第3章 整流电路

(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，
tg 1
wL
R
。由此式可得出图3-2e所示的id波形。
(3-11)
IT
1
p
(
2U2 sinwt)2 d(wt) U2
2p a R
2R
1 sin 2a p a
2p
p
(3-12)
☞变为压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等，
I I2
1
p
(
2U2 sin wt)2 d (wt) U2
pa R
R
1 sin 2a p a
◆电路分析
u 2
b)
0
wt1
p
2p
ug
c) 0
☞晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2。
wt
☞在wt1时刻，即触发角a处 √ud=u2。
√L的存在使id不能突变，id从0开始增
wt 加。
ud
+
d) 0a
id
+
☞u2由正变负的过零点处，id已经处于减
wt 小的过程中，但尚未降到零，因此VT仍处
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
u2 b)
VDR表示。
uOd
w t1
wt
◆有续流二极管的电路
c)
☞电路分析
O
wt
id
√u2正半周时，与没有续流二极管
d) O
Id wt
时的情况是一样的。
i VT
Id
√当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零，此时为负的u2通过VDR向VT
e) O
☞随着a增大，Ud减小，该电路中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。
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Id
Ud R
0.45U2 R
1 cosa
2
按有效值相等原则计算电流定额，整流电路输出电流有效值：
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3.1.2 单相桥式全控整流电路
■带电阻负载的工作情况
◆电路分析
☞闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2 a)
和VT3组成另一对桥臂。
☞在u2正半周（即a点电位高于b点电位）
√若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0, VT1、VT4串联承受电压u2。
◆基本数量关系
☞a：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
称为触发延迟角，也称触发角或控制角。
☞q：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角。
☞直流输出电压平均值
Ud
1
2p
p a
2U2 sinwtd (wt)
2U 2
2p
(1
cos a )
0.45U 2
1
cos a
2
（3-1）
由晶闸管两端承受电压的波形可看出，晶闸管可能承受的
正、反向重复峰值电压均为电源电压u2的峰值，即：
U Dm U Rm 2U2
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3.1.1 单相半波可控整流电路
■带阻感负载的工作情况
◆阻感负载的特点是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。
T
a)
u
1
u
2
VT
i
u
d
VT
u
d
R
u
2
b)
0
wt1
p
2p
wt
u
g
c)
0
wt
u
d
d)
0a
q
wt
u VT
e)
0
wt
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
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➢ 几个重要的基本概念：
➢ 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
I dDR 2p I d
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud，其最大反向电压为 2U2 ，亦为u2的峰值。
■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。
于通态。
e)
0
q
wt
☞wt2时刻，电感能量释放完毕，id降至
u
零，VT关断并立即承受反压。
VT f)
☞由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，
0
wt
使ud波形出现负的部分，与带电阻负载时相
图3-2 带阻感负载的单相半
比其平均值Ud下降。
波可控整流电路及其波形
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◆基本数量关系
☞晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 和 2U 2 。
2 2 U2
☞整流电压平均值为：
Ud
1 p
p a
2U2 sinwtd(wt) 2
2U 2 p
1 cosa 2
0.9U 2
1 cosa 2
(3-9)
α的=移0时相，范U围d=为U1d80=00。.9U2。α=180时，Ud=0。可见，α角
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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
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3.1.1 单相半波可控整流电路
☞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
IT
1
2p
p a
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p
Id
√续流二极管的电流平均值IdDR和有效值IDR分别为 p a
➢ 数量关系
1) 电感L较小或控制角α较大时，负载电流id为断续，
id
2U 2
[sin(wt
)
sin(a
R (wt a )
)e wL
]
Z
a wt p
R (wt p )
I 0e wL
p wt 2p a
式中：
I0
2U 2
[sin
sin(a
R (p a )
)e wL
]
Z
2) 电感L较大或控制角α较小时，负载电流id为连续
■带电阻负载的工作情况 ◆变压器T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，其中U2的大小根据 需要的直流输出电压ud的平均值Ud 确定。
◆电阻负载的特点是电压与电流 成正比，两者波形相同。
◆在分析整流电路工作时，认为
晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。
☞向负载输出的直流电流平均值为：
Id
Ud R
2 2U2
pR
1 cosa
2
0.9 U2 R
1 cosa
2
(3-10)
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3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2
☞流过晶闸管的电流有效值为：
id
2U 2 sin(wt ) [
Z
R (wt p )
I 02e wL
2U 2 Z
sin(a
)
R (wt a )
I 01 ] e wL
a wt p
p wt 2p a
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将边界条件ωt=π ，id=I02，ωt=2π+α，id=I01代入上式：
√在触发角a处给VT1和VT4加触发 脉
ud
ud(id)
id
VT2和VT3 的a=0处为 wt=p
冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经 b) 0 a p a
wt
VT1、R、VT4流回电源b端。 ☞当u2过零时，流经晶闸管的电流也降
u VT1,4
到零，VT1和VT4关断。
c) 0
wt
☞在u2负半周，仍在触发角a处触发