第3章可控整流電路分析與實(shí)踐1

1、知識目標(biāo) 了解單相半波可控整流電路基本結(jié)構(gòu)與 工作原理，熟悉不同負(fù)載條件下電路電壓、 電流輸出特性及其相關(guān)電量參數(shù)計(jì)算； 熟悉單相橋式可控整流電路結(jié)構(gòu)與工作 原理，掌握電阻性負(fù)載和電感性負(fù)載時電路 各電量輸出特性及數(shù)據(jù)計(jì)算，同時掌握單相 橋式半控整流電路特性； 熟悉三相半波可控整流電路結(jié)構(gòu)與工作 原理，掌握電路在不同觸發(fā)角時電壓、電流 輸出波形特點(diǎn)，同時也要掌握三相半波電路 在不同負(fù)載下各個電量參數(shù)特性； 熟悉三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)與工作 原理，掌握在不同負(fù)載與不同觸發(fā)角時電路 輸出特性； 了解變壓器漏抗對整流電路的影響因素， 掌握如何消除漏抗影響的方法。 技能目標(biāo) 能獨(dú)立完成單相半波可控整

2、流 電路的元器件選型與相關(guān)參數(shù)計(jì)算， 會根據(jù)測試要求完成各電量測試； 能獨(dú)立完成單相橋式可控整流 電路構(gòu)建，利用示波器和萬用表實(shí) 現(xiàn)對電路在不同負(fù)載條件下電壓、 電流波形的測試與數(shù)據(jù)記錄； 根據(jù)三相半波與三相橋式全控 整流電路結(jié)構(gòu)與工作原理，自行構(gòu) 建相關(guān)電路，利用測試設(shè)備完成對 電路各項(xiàng)特性的測試。 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 第3章 可控整流電路分析與實(shí)踐 第3章 可控整流電路分析與實(shí)踐 1 1）按照輸入交流電源的相數(shù)）按照輸入交流電源的相數(shù): : -單相、三相和多相整流電路；單相、三相和多相整流電路； 2 2）根據(jù)整流電路的結(jié)構(gòu)形式）根據(jù)整流電路的結(jié)構(gòu)形式: : -半波、全波和橋式整流電路等類型。半波

3、、全波和橋式整流電路等類型。 可控整流電路根據(jù)負(fù)載的不同可分為電阻性可控整流電路根據(jù)負(fù)載的不同可分為電阻性 負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動勢三種。負(fù)載、電感性負(fù)載和反電動勢三種。 電阻性負(fù)載的種類：電爐、電焊機(jī)及白幟燈。電阻性負(fù)載的種類：電爐、電焊機(jī)及白幟燈。 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1）控制角）控制角(或移相角或移相角) -晶閘管開始受正壓到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止對應(yīng)的電角度。晶閘管開始受正壓到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止對應(yīng)的電角度。 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 tUusin2 22 一、單相半波一、單相半波電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載可控整流電路可控整流電路 2 u 1 u T

4、 u VT R d u d iTR G u 2 i T i t 2 u 2 u G u t 0 60 1 t 0 0 2 u 0 60 2 t 2 2 2）導(dǎo)通角）導(dǎo)通角-晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。晶閘管在一個周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。 圖圖3.1.1 單相半波可控整流電阻負(fù)載電路及波形單相半波可控整流電阻負(fù)載電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 1）00 t t 1 = 2 u 1 u T u VT R d u d iTR 2 i T i ud=0 ，uT= u2 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 2 t

5、 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 VT陽極受正壓但G極沒 有正脈沖，VT關(guān)斷。 圖圖3.1.1 單相半波可控單相半波可控 整流電阻負(fù)載電路及波形整流電阻負(fù)載電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 2） t 1 = t 1800 ud= u2， uT= 0 VT陽極受正壓在 t 1 時時 G極有正脈沖，VT導(dǎo)通。 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 2 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 u 1 u T u VT R d u d iTR 2 i T i 圖圖3.1.1 單相半波

6、可控整流單相半波可控整流 電阻負(fù)載電路及波形電阻負(fù)載電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 3 3）1801800 0 t t 3600 ud=0，uT= u2 導(dǎo)通的VT在1800處陽極電處陽極電 壓壓下降到0，VT恢復(fù)阻斷。 2 u 1 u T u VT R d u d iTR 2 i T i d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 2 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 圖圖3.1.1 單相半波可控單相半波可控 整流電阻負(fù)載電路及波形整流電阻負(fù)載電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相

7、半波可控整流電路 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 4 4）3603600 0 t t t t 2 2= =3600+ ud=0 ， uT= u2 導(dǎo)通的VT一過3600處陽 極受正壓，但G極沒有正 脈沖，VT關(guān)斷。 2 u 1 u T u VT R d u d iTR 2 i T i d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 2 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 圖圖3.1.1 單相半波可控整單相半波可控整 流電阻負(fù)載電路及波形流電阻負(fù)載電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.1 單相半波可控整流電阻負(fù)載電路及波形單相

8、半波可控整流電阻負(fù)載電路及波形 1 1、電路圖與原理、電路圖與原理 2 u 1 u T u VT R d u d iTR G u 2 i T i 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 控制角控制角(即改變觸發(fā)時刻即改變觸發(fā)時刻)變，輸出電壓變，輸出電壓 平均值變，達(dá)到相控整流的目的。平均值變，達(dá)到相控整流的目的。 2 2、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算：、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算： （1 1）整流輸出電壓平均值：）整流輸出電壓平均值： 2 cos1 U45. 0 2 cos1 U 2 ) t(tdsinU2 2 1 U 2 2 2d 移相范圍移相范圍-整流輸出電壓整流輸出電壓Ud的平的平 均

9、值從最大值變化到零時，控制角均值從最大值變化到零時，控制角 的變化范圍。的變化范圍。 移相控制方式移相控制方式-通過控制觸發(fā)脈沖的通過控制觸發(fā)脈沖的 相位來控制直流輸出電壓大小的方式。相位來控制直流輸出電壓大小的方式。 圖圖3.1.1 單相半波可單相半波可 控整流波形圖控整流波形圖 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 2、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算 圖圖3.1.1 單相半波單相半波 可控整流波形圖可控整流波形圖 24 2sin )()sin2( 2 1 2 2 2 U tdtUU （2 2）整流輸出電壓的有效值：）整流輸出電壓的有效值： （3）輸出電流的平均值

10、）輸出電流的平均值Id ： R U I R U I d d （4）輸出電流的有效值）輸出電流的有效值I： （5）晶閘管電流平均值）晶閘管電流平均值IdT ： ddT II （6）晶閘管電流有效值）晶閘管電流有效值IT ： IIT 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 2 2、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算、電阻性負(fù)載時參數(shù)計(jì)算 圖圖3.1.1 單相半波可控單相半波可控 整流原理整流原理 越大，相控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)越小。越大，相控整流輸出電壓越低，功率因數(shù)越小。 （9 9）電路的功率因數(shù)：）電路的功率因數(shù)： 24 2sin U U IU UI S P cos 22 （7 7）電流

11、的波形系數(shù)）電流的波形系數(shù)K Kf f ： )cos1(2 )(22sin 2 cos12 24 2sin d f I I K 越大，越大，Kf 越大。越大。 （8 8）管子承受的最大電壓：）管子承受的最大電壓： 2 2UUTM 電感線圈是儲能元件電感線圈是儲能元件, ,當(dāng)電流流過線圈時當(dāng)電流流過線圈時, ,該線圈就儲存該線圈就儲存 能量能量, ,流過的電流越大，線圈儲存的磁場能量也越大。當(dāng)流過的電流越大，線圈儲存的磁場能量也越大。當(dāng)i id d 減小時，電感線圈將所儲存的磁場能量釋放出來，去維持原減小時，電感線圈將所儲存的磁場能量釋放出來，去維持原 有的電流方向和大小。故流過電感中的電流是不

12、能突變的。有的電流方向和大小。故流過電感中的電流是不能突變的。 當(dāng)流過電感線圈的電流變化時，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)流過電感線圈的電流變化時，電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 dt di Lu d dL 其方向總是與阻礙電流的變換方向相同。其方向總是與阻礙電流的變換方向相同。 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 二、電感性負(fù)載電路二、電感性負(fù)載電路 d i L u增 大 L儲能 d i L u 減 少 L反極性放能 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 二、電感性負(fù)載電路二、電感性負(fù)載電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半波可控整流電路及其波形感性負(fù)載單相半波可控整流

13、電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 2 u 1 u T u VT R d u T iTR L L u d i G u 2 i R u t 2 u 2 u G u t 0 60 1 t 0 0 2 u 0 60 2 t 2 4 t 5 t 3 t 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半感性負(fù)載單相半 波可控整流電路及其波形波可控整流電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 1） t 1= t t 2 ud= u2， uT= 0 2 u 1 u T u VT R d u T i TR L L u d i 2 i L儲能 d

14、 u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 t 4 t 5 t 3 t 3 t VT陽極受正壓在 t 1時時 G極有正脈沖，VT導(dǎo)通。 id增大，L儲能。 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半波感性負(fù)載單相半波 可控整流電路及其波形可控整流電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 2） t 2 t 1800 ud= u2， uT= 0 2 u 1 u T u VT R d u T i TR L L ud i 2 i L反極性放能 i d減少，L反極性放能， VT陽極仍受正

15、壓， VT保持導(dǎo)通。 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 t 4 t 5 t 3 t 3 t 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半波感性負(fù)載單相半波 可控整流電路及其波形可控整流電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 3） 1800 t t4 ud= u2， uT= 0 L繼續(xù)反極性放能，uL 的作用使VT陽極仍受 正壓，VT保持導(dǎo)通。 2 u 1 u T u VT R d u T i TR L L ud i 2 i L反極性放能 d u 2 u 0 60 2

16、 u T u t t 1 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 t 4 t 5 t 3 t 3 t 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半波感性負(fù)載單相半波 可控整流電路及其波形可控整流電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 4） t4 t 3600 i d減少到0，L放能結(jié)束。 u2作用使VT陽極受反 壓，VT恢復(fù)阻斷。 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 t 4 t 5 t 3 t 3 t ud=0，uT= u2 2 u 1 u T u V

17、T R d u T i TR L L u d i 2 i 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 圖圖3.1.2 感性負(fù)載單相半波感性負(fù)載單相半波 可控整流電路及其波形可控整流電路及其波形 1 1、電路與工作原理、電路與工作原理 5） 3600 t t5 u2作用使VT陽極受正 壓，VT保持阻斷。 ud=0，uT= u2 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 1 t 0 0 2 2 1 t 2 t G u t 0 2 t 4 t 5 t 3 t 3 t 2 u 1 u T u VT R d u T i TR L L u d i 2 i 3.13.1單相半波可控整流電路

18、單相半波可控整流電路 二二 、電感性負(fù)載電路、電感性負(fù)載電路 （LLR R ） u2 0 導(dǎo)通 管 d u T u u2 0 無 0 u2 無 0 u2 無 0 u2 u2 0 d u 2 u 0 60 2 u T u t t 0 0 1 t 5 t 1 t 2 VTVTVT 2 t 4 t5 t 2 3 t 4 t 2 t 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 三、大電感性負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管三、大電感性負(fù)載并聯(lián)續(xù)流二極管 1、電路及原理、電路及原理 2 u 1 u T u VT R d u T iTR L L u d i G u 2 i VD D i 續(xù)流二極管的作用續(xù)流二極

19、管的作用 -避免輸出電壓避免輸出電壓ud出現(xiàn)出現(xiàn) 負(fù)波形，以提高輸出平均負(fù)波形，以提高輸出平均 電壓電壓Ud 。 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1、電路及原理、電路及原理 2 u 1 u T u VT R d u T iTR L L u d i G u 2 i VD D i 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 1 1、電路及原理、電路及原理 注意：大電感負(fù)載注意：大電感負(fù)載 時，負(fù)載電流波形時，負(fù)載電流波形 近似一條平行直線，近似一條平行直線， 其大小為其大小為I Id 2 u 1 u T u VT R d u T iTR L L u d i G

20、u 2 i VD D i 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 2. 大電感性負(fù)載并續(xù)流管時參數(shù)計(jì)算大電感性負(fù)載并續(xù)流管時參數(shù)計(jì)算 （1 1）整流輸出電壓平均值：）整流輸出電壓平均值： 2 cos1 U45.0 )t(tdsinU2 2 1 U 2 2d （2 2）輸出電流的平均值）輸出電流的平均值I Id d ： R U I d d （3 3）晶閘管的電流平均值）晶閘管的電流平均值: : dd T dT III 22 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 （7 7）管子承受的最大電壓：）管子承受的最大電壓： 2.大電感性負(fù)載并續(xù)流管時參數(shù)計(jì)算（續(xù)）大電感性負(fù)載

21、并續(xù)流管時參數(shù)計(jì)算（續(xù)） （4 4）續(xù)流管的電流平均值：）續(xù)流管的電流平均值： （5 5）晶閘管的電流有效值：）晶閘管的電流有效值： 2DMTM U2UU dd D dD III 22 dd D D III 22 dd T T III 22 （6 6）續(xù)流管的電流有效值：）續(xù)流管的電流有效值： 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 線路簡單，調(diào)整方便；線路簡單，調(diào)整方便； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1）輸出電壓脈動大，負(fù)載電流脈動大（電阻性負(fù)載時）。）輸出電壓脈動大，負(fù)載電流脈動大（電阻性負(fù)載時）。 （2）整流變壓器次級繞組中存在直流電流分量，）整流變壓器次級繞組中存在直流

22、電流分量， 使鐵芯磁使鐵芯磁 化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路化，變壓器容量不能充分利用。若不用變壓器，則交流回路 有直流電流，使電網(wǎng)波形畸變引起額外損耗。有直流電流，使電網(wǎng)波形畸變引起額外損耗。 應(yīng)用：應(yīng)用： 單相半波可控整流電路只適于小容量、波形要求不高的場合。單相半波可控整流電路只適于小容量、波形要求不高的場合。 單相半波可控整流電路特點(diǎn)：單相半波可控整流電路特點(diǎn)： 注意點(diǎn)注意點(diǎn)： 由于電感性負(fù)載中的電流不能突變，當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)由于電感性負(fù)載中的電流不能突變，當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo) 通后，陽極電流上升較緩慢，故電感性負(fù)載整流電路要求觸通后，陽極電流上升較緩慢，故電感性負(fù)載

23、整流電路要求觸 發(fā)脈沖的寬度要寬些，以免陽極電流尚未升到晶閘管擎住電發(fā)脈沖的寬度要寬些，以免陽極電流尚未升到晶閘管擎住電 流時，觸發(fā)脈沖已經(jīng)消失，從而導(dǎo)致晶閘管無法導(dǎo)通。流時，觸發(fā)脈沖已經(jīng)消失，從而導(dǎo)致晶閘管無法導(dǎo)通。 例：如圖是中、小型發(fā)電機(jī)采用的單相半波自勵穩(wěn)壓可例：如圖是中、小型發(fā)電機(jī)采用的單相半波自勵穩(wěn)壓可 控整流電路，當(dāng)發(fā)電機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行時，相電壓為控整流電路，當(dāng)發(fā)電機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行時，相電壓為220V220V，要，要 求的勵磁電壓為求的勵磁電壓為40V40V，已知：勵磁線圈的電阻為，已知：勵磁線圈的電阻為2 2 ，電感，電感 量為量為0.1H0.1H。試求：晶閘管及續(xù)流管的電流平均值和有

24、效值。試求：晶閘管及續(xù)流管的電流平均值和有效值 各是多少？晶閘管與續(xù)流管可能承受的最大電壓各是多少？各是多少？晶閘管與續(xù)流管可能承受的最大電壓各是多少？ 并選擇晶閘管與續(xù)流管的型號？并選擇晶閘管與續(xù)流管的型號？ 中、小型發(fā)電機(jī)采用晶閘管自勵穩(wěn)壓電路及波形中、小型發(fā)電機(jī)采用晶閘管自勵穩(wěn)壓電路及波形 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 解：先求觸發(fā)延遲角 2 1 45. 0 2 COS UUd 192. 01 220 40 45. 0 2 cos 得: 0 100 則 000 80100180T 000 280100180D 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路

25、由于 ，所以為 大電感負(fù)載，各電量分別計(jì)算如下： 4 .311 . 05014. 322 dd fLwL AA R U I d d d 20 2 40 AAII ddT 4 . 420 360 100180 360 180 0 00 0 0 AAII dT 4 . 920 360 100180 360 180 0 00 0 0 AAII ddD 6 .1520 360 100180 360 180 0 00 0 0 AAII dD 6 .1720 360 100180 360 180 0 00 0 0 VVUUU DMTM 31222042. 12 2 3.13.1單相半波可控整流電路單相半波

26、可控整流電路 根據(jù)以上計(jì)算選擇晶閘管和續(xù)流二極管型號 VVUU TMTn 936624312)32()32( AA I I T AVT 129 57. 1 4 . 9 )25 . 1 ( 57. 1 )25 . 1 ( )( 取 , 選晶閘管型號為KP10-7 VUTn700AI AVT 10 )( VVUU DMDn 936624312) 32() 32( AA I I D AVD 228 .16 57. 1 6 .17 )25 . 1 ( 57. 1 )25 . 1 ( )( 取 , 選續(xù)流二極管型號為ZP207 VU Dn 700AI AVD 20 )( 3.13.1單相半波可控整流電路

27、單相半波可控整流電路 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 圖圖3.2.1（a) 單相全控橋式整流電單相全控橋式整流電 阻性負(fù)載電路與工作波形阻性負(fù)載電路與工作波形 tsinU2u 22 1 1、電路及原理、電路及原理 一、一、 單相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT 5 tt 2 u 2 u G u t 0 60 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 2 u 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu 3.23.2單相橋式可控整流電路

28、單相橋式可控整流電路 圖圖3.2.1(b) 單相全控橋式整電單相全控橋式整電 阻性負(fù)載的電路與工作波形阻性負(fù)載的電路與工作波形 1、電路及原理、電路及原理 d i 1T u 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 5 t 2 t 2 4 t G u t 0 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu 1） t 1= t 1800 VT1 ,VT4通通 ud= u2， uT1= 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 d u 2 u 0 60 2 u 1T

29、 u t t 1 t 3 t 0 0 5 t 2 t 2 4 t G u t 0 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu d i 1T u 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT 1、電路及原理、電路及原理 2） 1800 t t 3 VT1 ,VT4及及 VT2,VT3均不通均不通 ud= 0 ， uT1= u22圖圖3.2.1(c) 單相全控橋式整電單相全控橋式整電 阻性負(fù)載的電路與工作波形阻性負(fù)載的電路與工作波形 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0

30、 0 5 t 2 t 2 4 t G u t 0 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT 1、電路及原理、電路及原理 3） t 3 t 3600 VT2 ,VT3通通 ud= -u2， uT1= u2圖圖3.2.1(d) 單相全控橋式整電單相全控橋式整電 阻性負(fù)載的電路與工作波形阻性負(fù)載的電路與工作波形 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 d i 1T u 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT d u 2 u 0 60 2 u 1T

31、 u t t 1 t 3 t 0 0 5 t 2 t 2 4 t G u t 0 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu 1、電路及原理、電路及原理 4） 3600 t t 5 VT1 ,VT4及及 VT2,VT3均不通均不通 ud= 0， uT1= u22 圖圖3.2.1(e) 單相全控橋式整電單相全控橋式整電 阻性負(fù)載的電路與工作波形阻性負(fù)載的電路與工作波形 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 圖圖3.2.1( f ) 單相全控橋式整電阻性負(fù)載的電路與工作波形單相全控橋式整電阻性負(fù)載的電路與工作波形 1 1、電路及原理、電路及原理 1T u d i 2

32、u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 無 0 VT1 VT4 u2 0 2 2 u 無 0 2 2 u 無 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算：、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算： （2 2）整流輸出電壓的有效值）整流輸出電壓的有效值 =180=180，U Ud d最小最小 =0=0, Ud, Ud最大最大 （1 1）整流輸出電壓的

33、平均值）整流輸出電壓的平均值 2 cos1 U9.0 )cos1(U 2 )t(tdsinU2 1 U 2 2 2d 2 2sin U )t(d)tsinU2( 1 U 2 2 2 （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 圖圖3.2.1(g) 單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 無 0 VT1 VT4 u2 0 2 2 u 無 0 2 2 u 無 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相

34、橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算：、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算： （3 3）輸出電流的平均值）輸出電流的平均值 R U I d d d R U I （4 4）輸出電流的有效值）輸出電流的有效值 （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 圖圖3.2.1( h ) 單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形 （5 5）流過每個晶閘管平均電流）流過每個晶閘管平均電流 ddT II 2 1 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 無 0 V

35、T1 VT4 u2 0 2 2 u 無 0 2 2 u 無 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算：、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算： （6 6）流過晶閘管的電流有效值）流過晶閘管的電流有效值 2 2sin 2 )()sin 2 ( 2 1 2 2 2 d d T R U tdt R U I （7 7）變壓器二次側(cè)電流有效值）變壓器二次側(cè)電流有效值 （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 圖圖3.2.1( i ) 單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形 II 2 導(dǎo)通管 d u 1T u d

36、u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 無 0 VT1 VT4 u2 0 2 2 u 無 0 2 2 u 無 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算（續(xù)）：、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算（續(xù)）： （8 8）電路的功率因數(shù)）電路的功率因數(shù) 2 2sin cos 222 U U IU IU S P （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 圖圖3.2.1( j ) 單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形單相全控橋式整電阻性負(fù)載電路工作波形 導(dǎo)通管 d

37、 u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 無 0 VT1 VT4 u2 0 2 2 u 無 0 2 2 u 無 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 、 的移相范圍相等，均為的移相范圍相等，均為0 0180180； 、輸出電壓平均值、輸出電壓平均值U Ud是半波整流電路的倍；是半波整流電路的倍； 、在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減小一半；、在相同的負(fù)載功率下，流過晶閘管的平均電流減小一半； 單相全控橋式電阻性負(fù)載整流電路

38、與半波電阻負(fù)載整單相全控橋式電阻性負(fù)載整流電路與半波電阻負(fù)載整 流電路比較：流電路比較： （9 9）晶閘管承受的最大電壓）晶閘管承受的最大電壓 2TM U2U （1010）的移相范圍的移相范圍 0 0180180 2、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算：、電阻性負(fù)載參數(shù)計(jì)算： （一）電阻性負(fù)載（一）電阻性負(fù)載 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 ( (二）大電感負(fù)載二）大電感負(fù)載 圖圖3 3.2.2.2 2（a a） 單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖 1、電路與原理：、電路與原理： 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3

39、VT 2 VT 4 VT L u L 1g u 4g u 2g u 3g u 1T i 導(dǎo)通 管 5 tt 2 u 2 u G u t 0 60 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 d u 1T u VT1 VT4 u2 0 2 u VT2 VT3 -u2 u2 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu VT1 VT4 u2 0 VT1 VT4 VT2 VT3 VT2 VT3 -u2 u2 -u2 u2 u2 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 ( (二）大電感負(fù)載二）大電感負(fù)載 圖圖3 3.2.2.2 2（b b） 單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波

40、形圖單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖 1、電路與原理：、電路與原理： 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1 VT 3 VT 2 VT 4 VT L u L 1g u 4g u 2g u 3g u 1T i 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 5 t VT2 VT3 -u2 u2 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2大電感負(fù)載大電感負(fù)載

41、參數(shù)計(jì)算：參數(shù)計(jì)算： （1 1）整流輸出電壓的平均值）整流輸出電壓的平均值 cos9 . 0 cos 22 )(sin2 1 2 2 2 U U ttdUUd (0(09090) ) （3 3）輸出電流的平均值）輸出電流的平均值 R U I d d （2 2）移相范圍）移相范圍 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 5 t VT2 VT3 -u2 u2 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 3.23.2單相橋式可控整

42、流電路單相橋式可控整流電路 2大電感負(fù)載大電感負(fù)載參數(shù)計(jì)算：參數(shù)計(jì)算： ddd T T IIII 2 1 22 (5(5）晶閘管電流的有效值）晶閘管電流的有效值 （6 6）晶閘管承受的最大電壓）晶閘管承受的最大電壓 2TM U2U (7(7）變壓器二次電流有效值）變壓器二次電流有效值 d2 II (4(4）晶閘管電流的平均值）晶閘管電流的平均值 ddd T dT IIII 2 1 22 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u t 1 t 2 t 3 t 4 t 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 5 t VT2 VT3 -u

43、2 u2 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 d i t 0 1T i t 0 2T i t 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 ( (三）并續(xù)流管大電三）并續(xù)流管大電 感負(fù)載整流電路感負(fù)載整流電路 圖圖3 3.2.2.3 3（a a） 單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖 1、電路與原理：、電路與原理： d i 1T i 1T u 2 u 1 u TR R d u 1VT3VT 2VT14V L u L 1g u 4g u 2g u 3g u VD D i 導(dǎo)通管 5 tt 2 u 2 u G u t 0 60

44、 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 d u 1T u VT1 VT4 u2 0 2 u VT2 VT3 -u2 0 60 41gg uu 32gg uu 41gg uu VT1 VT4 u2 0 V D VDVD 0 00 2 2 u 2 2 u 2 2 u u2 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 圖圖3 3.2.2.3 3（b b） 單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖 2 2、并續(xù)流管大電感負(fù)載整流電路的波形、并續(xù)流管大電感負(fù)載整流電路的波形 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1

45、t 3 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 VD 0 VT1 VT4 u2 0 2 2 u VD 0 2 2 u VD 0 2 2 u 5 t 2 t 2 4 t 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 圖圖3 3.2.2.2 2（c c） 單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖單相全控橋整流帶電感性負(fù)載電路與波形圖 2 2、并續(xù)流管大電感負(fù)載整流電路的波形、并續(xù)流管大電感負(fù)載整流電路的波形 導(dǎo)通管 d u 2 u 0 60 2 u t 1 t 3 t 0 VT1 VT4 VT2 VT3VDVT1 VT4 VDVD 5 t 2 t 2 4 t d

46、i t 0 1T i t 0 2T i D i t 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 3、參數(shù)計(jì)算：、參數(shù)計(jì)算： （1 1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值 2 cos1 9 . 0 2 UUd (0(0180180) ) （3 3）輸出電流平均值）輸出電流平均值 R U I d d （2 2）移相范圍）移相范圍 導(dǎo)通 管 d u 2 u 0 60 2 u t 1 t 3 t 0 VT1 VT4 VT2 VT3 VD VT1 VT4 VDVD 5 t 2 t 2 4 t d i t 0 1T i t 0 2T i D i t 0 （4 4）晶閘管承受的）晶閘管承受的 最大

47、電壓最大電壓 2TM U2U 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 3 3、負(fù)載、負(fù)載參數(shù)計(jì)算：參數(shù)計(jì)算： dd T T III 22 (6(6）晶閘管電流有效值）晶閘管電流有效值 (5(5）晶閘管電流平均值）晶閘管電流平均值 dd T dT III 22 導(dǎo)通 管 d u 2 u 0 60 2 u t 1 t 3 t 0 VT1 VT4 VT2 VT3 VD VT1 VT4 VDVD 5 t 2 t 2 4 t d i t 0 1T i t 0 2T i D i t 0 dd D D III 2 (8(8）續(xù)流管電流有效值）續(xù)流管電流有效值 (7(7）續(xù)流管電流平均值）續(xù)流管

48、電流平均值 dd D dD III 2 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 圖圖3.2.4（a） 單相全控橋式整流電路帶反電勢負(fù)載電路波形圖單相全控橋式整流電路帶反電勢負(fù)載電路波形圖 2 2 arcsin U E 當(dāng)當(dāng) 時晶閘管開始承時晶閘管開始承 受正電壓，有脈沖到來晶閘管受正電壓，有脈沖到來晶閘管 才能導(dǎo)通才能導(dǎo)通 。 t 停止導(dǎo)電角：停止導(dǎo)電角： （四）反電勢負(fù)載整流電路（四）反電勢負(fù)載整流電路 d i 1T i 1T u 2 u 1 u TR R d u 1VT3VT 2VT4VT 1g u 4g u 3g u 2g u E R Eu i d d 然而對于直流電動機(jī)負(fù)

49、載來說，由于電流斷續(xù)，隨然而對于直流電動機(jī)負(fù)載來說，由于電流斷續(xù)，隨 著著 的增大，轉(zhuǎn)速的增大，轉(zhuǎn)速 n n （反電動勢（反電動勢E E）降落較大，相當(dāng)）降落較大，相當(dāng) 于整流電源的內(nèi)阻增大，較大的峰值電流在電動機(jī)換向于整流電源的內(nèi)阻增大，較大的峰值電流在電動機(jī)換向 時易產(chǎn)生火花；對于交流電源來說，因電流有效值大，時易產(chǎn)生火花；對于交流電源來說，因電流有效值大， 要求電源的容量大使功率因數(shù)變低。故一般在反電動勢要求電源的容量大使功率因數(shù)變低。故一般在反電動勢 負(fù)載回路中串聯(lián)一平波電抗器。負(fù)載回路中串聯(lián)一平波電抗器。 當(dāng)整流輸出直接帶反電動勢負(fù)載時，由于導(dǎo)通角當(dāng)整流輸出直接帶反電動勢負(fù)載時，由于

50、導(dǎo)通角 小，小， 電流斷續(xù)。負(fù)載回路中的電阻小，若要求輸出同樣的平均電流斷續(xù)。負(fù)載回路中的電阻小，若要求輸出同樣的平均 值電流值電流 ，因而電流有效值將比平均值大許多倍。，因而電流有效值將比平均值大許多倍。 d I 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 作用：作用： 串入串入 后，減小了電流的脈動并延長了晶閘管后，減小了電流的脈動并延長了晶閘管 導(dǎo)通的時間，輸出電壓交流分量降落在電抗器上，輸出導(dǎo)通的時間，輸出電壓交流分量降落在電抗器上，輸出 電流波形連續(xù)平直。電流波形連續(xù)平直。 d L （五）串平波電抗器的反電勢負(fù)載電路（五）串平波電抗器的反電勢負(fù)載電路 3.23.2單相橋式可

51、控整流電路單相橋式可控整流電路 圖圖3.2.4（b）單相全控橋式整流串平波）單相全控橋式整流串平波 電抗器反電勢負(fù)載電路波形圖電抗器反電勢負(fù)載電路波形圖 1 1電路電路 2 2電量電量 輸出電流的平均值輸出電流的平均值 R EU I d d cosU9 . 0U 2d 例如例如 其它電量與全橋大電感負(fù)載相同其它電量與全橋大電感負(fù)載相同 （五）串平波電抗器的反電勢負(fù)載電路（五）串平波電抗器的反電勢負(fù)載電路 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1VT3VT 2VT4VT L u L 1g u 4g u 2g u 3g u 1T i E 導(dǎo)通 管 d u 1T u d u 2 u 0

52、 60 2 u 1T u t t 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 VT1 VT4 u2 0 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 5 t VT2 VT3 -u2 u2 VT2 VT3 -u2 u2 VT1 VT4 u2 0 單相橋式全控整流電路優(yōu)點(diǎn)：單相橋式全控整流電路優(yōu)點(diǎn)： 具有輸出電壓脈動小，電壓平均值大、整流具有輸出電壓脈動小，電壓平均值大、整流 變壓器沒有直流磁化及利用率高的優(yōu)點(diǎn)變壓器沒有直流磁化及利用率高的優(yōu)點(diǎn) 單相橋式全控整流電路缺點(diǎn)：單相橋式全控整流電路缺點(diǎn)： 使用的晶閘管器件較多，且工作時要求橋臂兩管同時使用的晶閘管器件較多，且工作時要求橋臂兩管同時

53、導(dǎo)通，脈沖變壓器二次側(cè)要求有導(dǎo)通，脈沖變壓器二次側(cè)要求有3 34 4個繞組，同時由于個繞組，同時由于 繞組要承受較高的繞組要承受較高的 電壓，故絕緣要求增大。電壓，故絕緣要求增大。 2 u 小結(jié)：小結(jié)： 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 二、單相橋式半控整流電路二、單相橋式半控整流電路 2 2）u u2 2的正半周時的正半周時VD4VD4受正受正 壓一直導(dǎo)通，而壓一直導(dǎo)通，而VD3VD3受反受反 壓一直關(guān)斷；壓一直關(guān)斷；u u2 2的負(fù)半周的負(fù)半周 時時VD3VD3受正壓一直導(dǎo)通，受正壓一直導(dǎo)通， 而而VD4VD4受反壓

54、一直關(guān)斷；受反壓一直關(guān)斷； 1） 晶閘管在觸發(fā)時刻晶閘管在觸發(fā)時刻 被迫換流，二極管則在被迫換流，二極管則在 電源電壓過零時自然換電源電壓過零時自然換 流。流。 1 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1VT2VT 3VD4VD L u L 1g u 2g u 1T i 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2單相半控橋并單相半控橋并續(xù)流二極管續(xù)流二極管大電感負(fù)載電路分析大電感負(fù)載電路分析 圖圖3.2.5(e) 單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖 1T u d i 2

55、u 1 u TR R d u 1VT2VT 3VD4VD L u L 1g u 2g u 1T i VD VD ia b 導(dǎo)通 管 5 tt 2 u 2 u G u t 0 60 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 d u 1T u VD4 VT1 u2 0 2 u VD4 VD 0 VD3 VT2 -u2 u2 0 0 60 u2 0 VD3 VD 0 VD4 VD VD4 VT1 u2u2 0 1g u 2g u 1g u 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2單相半控橋并單相半控橋并續(xù)流二極管續(xù)流二極管大電感負(fù)載電路波形大電感負(fù)載電路波形 圖圖3.2.5(e)

56、單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖 導(dǎo)通管 d u 1T u d u 2 u 0 60 2 u 1T u t t 1 t 2 t 3 t 4 t 0 0 5 t u2 0 0 -u2 u2 0u2 0 0 u2u20 VD4 VT1 VD4 VD VD3 VT2 VD3 VD VD4 VD VD4 VT1 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2單相半控橋并單相半控橋并續(xù)流二極管續(xù)流二極管大電感負(fù)載電路波形大電感負(fù)載電路波形 圖圖3.2.5(e) 單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖單相半

57、控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時的電壓、電流波形圖 導(dǎo)通管 d u 0 60 1 t 2 t 3 t 2 t 4 2 t 5 d i t 0 1T i t 0 4VD i t 0 1g u 2g u G u t 0 u2 0 0-u2 u2 0u2 0 0 u2 u2 0 1T u 1g u t 0 3VD i t 0 2T i VD i 0 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 （1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值 2 cos1 9 . 0)cos1 ( 2 )(sin2 1 222 UUttdUUd （2 2）輸出電流平均值）輸出電流平均值 R U I

58、d d 在控制角為在控制角為時，每個晶閘管一周期內(nèi)的導(dǎo)通角為時，每個晶閘管一周期內(nèi)的導(dǎo)通角為 - ，續(xù)流管的流通角為，續(xù)流管的流通角為 2 dd T dT III 22 （3）晶閘管的電流平均值）晶閘管的電流平均值 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 2 2大電感負(fù)載時參數(shù)計(jì)算（續(xù)）大電感負(fù)載時參數(shù)計(jì)算（續(xù)） dd T T III 22 dd D dD III 2 dd D D III 2 （5）續(xù)流二極管的電流平均值）續(xù)流二極管的電流平均值 （4）晶閘管的電流有效值）晶閘管的電流有效值 （6）續(xù)流二極管的電流有效值）續(xù)流二極管的電流有效值 3.23.2單相橋式可控整流電路單

59、相橋式可控整流電路 失控現(xiàn)象失控現(xiàn)象 單相橋式半控?zé)o續(xù)流二極管大電感負(fù)載整流電路當(dāng)單相橋式半控?zé)o續(xù)流二極管大電感負(fù)載整流電路當(dāng) 突然把控制角增大到突然把控制角增大到180以上或突然切斷觸發(fā)電路時以上或突然切斷觸發(fā)電路時 ，會發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通兩個二極管輪導(dǎo)，會發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管一直導(dǎo)通兩個二極管輪導(dǎo) 通的失控現(xiàn)象。通的失控現(xiàn)象。 防止失控現(xiàn)象的措施：防止失控現(xiàn)象的措施： -負(fù)載兩端反并聯(lián)負(fù)載兩端反并聯(lián) 續(xù)流二極管續(xù)流二極管 1T u d i 2 u 1 u TR R d u 1VT2VT 3VD4VD L u L 1g u 2g u 1T i 續(xù)流二極管的作用：續(xù)流二極管的作用：

60、-防止失控現(xiàn)象防止失控現(xiàn)象 特點(diǎn)：這種接法可以省去續(xù)流二極管VD，續(xù)流 由VD3和VD4來實(shí)現(xiàn)。 3.23.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路 單相橋式半控可控整流電路的另一種接法：單相橋式半控可控整流電路的另一種接法： 例： 某電感性負(fù)載采用帶續(xù)流管的單相半控橋式電路 供電。已知：電感線圈的內(nèi)阻 ，輸入交流電 壓 ,控制角 。試求晶閘管與續(xù)流管的電流 平均值及有效值，并選擇整流電路中的電力電子器件。 5 d R VU220 2 0 60 解： 首先求整流輸出電壓平均值： VUUd149 2 60cos1 2209 . 0 2 cos1 9 . 0 0 2 負(fù)載電流的平均值： AA R