电力电子技术 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 3.1.4 单相桥式半控整流电路
■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。
■整流电路的分类 ◆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。 ◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单 拍电路和双拍电路。
1
cos
2
(3-1)
直流输出电压平均值为：
Ud
1
2
2U2 sintd(t)
2U 2
2
(1
cos )
0.45U 2
1
cos
2
(3-1)
只要改变控制角α，即可改变整流输出电压的平均值，达到 可控整流的目的。
整流输出电压的平均值从最大值变化到零时所对应的α的变 化范围，称为移相范围。图3-1所示电路的移相范围为π 。
0 t1
2
t
ug
① 在电源的正半周，晶闸管VT
0
t 承受正向电压。在被触发导通
ud
前，晶闸管处于正向阻断状态，
0
t 电源电压全部加在晶闸管上，
uVT
负载上的电压为零，流过负载
的电流也为零。负载的工作情况
VT
T
u1
u2
uVT ud
id R
a)
u2
0 t1
2
t
ug
0
t
ud
0
t
这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方 式称为相控方式。
整流输出电压有效值为:
U
1
2
2
2U2 sin t d (t) U2
1 sin 2
4
2
u2
整流输出电流平均值:
0 t1
ug
2
t
I dVT
Ud R
0.45U2 R
1 cos
2
0
t 整流输出电流有效值:
ud
0
0
t 这期间，VT1、VT4均承受反
i2
向电压而处于阻断状态。当u2
0
t 过零变正时，VT2、VT3关断，
负载电压和电流也降至零。
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
整流输出电压平均值为：
Ud
1
2U2 sin td(t) 2
2U2 1 cos
2
0.9U
2
1
cos
2
（3-9）
当α=0 时，整流输出电压Ud =0.9U2 ，为最大值；α= π 时， Ud=0 。所以α的移相范围为0°~180°。
uVT
0
t
b)
② t 时刻给晶闸管施加
触发脉冲ug，则晶闸管导通。 晶闸管导通期间，电源电压
u2全部加到负载上，负载电压 ud=u2。
③ t ，电压u2过零，电流
下降至小于晶闸管的维持电流， 晶闸管关断，此时，ud、id均为 零。
④ 在u2负半周，晶闸管承受反 向电压，处于反向截止状态， u2全部加在晶闸管两端，负载 上的电压为零。至此，电路完 成一个工作周期，
uVT
t
I2
IVT
I
U R
U2 R
1 sin 2
4
2
0
t
电源侧的输入功率为: S S2 U2I2
电源供给的有功功率为: P I 2R UI 2
功率因数为:
cos P IR 1 sin 2
S U2 4
2
当 0时，cos 0.707， 时，cos 0。
尽管是电阻负载，电源功率因数也不为1，这是单相半波电路 的缺陷。
0
t
uVT1,4
0
t
i2
0
t
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
VT1、VT4和VT2、VT3 组成两个桥臂。
① 当交流电源电压进入正 半周时，a点电位高于b点 电位，两个晶闸管VT1、 VT4同时承受正向电压。
如果此时门极无触发信号， 则两个晶闸管处于正向阻 断状态，电源电压u2将全 部加在VT1、VT4上，两个 晶闸管各自承受电源电压 u2的一半，负载电压ud为 零。
2.重点：波形分析和基本电量计算方法。
波形分析和计算：
① 输出侧的电压、电流； ② 晶闸管的电压、电流； ③ 输入侧的电流。
1)带电阻负载的工作情况
VT
T
u1
u2
uVT ud
id R
分析时认为晶闸管为理想器件。 晶闸管开通关断条件。
T为整流变压器，其二次电压为：
a)
u2
u2 2U 2 sin t
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。
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
1.带电阻负载的工作情况
ud id
基本数量关系
首先，引入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。 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为：
U d
1
2
2U2 sintd(t)
2U 2
2
(1
cos )
0.45U 2
t
图3-5 单相桥式全控整流带电阻负载时的电路及波形
③ 在u2的负半周，b点电位高于 a点电位，晶闸管VT2、VT3同时 承受正向电压。
ud id
0
uVT1,4
在t 时触发VT2、VT3，
VT2、VT3导通，电流从b端流 t 出经VT3、R、VT2回到电源a
端，负载获得与u2正半周相同 的整流电压和电流波形，
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 3.7 整流电路的有源逆变工作状态
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 3.7 整流电路的有源逆变工作状态
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 3.1.4 单相桥式半控整流电路
② 在 t 时，给VT1、VT4同
时施加触发脉冲，VT1、VT4 即 时导通，电源电压通过VT1、VT4 加在负载上。
ud id
0
uVT1,4
0
i2
0
当电源电压下降至零时，负 载电流id也降至零，VT1、 t VT4自然关断。
在电源电压的正半周，晶闸 t 管VT2、VT3始终承受反向电
压而处于截止状态。
在研究可控整流电路的工作原理时，所采用 的基本方法是根据整流元件的特性和负载的性 质，分析各元件的导通、关断的物理过程，从 而得到各元件的电压和电流波形，在此基础上 得出有关电量与移相控制角的关系，重点掌握 波形分析法。
基本要求
1.理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整流 电路的电路结构、工作原理、工作波形、电气性能、 分析方法和参数计算。