第三章：相控整流

1、相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-23.13.1 概概 述述3.23.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.33.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路3.43.4 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.53.5 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.63.6 三相橋式半控整流電路三相橋式半控整流電路3.73.7 整流器交流側電抗對換流整流器交流側電抗對換流(相相)的影響的影響相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-3 要求：理解和掌握單相橋式、三相半波、三相要求：

2、理解和掌握單相橋式、三相半波、三相橋式等整流電路的電路結構、工作原理橋式等整流電路的電路結構、工作原理/波形波形分析和電量計算。分析和電量計算。 重點：波形分析和基本電量的計算方法。重點：波形分析和基本電量的計算方法。 難點：功率因數(shù)計算、不同負載對工況的影響、難點：功率因數(shù)計算、不同負載對工況的影響、整流器交流側電抗對整流電路的影響整流器交流側電抗對整流電路的影響相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-4一、一、可控整流電可控整流電路的組成路的組成主電路主電路交流電源：工頻電網(wǎng)或整流變壓器交流電源：工頻電網(wǎng)或整流變壓器濾波器：為保證電流連續(xù)濾波器：為保證電流連續(xù)負載：阻性負

3、載、阻感負載、反電勢負載等負載：阻性負載、阻感負載、反電勢負載等控制電路：模擬控制、數(shù)字控制控制電路：模擬控制、數(shù)字控制整流電路：整流電路：將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娔茏儞Q電路。將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娔茏儞Q電路。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-5二、整流電路的分類二、整流電路的分類1、按組成電路的器件分類、按組成電路的器件分類不可控整流電路不可控整流電路： 電路由不可控器件組成。電路由不可控器件組成。 整流輸出電壓（平均值）大小和極性不可變。整流輸出電壓（平均值）大小和極性不可變。半控整流電路半控整流電路： 電路由不可控器件和可控器電路由不可控器件和可控器件組成。件組成。

4、 整流輸出電壓（平均值）大小可調(diào)、極性不能改整流輸出電壓（平均值）大小可調(diào)、極性不能改變。變。全控整流電路全控整流電路： 電路由可控器件組成。電路由可控器件組成。 整流輸出電壓（平均值）大小和極性都可變。整流輸出電壓（平均值）大小和極性都可變。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-62、按電路結構分類、按電路結構分類橋式電路橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路）（又稱全波電路或雙拍電路）零式電路（又稱半波電路或單拍電路）零式電路（又稱半波電路或單拍電路）3、按交流輸入相數(shù)分類、按交流輸入相數(shù)分類單相電路單相電路多相電路多相電路 4、按控制方式分類、按控制方式分類相控式電路相控式

5、電路斬控式電路斬控式電路相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-7三、對整流電路的基本技術要求三、對整流電路的基本技術要求1、輸出電壓的可調(diào)范圍要大，脈動要??；、輸出電壓的可調(diào)范圍要大，脈動要??；2、交流電源功率因數(shù)要高，諧波電流要小、交流電源功率因數(shù)要高，諧波電流要小 ；3、器件導電時間要盡可能長，承受正反向電、器件導電時間要盡可能長，承受正反向電壓要低；壓要低；4、變壓器利用率要高，盡量防止、變壓器利用率要高，盡量防止直流磁化直流磁化 。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-8四、按理想條件來研究整流電路四、按理想條件來研究整流電路理想電力電子器件：正

6、向?qū)〞r阻抗為零，理想電力電子器件：正向?qū)〞r阻抗為零，斷態(tài)時阻抗為無窮大；斷態(tài)時阻抗為無窮大；理想電源：整流電路的交流輸入電壓為對稱、理想電源：整流電路的交流輸入電壓為對稱、無畸變的正弦波。無畸變的正弦波。 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-91、分析方法、分析方法要點要點（1）根據(jù)）根據(jù)SCR的導通的導通/關斷條件，確定其導通時刻、關斷條件，確定其導通時刻、關斷時刻，繪出整流輸出電壓和電流波形，由此關斷時刻，繪出整流輸出電壓和電流波形，由此可進一步繪出有關器件上的電壓和電流波形；可進一步繪出有關器件上的電壓和電流波形；SCR斷態(tài)斷態(tài)（斷路）（斷路）SCR通態(tài)通態(tài)（短

7、路）（短路）導通導通(uAK0, ug0)關斷關斷(iT|E E時，才有晶閘管承時，才有晶閘管承受正電壓，有導通的可能。受正電壓，有導通的可能。導通之后，導通之后， u ud d= =u u2 2，直至，直至| |u u2 2|=|=E E，i id d即降至即降至0 0使得晶使得晶閘管關斷，此后閘管關斷，此后u ud d= =E E 。 與電阻負載時相比，晶閘與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度管提前了電角度停止導電，停止導電，稱為停止導電角。稱為停止導電角。212sinUE在在 角相同時，整流輸出角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。電壓比電阻負載時大。當 時，SCR從 時刻開始導通；時刻

8、開始導通；當 時時tE)dsinU2(1EU-2dt 30的工作情況的工作情況負載電壓電流波形斷續(xù)負載電壓電流波形斷續(xù)各晶閘管導電時間各晶閘管導電時間=1500- ，小于，小于1200 移相范圍移相范圍 0 150相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-55cos U1.17tdsinU2321U26562dt1、輸出電壓平均值輸出電壓平均值Ud（1）0 30 （輸出電壓連續(xù)）（輸出電壓連續(xù)）（2）30 150 （輸出電壓斷續(xù)）（輸出電壓斷續(xù)）6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-562、負載電流

9、平均值、負載電流平均值：Id=Ud/R3、晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器副邊線晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器副邊線電壓峰值，即電壓峰值，即4、晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器副邊相晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器副邊相電壓的峰值，即電壓的峰值，即 5、移相范圍、移相范圍： =0 150222RM45.2632UUUU22UUFM相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-57假定電感很大，假定電感很大，id平直。平直。（一）工作原理（一）工作原理/波形分析波形分析 1、 3030 后，后，相對大電感負載相對大電感負載u ud d中負的部分減中負的部分減少，少， U U

10、d d略為增加，略為增加，U Ud d/ /U U2 2與與 的關系的關系將介于曲線將介于曲線1 1和和2 2之間。之間。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-63 優(yōu)點：優(yōu)點：接線和控制簡單接線和控制簡單 。 缺點缺點變壓器副邊電流中含有直流分量，存在變壓器副邊電流中含有直流分量，存在直流磁化現(xiàn)象，引起附加損耗直流磁化現(xiàn)象，引起附加損耗 ；變壓器利用率低（每相繞阻的最長導電變壓器利用率低（每相繞阻的最長導電時間只有三分之一周期）；時間只有三分之一周期）；零線上通過較大的負載電流。零線上通過較大的負載電流。 應用場合：應用場合：中等偏小功率的設備上。中等偏小功率的設備上。

11、相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-64 結構：共陰極三相半波結構：共陰極三相半波+共陽極三相半波共陽極三相半波共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（T1，T3，T5）共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管(T4，T6，T2)導通順序：T6 、T1 T1 、T2 T2 、T3 T3 、T4 T4 、T5 T5 、T6相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-65 自然換相點自然換相點相電壓相電壓or線電壓線電壓的交點（的交點（t1、t2、t3 、 t4、t5、t6 ）相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-66分析思考：分析思考：1、各管子導電

12、時間？各管子導電時間？2、變壓器副邊繞組的導電時間？、變壓器副邊繞組的導電時間？3、變壓器副邊電流中是否含有直流分量？、變壓器副邊電流中是否含有直流分量？相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-67（一）工作原理（一）工作原理/波形分析：波形分析：1、 = 0移相范圍移相范圍 0 90相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-682、 = 30 3、 = 60 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-694、 = 90 5、 = 120 三相橋式整流電路帶大電感負載三相橋式整流電路帶大電感負載時的移相范圍時的移相范圍 為：為：0 90相控整流

13、2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-701 1、一周期內(nèi)一周期內(nèi)ud脈動脈動6次，每次脈動的波形都一樣，次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為故該電路為6脈波整流電路。脈波整流電路。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-712 2、需要兩個管同時導通才能形成、需要兩個管同時導通才能形成供電回路供電回路，共陰，共陰極組和共陽極組各一個，且不能為同一相器件。極組和共陽極組各一個，且不能為同一相器件。電流連續(xù)時每個器件導通電流連續(xù)時每個器件導通 120120 。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-723 3、變壓器副邊、變壓器副邊流過正負電流，無

14、直流磁化；流過正負電流，無直流磁化；電流電流連續(xù)時變壓器副邊各相繞組每個周期工作連續(xù)時變壓器副邊各相繞組每個周期工作240240 ，利用率高。利用率高。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-734、對觸發(fā)脈沖順序的要求：對觸發(fā)脈沖順序的要求：（1 1）按）按T T1 1-T-T2 2-T-T3 3-T-T4 4-T-T5 5-T-T6 6的順序觸發(fā)，相位依次差的順序觸發(fā)，相位依次差6060 。（2 2）共陰極組共陰極組T T1 1、T T3 3、T T5 5的脈沖依次差的脈沖依次差120120 ，共陽極組，共陽極組 T T4 4、T T6 6、T T2 2也依次相差也依次相

15、差120120 。（3 3）同一相的上下兩個橋臂，即同一相的上下兩個橋臂，即T T1 1與與T T4 4，T T3 3與與T T6 6，T T5 5與與 T T2 2，脈沖相差，脈沖相差180180 。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-745 5、為確保電路正常工作，要求同時導通的、為確保電路正常工作，要求同時導通的2 2個個晶閘管均有脈沖，否則在電路合閘起動過程晶閘管均有脈沖，否則在電路合閘起動過程中或電流斷續(xù)時，電路將不能正常工作。中或電流斷續(xù)時，電路將不能正常工作。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-75可采用兩種方法使可采用兩種方法使2 2

16、個晶閘管均有脈沖個晶閘管均有脈沖： （1）寬脈沖觸發(fā)）寬脈沖觸發(fā) （2）雙窄脈沖觸發(fā)（常用）雙窄脈沖觸發(fā)（常用）圖（圖（a）變壓器副邊變壓器副邊 三相電壓波形三相電壓波形圖（圖（b）寬脈沖觸發(fā)寬脈沖觸發(fā) （脈寬（脈寬 60 )圖（圖（c）雙窄脈沖觸發(fā)雙窄脈沖觸發(fā)（間隔（間隔 60 )相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-761、整流電壓、整流電壓 Ud2、變壓器副邊電流、變壓器副邊電流 有效值有效值I2cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU231U223232dtd2I32I相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-773、SCR電流電流 有效

17、值有效值ITdTI31I相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-78（一）工作原理（一）工作原理/波形波形分析分析（a） = 60 （b） 60 120移相范圍移相范圍 0 120相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-791、整流電壓、整流電壓 Ud0 60 60 120 cosU35. 1cos U34. 2U22d3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-80 三相橋式全控整流電路接三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負載反電勢阻感負載時，時，在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況

18、在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情況下，下，電路工作情況與電感性負載時相似電路工作情況與電感性負載時相似，兩者，兩者的直流輸出電壓的直流輸出電壓u ud d、電流、電流i id d波形均相同，波形均相同，僅在僅在計算計算I Id d時有所不同時有所不同，接反電勢阻感負載時的，接反電勢阻感負載時的I Id d為：為：REUIdd式中式中R R 和和E E 分別為負載中的電阻值和反電勢的分別為負載中的電阻值和反電勢的值。值。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-81 優(yōu)點：優(yōu)點：六脈波電路，輸出電壓脈動更小；六脈波電路，輸出電壓脈動更??；變壓器繞組無直流磁勢；變壓器繞組無直

19、流磁勢；變壓器繞組在正負半周都工作，效率高。變壓器繞組在正負半周都工作，效率高。四、三相橋式全控整流電路的優(yōu)點四、三相橋式全控整流電路的優(yōu)點相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-82圖例圖例3-33-3 的三相橋式整流電路，三相電壓對稱，的三相橋式整流電路，三相電壓對稱， 設濾波電抗非常大，輸出電流連續(xù)，若快速熔斷設濾波電抗非常大，輸出電流連續(xù)，若快速熔斷器器F F1 1熔斷，試繪出輸出電壓熔斷，試繪出輸出電壓u ud d的波形，并寫出電的波形，并寫出電流流I Id d的計算式。的計算式。 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-83解：解：（1）故障條件

20、下輸出波形如圖例）故障條件下輸出波形如圖例3-3（b）所示。）所示。（2）設整流器交流側相電壓為）設整流器交流側相電壓為U2，將故障下輸出，將故障下輸出波形和三相橋式整流電路在正常運行情況下波形和三相橋式整流電路在正常運行情況下和和時的輸出波形相比較可知，輸出由四個時的輸出波形相比較可知，輸出由四個時的波頭和兩個時的波頭和兩個時的波頭組成，因此時的波頭組成，因此計算可以簡化為：計算可以簡化為：22294. 16260cos34. 26434. 2UUUUd2294. 194. 1URRURUIdd相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-84 主電路結構主電路結構由一個三相半由

21、一個三相半波不控整流電波不控整流電路與一個三相路與一個三相半波可控整流半波可控整流電路串聯(lián)而成電路串聯(lián)而成移相范圍移相范圍 0 180相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-851、 = 30 （一）波形分析（一）波形分析相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-862、 = 120相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-87（二）電量計算（二）電量計算1、整流電壓、整流電壓 Ud輸出電壓為輸出電壓為不可控三相半波不可控三相半波電路輸出電壓電路輸出電壓與與可控的三相半波可控的三相半波電路輸出電壓電路輸出電壓之和之和！2、移相范圍移相范圍 0

22、1802cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-881、 60 （一）波形分析（一）波形分析dd2I816.0I 32I相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-892、60 180 d2I I相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-90（二）電量計算（二）電量計算1、整流電壓、整流電壓 Udv同電阻性負載同電阻性負載v輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控的三相半波電路輸出電壓之和的三相半波電路輸出電壓之和2cos1U34. 2)cos(1 U17.

23、 1U22d相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-912、SCR電流的有效值電流的有效值 IT、整流管電流有效值整流管電流有效值 IDddDTI577.0I 31IIddDdTI 31II3、 SCR電流的平均值電流的平均值 IdD 、整流管電流平均值整流管電流平均值 IdT相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-924、變壓器副邊繞組電流有效值、變壓器副邊繞組電流有效值 I2 60 dd2I816.0I 32Id2I I60 180 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-93 當處于關斷狀態(tài)晶閘當處于關斷狀態(tài)晶閘管的觸發(fā)脈沖突然丟管的

24、觸發(fā)脈沖突然丟失或控制角失或控制角 突然增大突然增大到到 180 時，處于導通時，處于導通狀態(tài)的晶閘管將不能狀態(tài)的晶閘管將不能正常關斷、失去控制正常關斷、失去控制作用作用失控現(xiàn)象。失控現(xiàn)象。 避免方法：避免方法：加續(xù)流二極管加續(xù)流二極管相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-94 R負載、負載、RL負載、負載、RLE負載的負載的Ud波形相同。波形相同。單相橋式半控單相橋式半控單相橋式半控單相橋式半控 移相范圍：移相范圍：0180。 都存在失控問題。都存在失控問題。避免方法：避免方法：加續(xù)流二極管。加續(xù)流二極管。2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d2cos1

25、9 .0)(dsin2122UttUUd相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-95例例3-4 三相半控橋式整流電路，已知三相電源對稱，三相半控橋式整流電路，已知三相電源對稱，濾波電感濾波電感 Ld 充分大，負載電流充分大，負載電流i id近似平直。近似平直。UAB=380V，R=2 ，E=40V， =90 ，試完成下，試完成下列要求：列要求：（1） 繪出負載電壓繪出負載電壓ud、交流側電流、交流側電流i iA的波形；的波形； （2）求負載電壓平均值）求負載電壓平均值Ud、負載電流平均值、負載電流平均值Id；（3）求電源側的功率因數(shù)。）求電源側的功率因數(shù)。相控整流2021-1

26、0-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-96解：（解：（1）反電勢阻感負反電勢阻感負載在負載電感足夠大足載在負載電感足夠大足以使負載電流連續(xù)的情以使負載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與況下，電路工作情況與大電感負載時相似大電感負載時相似，負，負載電壓載電壓ud、交流側電流、交流側電流i iA的波形如右圖所示。的波形如右圖所示。 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-97（3 3） )(4 .25717. 1)cos1 (17. 122VUUUd)(7 .1082404 .257AREUIdd（2） )(85.767 .1082118090AIIdA)(6 .5072185.7

27、638033VAIUSAAB)(4 .279797 .1084 .257WIUPPddd55. 06 .507214 .27979SP相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-981、下列可控整流電路中、下列可控整流電路中，輸出電壓中諧波含量最輸出電壓中諧波含量最少的電路是：少的電路是：a. 三相半波三相半波 b. 三相橋式三相橋式 c. 單相半波單相半波 d. 單相橋式單相橋式2、可控硅裝置觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路形式、可控硅裝置觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路形式、負載性質(zhì)有關。對三相半波可控整流電路電阻性負載性質(zhì)有關。對三相半波可控整流電路電阻性負載來說，觸發(fā)脈沖的移相范圍是

28、：負載來說，觸發(fā)脈沖的移相范圍是： 0 90 0 120 0 150 0 180 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-993、下列概念正確的在括號中畫、下列概念正確的在括號中畫“ ”： 與三相半波整流電路相比，三相橋式整流整流電路與三相半波整流電路相比，三相橋式整流整流電路具有：具有：輸出電壓脈動小輸出電壓脈動?。ǎǎ┳儔浩骼@組無直流磁勢變壓器繞組無直流磁勢（）（）變壓器繞組在正負半周都工作，效率高變壓器繞組在正負半周都工作，效率高（）（）SCR導電時間長導電時間長（）（）相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1004、三相全控橋式晶閘管整流電路，帶

29、阻感負載、三相全控橋式晶閘管整流電路，帶阻感負載 ，輸出電壓波形如下圖粗線所示，試分析電路有何故輸出電壓波形如下圖粗線所示，試分析電路有何故障？障？ 0t tuduacuabuacucbuabuacubcubauca相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-101分析該問題時作以下假定：分析該問題時作以下假定： 考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側電感的影響，考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側電感的影響，該漏感可用一個集中的電感該漏感可用一個集中的電感LB表示。表示。 假設大電感負載，負載電流連續(xù)且平直。假設大電感負載，負載電流連續(xù)且平直。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信

30、息學院3-102一、換相過程分析一、換相過程分析（以三相半波為例）（以三相半波為例）RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc1 1、電流從、電流從T T1 1換相至換相至T T2 2的過程：的過程： 因因a a、b b兩相均有漏感兩相均有漏感,i,ia a、i ib b均不能突變。均不能突變。 當當i ik k增大到等于增大到等于i id d時，時， i ia a=0=0，T T1 1關斷關斷, ,換流結束。換流結束。 T T1 1和和T T2 2同時導通，相當同時導通，相當于將于將a a、b b兩相短路，在兩兩相短路，

31、在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流i ik k， i ib b= =i ik k 逐漸增大的，逐漸增大的，而而i ia a= =i id d- -i ik k逐漸減小。逐漸減小?？紤]變壓器漏感時的考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形三相半波可控整流電路及波形換相重疊角換相重疊角 ：換相過程所需換相過程所需的時間的時間T T1 1換相至換相至T T2 2的過程的過程相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1032、相關概念（術語）、相關概念（術語）換相過程：一相晶閘管電流從換相過程：一相晶閘管電流從id 0 ，另一，另一相晶閘管電流從相晶閘管電流從0 id

32、的過程。的過程。換相重疊角換相重疊角 ：換相過程所對應的相角。：換相過程所對應的相角。換相電壓：換相過程中加在換相回路上的電換相電壓：換相過程中加在換相回路上的電 壓，即兩相間電位差瞬時值。壓，即兩相間電位差瞬時值。 uba = ub - ua問題問題2 2：換相重疊角換相重疊角 ？問題問題1 1：換相過程中換相過程中u ud d的波形？的波形？相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1043、換相重迭對輸出電壓波形的影響、換相重迭對輸出電壓波形的影響換相過程中，整流電壓的瞬時值換相過程中，整流電壓的瞬時值影響：與影響：與 = 0時相比，時相比，產(chǎn)生了產(chǎn)生了換換相壓降相壓降

33、Ud，使使Ud減小。減小。dtdiLuuuKBbaab22abKBuudtdiL2abKBbduudtdiLuudddUUUcos0RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-105換相壓降與電路結構、換相電流換相壓降與電路結構、換相電流id、交流側、交流側電感電感LB有關，與換相時刻的電壓無關。有關，與換相時刻的電壓無關。對于對于單相全控橋單相全控橋，環(huán)流，環(huán)流i ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?id，所以，所以必須用必須用 2id 代替代替 id tduumtduumab

34、db)2(2)(2dIKBKBdixmtdtddiLm022dBImx2dURabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc對對m脈波電路，換相壓降為脈波電路，換相壓降為相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-106 符號定義符號定義:m 輸出電壓在一個周期輸出電壓在一個周期內(nèi)內(nèi)的波頭數(shù)。的波頭數(shù)。xB 整流電路交流側每相電抗值（主要是變整流電路交流側每相電抗值（主要是變壓器漏抗）壓器漏抗）U2e 變壓器二次繞組變壓器二次繞組額定相電壓額定相電壓I2e 變壓器二次繞組變壓器二次繞組額定相電流額定相電流uK% 變

35、壓器的短路電壓比變壓器的短路電壓比100oo22KeeBuIUx相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-107 輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值 Ud 整流電路的輸出特性整流電路的輸出特性如右圖所示如右圖所示dddUUUcos0dcdIRUcos0)2(BcmxR相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-108a2b2ba2k2Bkkd2kBu2U cos(t)mu2U cos(t)muu22U sinsintm1di2U sinsintdtLmti0iI2U sinmi(coscost)L因 為 當時 ，； 換 流 結 束 時 ，解 得 ：相控整流2021-

36、10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-109m 輸出電壓在一個周期內(nèi)的波頭數(shù)。輸出電壓在一個周期內(nèi)的波頭數(shù)。 對于單相全控橋，對于單相全控橋，環(huán)流環(huán)流i ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?id，所以，所以必須用必須用 2id 代替代替 id 對于三相全控橋，對于三相全控橋，它相當于相電壓為它相當于相電壓為 的的脈波整流電路，所以脈波整流電路，所以必須用必須用 線電壓線電壓（即（即 ）代替代替coscossin220BIKdxmUdiIdmUIxdBsin2coscos22U32U2U3相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-110電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流

37、電路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：注： 單相全控橋電路中，環(huán)流單相全控橋電路中，環(huán)流i ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?id。 三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓等于 的的6脈波整脈波整流電路，故其流電路，故其m=6，相電壓按，相電壓按 代入。代入。2U32U3相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-111出現(xiàn)換相重疊角出現(xiàn)換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值，整流輸出電壓平均值U Ud d降低；降低；使整流電路的功率因數(shù)降低；使整流電路的功率因數(shù)降低

38、；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；晶閘管的晶閘管的d di/i/d dt t 減小，有利于晶閘管的安全開通，減小，有利于晶閘管的安全開通， 有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的d di/i/d dt t。RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-112圖例圖例3-5 單相橋式整流電路，已知電源電壓單相橋式整流電路，已知電源電壓U2=220V，交流側電抗為交流側電抗為XB，假設

39、濾波電抗，假設濾波電抗Xd非常大，以至非常大，以至于輸出電流于輸出電流i id連續(xù)而平直。當連續(xù)而平直。當i id=Id時，重疊角時，重疊角1=300，如改變負載電阻，如改變負載電阻R，使，使i id=2Id ，試求，試求（1）計算此時的重疊角）計算此時的重疊角2 和輸出電壓平均值和輸出電壓平均值Ud；（2）繪出電流）繪出電流i iD1、i iD2和電壓和電壓ud 的波形。的波形。 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-113解：解：（1）將）將m相半波可控整流電路計算重疊角的相半波可控整流電路計算重疊角的公式用于本題，可得公式用于本題，可得 ：mUIxdBsin2)cos

40、(cos2取取m=2,m=2, , 據(jù)題意可列出據(jù)題意可列出方程組如下：方程組如下： 22212)2(2cos122cos1UIxUIxdBdB即：即：)cos1 (2cos112432)( 5 .171243cos12209 . 02cos19 . 022VUUd（2 2）電流）電流i iD1、i iD2和電壓和電壓ud 的的波形如圖例波形如圖例3-53-5。 相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-114例題例題 3-6 三相全控橋式整流電路接大電感負載，三相全控橋式整流電路接大電感負載，對于對于4000KVA副邊副邊Y形連接的整流變壓器，其短形連接的整流變壓器，其短路比

41、路比20%，副邊線電壓，副邊線電壓U2l=2000V ， Id=1200A， =15 ，求裝置的功率因數(shù)。，求裝置的功率因數(shù)。 解：根據(jù)題中的參數(shù)，整流變壓器副邊額定線電解：根據(jù)題中的參數(shù)，整流變壓器副邊額定線電流為：流為： )(7 .1154200031040003322AUSIlel根據(jù)短路比的定義：根據(jù)短路比的定義： )(2 . 02 . 013%2222elkeeBIUuIUx相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-115由于由于XB不可忽略，就須考慮由于重疊造成的不可忽略，就須考慮由于重疊造成的輸出平均電壓損失輸出平均電壓損失)( 3 .229120022 . 06

42、2VImxUdBd)(7 .23783 .22915cos200035. 1cos0VUUUddd該系統(tǒng)輸出功率：該系統(tǒng)輸出功率： )(4 .285412007 .2378kWIUPPddd相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-116變壓器副邊實際電流與負載有關，其值為變壓器副邊實際電流與負載有關，其值為 ：)(2 .9791200816. 0322AIId忽略變壓器損耗，則輸入的視在功率為：忽略變壓器損耗，則輸入的視在功率為： ).(9 .33912 .97920003322kVAIUSl裝置的功率因數(shù)為：裝置的功率因數(shù)為： 84. 09 .33914 .2854SP相控

43、整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1171、單選題：（、單選題：（1）整流電路的作用是）整流電路的作用是 將交流電變換為直流電將交流電變換為直流電 將直流電變換為直流電將直流電變換為直流電 將交流電變換為交流電將交流電變換為交流電 將直流電變換為交流電將直流電變換為交流電（2）可控整流電路的輸出電壓大小與主電路型式、）可控整流電路的輸出電壓大小與主電路型式、控制角控制角和負載性質(zhì)有關。以下哪種整流電路的輸和負載性質(zhì)有關。以下哪種整流電路的輸出電壓最大？設交流輸入電壓出電壓最大？設交流輸入電壓U2相同，都帶純電阻相同，都帶純電阻負載，控制角負載，控制角=0 。 單相橋式全控整

44、流電路單相橋式全控整流電路 三相半波整流電路三相半波整流電路 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1182、判斷題、判斷題（1）下列概念正確的有：）下列概念正確的有： 在整流電路中，負載電流越大，換相重疊角越在整流電路中，負載電流越大，換相重疊角越小。小。 在整流電路中，輸入電壓越高，換相重疊角越在整流電路中，輸入電壓越高，換相重疊角越小。小。 在整流電路中，輸入變壓器漏抗越大，換相重在整流電路中，輸入變壓器漏抗越大，換相重疊角越小。疊角越小。 在大電感負載整流電路中，換相重疊角在大電感負載整流電路中，換相重疊角與相與相控角控角有關

45、。有關。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1193、掌握、掌握整流電路的分析方法：整流電路的分析方法：根據(jù)電源電壓根據(jù)電源電壓 u2 和控制角和控制角 以及負載性質(zhì)，以及負載性質(zhì)，繪出負載電壓繪出負載電壓 ud 、負載電流負載電流 i id 和整流元件和整流元件的電壓、電流波形，從而導出基本電量的計的電壓、電流波形，從而導出基本電量的計算公式及數(shù)量關系。算公式及數(shù)量關系。1、掌握、掌握整流器交流側電抗對整流電路的影響整流器交流側電抗對整流電路的影響2、理解、理解半控整流電路半控整流電路“失控失控”的概念的概念相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-12

46、04、掌握、掌握整流電路的基本電量計算整流電路的基本電量計算輸出電壓（負載電壓）平均值輸出電壓（負載電壓）平均值 Ud、有效值、有效值U輸出電流（負載電流）平均值輸出電流（負載電流）平均值 Id、有效值、有效值ISCR電流平均值電流平均值 IdT、有效值、有效值IT SCR電流定額電流定額ITAV=(1.52) IT1.57電源（變壓器副邊）電壓有效值電源（變壓器副邊）電壓有效值 U2 電流有效值電流有效值I2、視在功率視在功率S= U2 I2電阻負載功率電阻負載功率 P=I2 R 直流電源負載功率直流電源負載功率 P= Id E當負載中含有大電感時（即：當負載中含有大電感時（即：Id平直時）

47、，平直時）， I = Id ， P= Id Ud功率因數(shù)功率因數(shù)= PS本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-121)2cos1( U0.9tdsinU21U22dt移相范圍移相范圍 0 180本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-122移相范圍移相范圍 0 90cos U0.9tdsinU21U22dt本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-123 時時tE)dsinU2(1EU-2dt 時時tE)dsinU2(1EU-2dt本章小結本章小結要求觸發(fā)脈要求觸發(fā)脈沖有足夠?qū)挍_有足夠?qū)挾取６?/p>

48、。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-124 整流電壓整流電壓u ud d的波形和負載電流的波形和負載電流i id d的波形與電感的波形與電感負載電流連續(xù)時的波形相同，負載電流連續(xù)時的波形相同，u ud d的計算公式亦一的計算公式亦一樣。樣。cos U0.9tdsinU21U22dt本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-125)2cos1( U0.9tdsinU21U22dtUd 、Id、 U： （R、L負載與負載與R負載）負載）計算公式與單相全控計算公式與單相全控橋（橋（R負載）負載）一樣。一樣。移相范圍移相范圍 0 180本章小結本

49、章小結 不能輸不能輸出負電壓；出負電壓； 帶電感帶電感性負載時存性負載時存在失控現(xiàn)象。在失控現(xiàn)象。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-126 0 30 cos U1.17tdsinU2321U26562dt30 150 6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt移相范圍移相范圍： =0 150本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-127移相范圍移相范圍： =0 90cos U1.17U2d本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-128cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU

50、231U223232dt移相范圍移相范圍 0 90本章小結本章小結要求觸發(fā)脈沖有足夠要求觸發(fā)脈沖有足夠?qū)挾龋ù笥趯挾龋ù笥?0 ）。）?；蚧蛞箝g隔為要求間隔為60的的雙窄脈沖。雙窄脈沖。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1290 60 cosU35. 1cos U34. 2U22d60 120 3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt移相范圍移相范圍 0 120本章小結本章小結相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1302cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22dR、L負載與負載與R負載的整負載的整流電壓流電壓 Ud表

51、達式相同表達式相同移相范圍移相范圍 0 180本章小結本章小結 不能輸出負電壓；不能輸出負電壓；帶電感性負載時存在帶電感性負載時存在失控現(xiàn)象。失控現(xiàn)象。相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-131出現(xiàn)換相重疊角出現(xiàn)換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值，整流輸出電壓平均值U Ud d降低；降低；使整流電路的功率因數(shù)下降；使整流電路的功率因數(shù)下降；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；晶閘管的晶閘管的d di/i/d dt t 減小，有利于晶閘管的安全開通。減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時人為串入進線電抗器以抑制晶閘管的有時人為

52、串入進線電抗器以抑制晶閘管的d di/i/d dt t 。本章小結本章小結100oo22KeeBuIUx整流電路交流側每相電抗值（主要是變壓器漏抗）整流電路交流側每相電抗值（主要是變壓器漏抗）相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-132電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：單相全控橋電路中，環(huán)流注：單相全控橋電路中，環(huán)流i ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?Id。 三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓

53、等于 的的6脈波整脈波整流電路，故其流電路，故其m=6，相電壓按，相電壓按 代入。代入。2U32U3本章小結本章小結 整流輸出電壓的平均值整流輸出電壓的平均值dddUUUcos0相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1333-1 單相半波可控整流電路中，如晶閘管（單相半波可控整流電路中，如晶閘管（1）不）不加觸發(fā)脈沖，（加觸發(fā)脈沖，（2）內(nèi)部短路，（）內(nèi)部短路，（3）內(nèi)部斷路，）內(nèi)部斷路，試分析元件兩端與負載電壓波形。試分析元件兩端與負載電壓波形。3-2 可控整流電路純電阻負載時，負載電阻上的平可控整流電路純電阻負載時，負載電阻上的平均電壓和平均電流的乘積是否等于負載功率？

54、大均電壓和平均電流的乘積是否等于負載功率？大電感負載，當電流基本平直時，在負載電阻上的電感負載，當電流基本平直時，在負載電阻上的平均電流的乘積是否等于負載功率？為什么？平均電流的乘積是否等于負載功率？為什么？相控整流2021-10-27 長春工業(yè)大學人文信息學院3-1343-8 整流電路中續(xù)流二極管起什么作用？所有整流電路輸整流電路中續(xù)流二極管起什么作用？所有整流電路輸出端都需加接續(xù)流二極管嗎？出端都需加接續(xù)流二極管嗎？3-11單相橋式全控整流電路，大電感負載，單相橋式全控整流電路，大電感負載，U2=110V，R=2，試計算當，試計算當 =300時，輸出電壓、電流平均值時，輸出電壓、電流平均值Ud和和Id。如接續(xù)流二極管，。如接續(xù)流二極管，Ud和和Id又各為多少？繪出二種又各為多少？繪出二種情況的電壓、電流波形，兩種情況電源側的功率因