常用可控整流电路及其参数表
大电感性负载
是否接有续流二极管
√
√
×
√
×
×
√
最大移相范围
180°
180°
90°
180°
180°
180°
180°
晶闸管导通角θ
180°－α
180°－α
180°
180°－α
180°
180°－α
2（180°－α）
－
－最大反向电压
－
－
－
直流输出电压(α≠0°)
(1+cosα)
(1+cosα)
表 常用单相可控整流电路及其参数（工作于整流状态）
整流电路类型
单相半波可控整流
单相全控桥式整流电路
单相半控桥式整流电路
单相半控桥式整流电路
单相半控桥式整流电路
主电路接线方式
α=0°时，直流输出电压平均值Ud0
电阻性负载
最大移相范围
180°
180°
180°
180°
180°
晶闸管导通角θ
180°－α
180°－α
（α≤60°）
（α≤60°）
（α≤60°）
（α＞30°）
（α＞60°）
（α＞60°）
（α＞60°）
－
－
－
－
（α≤60°）
—
－
（α＞60°）
0 （α≤30°）
－
0 （α≤60°）
—
0 （α≤60°）
0 （α≤60°）
－
（α＞30°）
（α＞60°）
（α＞60°）
（α＞60°）
续流管最大反向电压
－
－
－
α=0°时，
α=0°时，直流输出电压平均值Ud
电阻性负载和带续流二极管的电感性负载
0°≤α≤30°
α
α
α（0°≤α≤60°）
30°＜α≤150°
（60°＜α≤120°）
电感性负载
α
α
α
晶闸管电流平均值
Id
Id
Id
Id
最低电压脉动频率
3f
6f
6f
6f
电阻性负载
最大移相范围
150°
120°
180°
120°
晶闸管导通角θ
150°
90°
120°
90°
180°
120°
90°
晶闸管导通角θ
120° （α≤30°）
120°
120°（α≤60°）
120°
120° （α≤60°）
120°（α≤60°）
120°
150°－α（α＞30°）
2（120°－α）（α＞60°）
180°－α（α＞60°）
2（120°－α）（α＞60°）
（α≤30°）
α
(1+cosα)
(1+cosα)
(1+cosα)
α=0°时，
变压器功率
初级
次级
最低电压脉动频率
f
2f
2f
2f
2f
表 常用三相可控整流电路及其参数（工作于整流状态）
整流电路类型
三相半波可控整流
三相全控桥式整流电路
三相半控桥式整流电路
带平衡电抗器的双反星形整流电路
主电路接线方式
α=0°时，直流输出电压平均值Ud0
变压器功率
初级
次级
120°（α≤30°）
120°（α≤60°）
120° （α≤60°）
120° （α≤60°）
150°－α（α＞30°）
2（120°－α）（α＞60°）
180°－α（α＞60°）
2（120°－α）（α＞60°）
晶闸管最大正、反向电压
整流管最大反向电压
－
－
－
大电感性负载
是否接有续流二极管
√
×
√
×
√
√
×
最大移相范围
180°－α
180°－α
2（180°－α）
晶闸管最大正向电压
晶闸管最大反向电压
－
整流管最大反向电压
－
－
晶闸管电流平均值
Id
Id
Id
Id
Id
整流管电流平均值
—
Id
Id
Id
Id
直流输出电压(α≠0°)
(1+cosα)
(1+cosα)
(1+cosα)
(1+cosα)
(1+cosα)
α=0°时，
变压器功率
初级
单相全波可控整流电路
晶闸管的触发角与控制角
触发角
触发角是晶闸管开始导通的角度，也称为控制角。通过改变触发角的大小，可以调节单相全波可控整 流电路的输出电压和电流。触发角的大小决定了整流器的工作状态和性能。
控制角
控制角是晶闸管的控制信号与交流电源之间的相位差，也称为移相角。控制角的大小决定了晶闸管的 导通时间和整流器的输出电压。在单相全波可控整流电路中，控制角的大小可以通过改变触发角来调 节。
应用范围
单相全波可控整流电路在各种需要直流电源的场合具有广泛应用，如电池充电、电机控制 、LED照明等领域。由于其结构简单、性能稳定、成本低廉等优点，成为电力电子领域中 一种常见的整流电路形式。
02 工作原理
电路组成与工作过程
电路组成
单相全波可控整流电路由整流变 压器、可控硅整流器、负载和滤 波器等部分组成。
换为直流电，为电动汽车提供充电服务。
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改进方法
优化元件布局和电路设计
通过优化元件布局和电路设计，减少元件数量，降低制造成本和 维护难度。
采用软开关技术
通过软开关技术降低开关动作对电源的干扰和污染。
增加调节和控制功能
通过增加调节和控制功能，提高单相全波可控整流电路的灵活性和 适应性，以满足更广泛的应用需求。
05 应用实例
在工业领域的应用
单相全波可控整流电路
目录
• 引言 • 工作原理 • 电路参数计算 • 电路的优缺点与改进方法 • 应用实例
01 引言
整流电路的定义与重要性
整流电路的定义
整流电路是一种将交流电转换为直流电的电子电路。在整流 过程中，电路通过控制电流的方向，将交流电的正负半波整 流成直流电。
可控整流电路
第6章可控整流电路6.1 学习要求（1）了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）了解单结晶体管及触发电路的工作原理。
6.2 学习指导本章重点：（1）晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
（2）单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形。
（3）单结晶体管及触发电路的工作原理。
本章难点：（1）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
（2）单相可控整流电路接电感性负载输出电压与电流的分析。
（3）单结晶体管触发电路的工作原理。
本章考点：（1）单相可控整流电路输出直流电压的计算。
（2）单相可控整流电路接电阻性负载输出电压的分析。
（3）单相半控桥式整流电路中晶闸管的选取。
6.2.1 晶闸管晶闸管又称可控硅，是一种可控的单向导通元件，有阳极A、阴极K和控制极G三个电极。
晶闸管的导通条件为：（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压U A K。
（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压U G K。
晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用而维持阳极与阴极之间的导通，管压降约为1V左右。
晶闸管由导通变截止称为关断，关断条件为：（1）晶闸管阳极电流小于维持电流I H。
电子技术学习指导与习题解答120 （2）或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。
晶闸管的主要参数有：额定正向平均电流I F ，维持电流I H ，正向重复峰值电压U FR M ，反向重复峰值电压U R R M 。
若晶闸管工作时通过的电流为I V S O ，承受的最高正向电压为U F M ，最高反向电压为U R M ，则应按照下列各式选取晶闸管：I F ≥I V S OU FR M ≥FM )3~2(UU R R M ≥RM )3~2(U6.2.2 单相可控整流电路 1．单相可控半波整流电路（1）电阻性负载：电路及其电压与电流波形如图 6.1所示，导通角αθ-=180，控制角α的调整范围为0~180°。
第2章 整流电路(单相)
a)
图2-3 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
当VT处于通态时，如下方程成立：
VT L
di L d Rid dt
2U 2 sin wt
（2-2）
u
2
R
初始条件：ωt= α ，id=0。求解式（2-2）并 将初始条件代入可得
id 2U 2 sin( a )e Z
2 1 d d d VT d VD
R
VT
性负载加续流二极管）
a)
u2 b) O ud c)
w t1
wt
O id
d) O i VT e) O i VD
R
wt
Id
wt
Id p-a p+a
wt
f) O u VT
g) O
wt
wt
π点，u2=0,uAK=0, 电源电压自然过零， 晶闸管承零压而关断，续流管开始导通。 电源电压负半波（π ～2π 区间： u2 uAK＜0,晶闸管承受反向电压而关断， 负载两端的输出电压仅为续流二极管的 管压降，有续流电流，续流二极管一直 导通到下一周期晶闸管导通。 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。 1）控制角α与导通角θ 的关系 α+θ =1800 2）移项范围 移项范围与单相半 波可控整流电路电阻性负载相同为 0～1800.
可控整流电路 的主元件在采 用晶闸管时， 其控制方式都 采用相位控制， 故这类整流电 路又称之为相 控整流。
2.1.1
一 电阻性负载
单相半波可控整流电路
(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
三相半波可控整流电路
06
结论与展望
三相半波可控整流电路的优势与局限性
要点一
高效节能
要点二
输出波形质量高
三相半波可控整流电路具有较高的效率，能够减少能源浪 费。
该电路输出的电压波形较为平滑，减少了谐波干扰。
变压器还需要具有一定的电气隔离作用，以保 证整流电路的安全运行。
03
工作过程
触发脉冲的产生与控制
触发脉冲的产生
三相半波可控整流电路的触发脉冲通 常由专门的触发电路产生，该电路根 据所需的整流波形和控制要求，产生 相应的触发脉冲信号。
触发脉冲的控制
触发脉冲的宽度和相位可以通过调节 控制信号来改变，从而实现整流输出 电压和电流的控制。
THANKS
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技术发展趋势与未来展望
数字化控制
随着数字技术的发展，未来三相半波可控整 流电路将更多地采用数字化控制方式，提高 控制精度和稳定性。
智能触发技术
智能触发技术能够提高整流电路的运行效率 和稳定性，减少对电网的干扰，是未来的重 要发展方向。
技术发展趋势与未来展望
• 多相整流技术：多相整流技术能够提高整流电路 的容量和稳定性，减少对电网的谐波干扰，是未 来的研究热点之一。
3
触发电路的性能直接影响整流电路的输出性能和 稳定性，因此需要保证触发脉冲的相位准确、稳 定。
变压器
变压器是三相半波可控整流电路中的重要组成 部分，主要用于实现电气隔离和电压变换。
在整流电路中，变压器通常采用三相变压器， 将输入的三相交流电变换为合适幅值的单相交 流电，以满足晶闸管和整流电路的需要。
三相半波可控整流电路
t
换相点开始计算，所以为 150。
6) 数量关系
整流输出电压平均值的计算
α ≤30时，负载电流连续，有：
p p U d2 1p 5 6 p 6
2 U 2sitnd (t)3 26U 2co s 1 .1U 7 2cos
3
当α =0时，Ud最大，为 UdUd01.1U 72 。
α >30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：
（如α =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0时的波形如图所
示）
❖ua 过 零 时 ， VT1 不 关 断 ， 直到VT2的脉冲到来，才 换流，由VT2导通向负载 供电，同时向VT1施加反 压使其关断——ud波形中 出现负的部分。
电感性负载时， α的移相范围为90
原因是由于当α≥90时，Ud的波形正负对称，平均值为0， 失去意义。所以α的移相范围为90。
R
2)负载电压
一周期中，在ωt1~ ω t2期间，VT1导通，ud=ua 在ω t2~ ω t3期间， VT2导通，ud=ub 在ω t3~ ω t4期间，VT3导通，ud=uc
3)晶闸管的电压波形，由3段组 成：
第1段，VT1导通期间，uT1=0; 第2段，在VT1关断后，VT2导 通期间，uT1=ua-ub=uab，为一 段线电压;
2、到α≤30°，输出电压连续，导通角θ=120°； 当30° ＜α≤150°时，输出电压呈现断续，每个晶 闸管导通角为θ= 150°- α＜120°
3、控制角移相范围为0°~150°
2. 三相半波可控整流电路电感性负载
1) 特点：电感性负载，L值很大，id波形基本平直 ➢ α ≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同 ➢ α >30时：ud波形中出现负的部分。 2) 电感性负载时， α的移相范围为90
三相全波可控整流电路(精)
三相桥式全控整流电路带电阻负载为了克服三相半波电路的缺点，利用共阴与共阳接法对于整流变压器电流方向相反的特点，用一个变压器同时对共阴与共阳两组整流电路供电。
所以三相桥式电路实质上是三相半波共阴与共阳极组的串联，串联后去掉变压器副边中性点的连线得到图1b所示的电路。
三相桥是应用最为广泛的整流电路。
⒈带电阻负载时的工作情况当a≤60︒时，u d波形均连续，对于电阻负载，i d波形与u d波形形状一样，也连续波形图：a =0 （图1）a =30︒（图2）a =60︒（图3）当a>60︒时，u d波形每60︒中有一段为零，u d波形不能出现负值波形图：a =90︒（图4）带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120︒图1 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 30 ︒时的波形ω ω ω ω u 2u d1u d2u 2L u du abu acu abu acu bcu bau cau cbu abu acu abu acu bcu bau cau cbu abu acⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u au cu bω t 1O tOtO tOtα = 0° i VT1u VT 1图2 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 30 ︒时的波形ω ω ω ω u d1u d2 α = 30° iaOtOtOtOtu duabuacu au bu cω t1uabu acu bcu bau cau cbu abu acⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u abu acu bcu bau cau cbu abu acuVT1图3 三相桥式全控整流电路带电阻负载a = 60 ︒时的波形ω ω ω α= 60°u d1u d2 u du acuacu abuabu acu bcu bau cau cbu abacu aⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ u bu cOtω t1OtOtu VT1u图4 三相桥式全控整流电路带电阻负载a= 90 ︒时的波形晶闸管及输出整流电压的情况如表2－1所示⒉三相桥式全控整流电路的特点（1）2管同时导通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1个，且不能为同一相器件。
单相可控整流电路及触发电路
1 I TAV I OAV 1 10 A 5 A 2 2
晶闸管和二极管承受的最大反向电压为：
UTRM UDRM 2U2 2 150 212V 选择晶闸管和 URM > 2 212V 二极管的要求 IFM >10A
9.3.2 触发电路
触发电路 — 向晶闸管控制极提供触发信号的电路。 对触发脉冲的基本要求： (1) 与主回路电源电压的相位具有一定控制角对应关系。 (2) 触发电压为4 ~ 10 V。 (3) 触发脉冲宽度不低于 6 s，最好为20 ~ 50 s。 (感性负载应更宽) (4) 在发送触发脉冲之前，触发输出电压应< 0.15 ~ 0.2V， 或为 –2 ~ –1V，以免误触发。
三、声控灯延时开关电路
C5充电至峰点电压，使T4导通，并在 R6两端产生脉冲信 号，晶闸管因UAK< 0 而截止，KA失电，照明灯灭。调节 RP3可改变延时长短） 。
[解] 当 = 0，变压器副边电压有效值U2最大为： UO 2 1 2 U2 120 133.3V 0.9 1 cos 0.9 1 cos 0 考虑电网波动及变压器效率，取U2为150
额定电流为 IF = 2ITAV = 10 A
三、单结晶体管的振荡电路
初始，uE = 0，T截止，C 充电， uE 按指数曲线 ； 当UE > UP，T 突然导通，C 放电并输出上跳沿， uE 按指数曲线迅速 ； 当UE UV，T又截止， C 开始充电…
三、单结晶体管的振荡电路
T T2
1 VBB U V VBB 0 REC ln T2 REC ln REC ln 1 VBB U P VBB VBB 1 f REC ln 1 1
单相半波可控整流电路阻感性负载加续流二极管
晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为电 源电压的峰值。
U TM 2U 2
单相半波可控整流器的优点是电路简单，调整方 便，容易实现。但整流电压脉动大，每周期脉动 一次。变压器二次侧流过单方向的电流，存在直 流磁化、利用率低的问题，为使变压器不饱和， 必须增大铁心截面，这样就导致设备容量增大。
2.1.3 单相半波可控整流电路 （阻感性负载加续流二极管） 1、电路结构
电感性负载加 续流二极管的 电路如图所示。
图2-5
2、工作原理
1）在电源电压正半波，电压u2＞0，晶闸管uAK＞0。在 ωt=α处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载上 有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极电 压而关断。 2）在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导 通续流，此时电压u2 ＜0， u2通过续流二极管VD使晶闸 管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极 管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到下 一周期晶闸管导通，使id连续，且id波形近似为一条直线。
4、基本数量关系
1）输出电压平均值Ud
1 Ud 2π
2U 2 sin tdt
2U 2 1 cos 1 cos 0.45U 2 π 2 2
2）输出电流平均值Id
Ud U 2 1 cos Id 0.45 R R 2
3）晶闸管的电流平均值IdT
I dT π - I 2π d
3、波形
30
0
图2-6
600
1200
900
图2-6
1500
电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电 阻性负载波形相同，续流二极管可起到提高输出 电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续 且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过 续流二极管的电流波形是矩形波。 对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整 流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载 相同，为0～180º ，且有α+θ=180º 。
第2章单相可控整流电路
带续流二极管的工作情况
a)
u1
u2
b) O ud
c) O id
d) O
iV T
e) O
iV D R f)
O uV T
g) O
T
VT
u2
uV T ud
t1
Id -
Id +
id
iV D R
L
VD R R
t t t t t
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VDR 承受反向电压，不导通，不 影响电路的正常工作;
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。
二、单相桥式全控整流电路
带电阻负载的工作情况
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。
VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通。 VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通。 触发脉冲每隔180°发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT3。
T
i2
a
u1
u2
T
b
V
1
T
V
3
id
L ud
R
4
2
V
V
u2
a)
O
t
ud
O id
i
V
T
1
O
,4
iV
T
2
O
,3
O i2
O u V T1 ,4
O
Id Id
Id Id
t Id
t t t t
单相半波可控整流
答案
答案
1 8 0 8 9 9 1 1 . 5 9 r a d
α=89°
SU I 4 8 4 0 V A 2
PU I s i n 2 P F 0 . 4 9 9 SU I 2 4 2
UU ( 2 ~ 3 ) ( 2 ~ 3 ) 3 1 1 6 2 2 ~ 9 3 3 V , 选 取 8 0 0 V T n T m
2.2.2 单相桥式全控整流电路
1、阻性负载
（α 的移相范围是0°～180°）
动画
u U s in t2 U s in t 2 2 m 2
图2.2.6 单相全控桥式整流电路 带电阻性负载的电路与工作波形
工作原理分析：
当交流电压 u2进入正半周时 ，a端电位高于b端电位 ，两个晶闸管 T1T2同时承受正向电压 ，如果此时门极无触发信号ug ，则两个晶闸管仍处 于正相阻断状态，其等效电阻远远大于负载电阻 Rd，电源电压u2将全部加 在T 1 和T 2 上 。 在ω t＝α 时刻 ，给T1和T2同时加触发脉冲 ，则两个晶闸管立即触发 导通 。 在ω t＝π ＋α 时，同时给T1和T2加触发脉冲使其导通 。 当由负半周电压过零变正时，T3和T4因电流过零而关断。在此期间T1 和T2因承受反压而截止。 由以上电路工作原理可知，在交流电源的正、负半周里， T1、T2和T3、 T4两组晶闸管轮流触发导通，将交流电源变成脉动的直流电。改变触发脉 冲出现的时刻，即改变α 的大小，、的波形和平均值随之改变。
感性负载上的输出电压平均值Ud为
1 1 U U U u d ( t ) u d ( t ) d dR dL R L 2 2