
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和
O i
2
I
d
w t VT3，VT2和VT3导通，VT1和
O
I
u
d
VT 1,4
w t VT4承受反压关断，流过VT1和
二. 阻感负载
3、基本数量关系
√流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT分别为：
I dT
p a 2p
Id
(3-5)
IT
1
2p
p a
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p
Id
(3-6)
√续流二极管的电流平均p 值 aIdDR和有效值IDR分别为
I dDR 2p I d
(3-7)
I DR
1
2p
2p a p
pa R
R
1 sin 2a p a
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 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。
电力电子技术整流波形图
T的二次侧电流i2正负各180的矩形波,其 相位由a角决定,有效值I2=Id。
第三页，共14页。
3） 带反电动势(fǎn diàn dònɡ shì三)负相半波(bàn bō)可控
载
整流电路
1)电阻负载
ud E
Oa q d
wt
id Id
O
wt
b)
负载为直流电动机时，如果出现 电流断续，则电动机的机械特性 (tèxìng)将很软。为了克服此缺 点，在主电路中直流输出侧串联 一个平波电抗器。
时相同
u
u
a
ub
u c
d
O a
wt
ia
O
wt i
b
O
wt
i c
O
wt
id
O
wt
O
u
wt
ac
a =60
三相桥式全控整流电路
第六页，共14页。
三相桥式全控整流
(电zh阻ěn(gdilàinúz)ǔ电)负路载
a=0
uud21 a= 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2
uu2dL
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ubc
发信号
uud21 a = 0°ua
ub
uc
uud21 a = 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1
1
1
wt
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1 1 1′
1 1′
o
uG2
2
ωt
o
ωt
2
uG2
2 2′
2 2′
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
第3章三相可控整流电路
a>30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此 时有：
U d
1
2
3
a 6
2U 2
sin
wtd (wt )
32
2
U2
1
cos(
6
a )
0.6751
cos(
6
a )
(3-2)
3.1 三相半波可控整流电路
Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。
1.2 1.17
0.8
Ud/U2
0.4
1
3
2
0 30 60 90 120 150 a/(°)
图3-4 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1－电阻负载 2－电感负载 3－电阻电感负载
3.1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为
Id
Ud R
（3-3）
晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，
即
URM 2 3U2 6U2 2.45U2 （3-4）
晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值，即
U FM 2U 2
（3-5）
3.1 三相半波可控整流电路
2）阻感负载
特点：阻感负载，L值很大， u
u
a
u
u
b
c
id波形基本平直。
d
a≤30时：整流电压波形与 O a
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路 工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流 波形均相同。
仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：
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d
O
w t
图3-38 双反星形电路，a =0时两组整流电压、电流波形
a = 30° ua
ub
uc
O u d2 ud
wt1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc Ⅳ u ba Ⅴ u ca Ⅵ u cb u ab u ac
wt
O
wt
id O ia O
wt wt
图3-24 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=30时的波形
3.2.2 三相桥式全控整流电路
u d1
a = 90°
wt
ud
uab
uac
O
wt
iVD1 O i2a O
Id
wt
Id
wt
图3-27 ud、iVD1和i2a的波形
3.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
ud1 u
a
u
b
u
c
O ia 1 I 2
d
w t
1 I 6 u
' c
d
O ud2
u
' a
u
' b
u
' c
w t
O i a' 1 I 2
d
w t
1 I 6
a = 0° u a wt 1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc
ub
uc
O
u d2 u 2L ud
wt
Ⅳ u ba Ⅴ u ca
Ⅵ u cb u ab u ac
O
wt
id O i VT
1
wt wt
图3-23 三相桥式全控整流电路带阻感负载a=0时的波形
O
3.2.2 三相桥式全控整流电路
u d1
ub
uc
ua
O u d2 ud
wt1
u Ⅰ u ac Ⅱ u bc Ⅲ u ba Ⅳ u ca Ⅴ u cb Ⅵ u ab u
wt
ab
ac
O
wt
u VT
1
u
ac
u
ac
O u
ab
wt
图3-25 三相桥式整流电路带阻感负载，a=90时的波形
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
u2 ua ub uc O wt1 Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ ubc Ⅳ uba Ⅴ uca Ⅵ ucb
3.2.2 三相桥式全控整流电路
ud1 ua ub uc ua ub
O
ud2
wt
u
ab
ud
u
ac
u
bc
u
ba
u
ca
u
cb
u
ab
u
ac
u
bc
u
ba
O
wt
id O
1
i VT
wt
O ia O
wt
wt
图3-22 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90时的波形
3.2.2 三相桥式全控整流电路
u2 u d1
3.2.2 三相桥式全控整流电路
u
d1
a = 30° u a
ub
uc
O u
d2
wt1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc u Ⅳ
ba
wt
Ⅴ u ca Ⅵ u cb u uudBiblioteka abacO
wt
u
VT
1
u
ab
u
ac
u
bc
u
ba
u
ca
u
cb
u
ab
u
ac
O
wt
ia O
u
ab
u
ac
wt
图3-20 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=30时的波形
3.2.2 三相桥式全控整流电路
u d1
a = 60° u w t1
a
ub
uc
O u d2 ud u ab Ⅰ u ac Ⅱ u bc Ⅲ u ba Ⅳ u ca Ⅴ u cb Ⅵ u ab u ac
wt
O
wt
uVT
1
u ac
u ac
O
wt
u ab
图3-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=60时的波形