电力电子技术中的整流电路结构及特点分析
电力电子技术——单相整流电路
• 变压器起变换 电压和隔离的 作用，其一次 侧和二次侧电 压瞬时值分别 用 u1 和 u2 表 示 ， 有效值分别用 U1和U2表示。
Goback
• 原理分析：
➢ 在u2正半周，VT承受正向阳极电压，wt1时刻给VT门极
加触发脉冲。
➢ 在t1刻之前，SCR处于正向阻断状态，电路中无电流， 负载电阻两端电压为零，u2全部施加于VT两端。
习题： 2-1，2
转波形
§2.2 单相桥式全控整流电路
Single Phase Bridge Controlled Rectifier
1. 电阻性负载
• 在u2正半周，ua>ub ，若4只管均未触发导通，则 输 出 id=0 ， ud=0 ， VT1 、 VT4 承 受 正 向 电 压 ， 各 承受u2 的一半。
➢ uR随着id而变化，当 uR=u2时did/dt=0， id到达峰值 u2/Rd（ L中贮能达最大）。
➢ u2由正变负过零，力图使SCR关断，但L的自感电 势总是反抗其电流的减小，使SCR延续导通。L大
则延续时间长。
转波形
Goback
➢在u2过零点处，id尚处于减小的过程中，能量尚在释 放。 u2=0，但SCR仍正偏，因为did/dt<0，下正上负 的自感电势使SCR正偏而继续导通。此自感电势的极 性表明，L往外供出能量，一方面供给电阻消耗，另 一方面供给变压器副边吸收能量，反送给交流电源。
R2
I T
1 (a
2U 2
sin
wt)2
d(wt)
U 2
2 R
2R
1 sin 2a a
2
• 变压器副边电流有效值I2与输出电流有效值相等：
II 2
三相全波可控整流电路的特点
三相全波可控整流电路的特点一、引言在电力电子技术和交流调速控制系统中，可控整流电路扮演着至关重要的角色。
其中，三相全波可控整流电路因其独特的性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文将对三相全波可控整流电路的特点进行深入探讨。
二、电路结构与工作原理三相全波可控整流电路通常由三相交流电源、整流变压器、可控整流器以及负载组成。
在电路中，三相交流电源通过整流变压器将电能传递给可控整流器，可控整流器根据控制信号调节输出电压的波形和相位。
最终，电能通过负载进行输出。
工作原理方面，三相全波可控整流电路在工作时，通过控制可控硅整流管的触发角来调节输出电压的大小。
当触发角增大时，输出电压减小；反之，当触发角减小时，输出电压增大。
此外，通过改变触发脉冲的相位，还可以调节输出电压的相位。
三、电路特点1.输出波形稳定：三相全波可控整流电路的输出波形较为稳定，且不受电网电压波动的影响。
这主要得益于其采用全波整流方式，能够充分利用电网的有效值，降低电压波动对输出波形的影响。
2.高功率因数：由于可控整流电路可以工作在整流状态或逆变状态，因此可以根据负载需求进行灵活调节。
在适当的控制策略下，可以使电路的功率因数接近于1，从而提高电网的利用率。
3.适用范围广：三相全波可控整流电路既适用于一般工业领域的交流电机驱动、电解和电镀等领域，也可用于可再生能源领域的风力发电、光伏发电等。
4.易于实现多重化控制：通过在电路中加入多重化滤波器或采用多桥臂可控整流器等方式，可以实现减小输出电压谐波含量的目的，进一步提高电路的可靠性。
5.易于数字化控制：随着数字信号处理技术的发展，可以通过数字化技术对三相全波可控整流电路进行精确控制，从而实现高效、高精度的交流调速控制。
四、与单相可控整流电路的比较与单相可控整流电路相比，三相全波可控整流电路具有以下优势：1.输出电压更高：由于采用三相交流电源，三相全波可控整流电路的输出电压相对较高，能够满足大功率负载的需求。
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
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。
电力电子技术整流电路总结
电力电子技术整流电路总结篇一：电力电子技术常见的整流电路特点总结电力电子技术常见的整流电路特点总结篇二：电力电子技术重要公式总结单相半波可控整流带电阻负载的工作情况：au1iRdbcde电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。
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。
直流输出电压平均值：1Ud????2U21?cos?2U2sin?td(?t)?(1?cos?)?0.45U22?2(3-1)VT的a移相范围为180?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。
带阻感负载的工作情况：bcdef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。
续流二极管数量关系：idVT????id2?（3-5）（3-6）（3-7）iVT?idVdR?????id(?t)?2?id?2d????id2?12?iVdR???2??????id(?t)?id（3-8）2?2dabcdifgV单相半波可控整流电路的特点：1．VT的a移相范围为180?。
2.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。
3.实际上很少应用此种电路。
4.分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况:bucdV图3-5单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形数量关系：1?22U21?cos?1?cos?Ud??2U(:电力电子技术整流电路总结)2sin?td(?t)??0.9U2???22a角的移相范围为180?。
向负载输出的平均电流值为：（3-9）Ud22U21?cos?U21?cos?id???0.9R?R2R2流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：(3-11)idVT1U21?cos??id?0.452R2（3-10）流过晶闸管的电流有效值：iVT1?2???1?(2U2U1???sin?t)2d(?t)?2sin2??R?2R2?（3-12）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：2U2U22?1???。
电力电子技术-相控整流电路
2-16
基本数量关系 基本数量关系 • 直流输出电压平均值Ud为 直流输出电压平均值U
1 α +θ Ud = 2U 2 sin ωtd (ωt ) ∫α 2π
•
从Ud的波形可以看出，由于电感负载的 的波形可以看出， 存在， 存在，电源电压由正到负过零点也不会 关断，输出电压出现了负值波形， 关断，输出电压出现了负值波形，输出 电压和电流的平均值减小； 电压和电流的平均值减小；当带大电感 负载时，输出电压正负面积趋于相等， 负载时，输出电压正负面积趋于相等， 输出电压平均值趋于零， 也很小。 输出电压平均值趋于零，则id也很小。
U m = 2U 2
2-22
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的特点
VT的α 移相范围为 的 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 简单， 输出脉动大， 分量，造成变压器铁芯直流磁化。 铁芯直流磁化 分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 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。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
单相半波可控整流 电路 单相桥式全控整流 电路 单相桥式半控整流 电路
工作原理 基本数量 关系
单相桥式可控整流 电路
单相全波可控整流 电路
知识准备： 知识准备：
触发延迟角： 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, 表示,也称触发角或控制角。 触发脉冲止的电角度,用α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， 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 。 移相： 的大小， 移相：改变控制角α的大小，即改变触发脉冲电压出现 的相位，称为移相。 的相位，称为移相。 移相控制：通过移相可以控制输出整流电压的大小， 移相控制：通过移相可以控制输出整流电压的大小，所 以把通过改变控制角调节输出整流电压的方式称为移相 控制。 控制。
电力电子技术-脉冲整流电路
T1
I N LN
D1
A
uN
us
T2
T3
D3
L2
B
T4
C2
D2
D4
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
+
Cd u d
-
• 单相电压型脉冲变流器主电路结构（GTO）
一、主要方程式及相量图
1、相量方程
假定电网电压是纯正弦电压，对于基波分 量，在忽略线路电阻的条件下
•
•
•
U U I N
s1 jNLN N1
负 载
图7.27 用IGBT实现的三相电流型PWM整流器
章内容
7.1 脉冲变流器的原理及分类 7.2 电压型脉冲变流器 7.3 电流型脉冲变流器
7.4 电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
7.5 脉冲变流器的应用
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
• 相同之处：
➢ 两者的交流侧输出特性基本相同； ➢ 都能 实现四象限运行； ➢ 与晶闸管相控整流电路相比都能 提高功率因数； ➢ 都能减少谐波，减少对电网的污染 。
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较（续）
• 不同之处：
电压型
电流型
(1) Id方向可变，Ud方向不 可变；
(1) Id方向不可变，Ud方向 可变；
7 . 5 脉冲变流器的应用（续）
• 在电力机车上 的应用
L N T1
u
us
T2
D1 T3 A
D3 L2
B
D2
T4 D4 C2
Id
+
Cd Ud
-
图7.29 GTO实现的电压型脉冲整流器主电路
电力电子(整流、逆变)
特点：负载电流断续，晶闸管导 通角小于120 。
电力电子技术
2-16
电力电子技术
2-2
1 单相可控整流电路
1.1 单相半波可控整流电路 1.2 单相桥式全控整流电路 1.3 单相全波可控整流电路 1.4 单相桥式半控整流电路
电力电子技术
2-3
1.1单相半波可控整流电路
(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
1）带电阻负载的工作情况
1
Ud 2
2U2 sin td(t)
2U
2
2
(1
cos
)
0.45U
2
1
cos
2
负载电流平均值
Id
Ud R
晶闸管电流平均值 负载电流有效值
I dT
Id
Ud R
I
1
(
2U 2 sin t)2 d (t) U 2
1 sin 2
VD2
VD4
如此即成为单相桥式半控 整流电路。
(DT1,VD4), (DT1,VD2),
(DT3,VD2), (DT3,VD4), 半控电路输出电压与全 控电路在电阻负载时的 工作情况相同。
单相桥式半控整流电路，无续流二极管，
阻感负载时的电路及波形
d
电力电子技术
2-11
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。
假设电路已工作于稳态，id的 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。
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电力电子技术中的整流电路结构及特点分析
电力电子技术是20世纪后半叶发展起来的对电能进行变换和控制的技术。
它已成为电气工程及其自动化专业重要的一门专业基础课。
面对大学课程的增加、专业课程教学学时的减少，改革教学内容、方法、手段与实验教学条件，对提高教学质量、培养创新人才具有重要意义。
关键词：电力电子技术；整流电路；脉冲安排；整流输出电压一、电力电子技术的应用
电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。
本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。
能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。
它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。
在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。
工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。
二、电力电子技术课程中的整流电路
整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。
根据学生学习接受知识的规律，将知识点完整、准确、简明的表述出来、将原理知识尽可能简单化、通俗化、直观化，笔者在教学中进行了探讨和研究，依照整流电路三种形式的电路特性，负载形式，将主要的参数计算及主要特点分别制作成单相整流电路归纳表（见。