第三章 整流電路

1、整流電路整流電路整流：交流電變?yōu)橹绷麟?。整流：交流電變?yōu)橹绷麟?。整流電路的分類：整流電路的分類?按器件的組成可分為不可控、半控、全控三種按器件的組成可分為不可控、半控、全控三種 按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路 按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路 按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分按變壓器二次側(cè)電流的方向是單向或雙向，又分為單拍和雙拍電路。為單拍和雙拍電路。第第3章章 3.1 單相可控整流電路單相可控整流電路 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 3.1.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流

2、電路 3.1.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路 3.1.4 半控橋電路中的失控半控橋電路中的失控 現(xiàn)象及預(yù)防現(xiàn)象及預(yù)防整流電路整流電路第第3章章單相可控整流電路單相可控整流電路3.13.1單相可控整流電路單相可控整流電路晶閘管可控整流電路是將交流電能轉(zhuǎn)換為大小晶閘管可控整流電路是將交流電能轉(zhuǎn)換為大小可以控制的直流電能?？梢钥刂频闹绷麟娔堋Ｋ饕澜寰чl管的兩種特性：它主要依藉晶閘管的兩種特性：a.a. 單向?qū)щ娦裕菏馆敵霾辉倬哂薪蛔冃再|(zhì)。單向?qū)щ娦裕菏馆敵霾辉倬哂薪蛔冃再|(zhì)。b.b. 可控性：使電路輸出功率可依從給定信號(hào)可控性：使電路輸出功率可依從給定信號(hào)變化；當(dāng)給定信號(hào)保持一定時(shí)，

3、能在外擾的作變化；當(dāng)給定信號(hào)保持一定時(shí)，能在外擾的作用下，維持輸出量不變。用下，維持輸出量不變。3.1 整流電路從工頻交流電源吸取電能，并把它轉(zhuǎn)換在直流電整流電路從工頻交流電源吸取電能，并把它轉(zhuǎn)換在直流電能輸送到負(fù)載端。由于整流電路的輸出有較大脈動(dòng)，為使電能能輸送到負(fù)載端。由于整流電路的輸出有較大脈動(dòng)，為使電能的傳遞保持連續(xù)，需要在電路中加入濾波器的傳遞保持連續(xù)，需要在電路中加入濾波器。 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路Single Phase Half Wave Single Phase Half Wave Controlled RectifierControlled Rectifi

4、er1.1. 帶帶線性電阻線性電阻負(fù)載負(fù)載 變壓器變壓器T的作用：的作用：（1）變換電壓；）變換電壓；（2）隔離電阻負(fù)載。）隔離電阻負(fù)載。電壓與電流成正比，電壓與電流成正比，兩者波形相同兩者波形相同 圖3-1 單相半波可控整流電路及波形3.1.1TVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2pwtwtwtwtu2uguduVTaq0b)c)d)e)00理想晶閘管：導(dǎo)通時(shí)管壓降為理想晶閘管：導(dǎo)通時(shí)管壓降為0V0V，截止時(shí)電流為，截止時(shí)電流為0A0A。 工作原理：（1）當(dāng)U2在0-期間，晶閘管承受正電壓，滿足導(dǎo)通條件之一。在此期間內(nèi)只要在門(mén)極加一個(gè)觸發(fā)脈沖，晶閘管就一直導(dǎo)通，直至晶閘管承受負(fù)電壓而

5、截止，即在t=/時(shí)刻截止。（2）在-2期間，晶閘管承受反向電壓而載止。（3）在電源U2的下一周期2+t時(shí)刻，門(mén)極觸發(fā)脈沖又一次到來(lái)時(shí)，VT又一次正向?qū)ǎ绱酥芷谛灾貜?fù) 定義：晶閘管承受正電壓起到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的電壓變化的角度稱為控制角控制角，用表示，=t。單相半波可控整流電路工作原理單相半波可控整流電路工作原理 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 （2）整流輸出直流電流平均值Id Id=Ud/R=0.45U2(1+Cos)/2R（3）流過(guò)晶閘管的電流有效值IT和變壓器副邊電流有效值I2 i2=1.414U2Sint/R故有效值： 2papap wwppa-+=2sin41) (/R)sin2(212 2

6、2U t dtUI2 當(dāng)控制角當(dāng)控制角=0=0時(shí)，時(shí)，I I2 2=1.57I=1.57Id d, ,波形系數(shù)波形系數(shù)K Kf f隨隨增大而迅速增大。增大而迅速增大。當(dāng)當(dāng)增大時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角增大時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角下降，導(dǎo)致負(fù)載上脈動(dòng)直流電流下降，導(dǎo)致負(fù)載上脈動(dòng)直流電流 波形變差，從而使電流有效值比平均值大得多。波形變差，從而使電流有效值比平均值大得多。 （4）有功功率、視在功率和功率因數(shù)有功功率、視在功率和功率因數(shù)CosCos 電源供給的有功功率電源供給的有功功率P P：由上式可見(jiàn)：當(dāng)由上式可見(jiàn)：當(dāng)=0=0時(shí)，時(shí)，CosCos=0.707; =0.707; 當(dāng)當(dāng)=時(shí)，時(shí)，CosCos=0=0思考

7、題：為什么負(fù)載是電阻性的，而思考題：為什么負(fù)載是電阻性的，而=0=0時(shí)，時(shí)，CosCos11？2papapwwppa-+=2sin41)()sin2(21222UtdtUU式中U為負(fù)載R上的電壓有效值電源視在功率電源視在功率S=U2I2 222UIRIP=papapf22sin41cos222-+=IUUISP（5）最大正反向電壓：）最大正反向電壓：22U（6）移相范圍）移相范圍 0 2. 帶帶阻感負(fù)載阻感負(fù)載的工作情況的工作情況 阻感負(fù)載的特點(diǎn)阻感負(fù)載的特點(diǎn)： 焦耳楞次定律：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁焦耳楞次定律：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通的變化率成正比，總是反抗磁通的變化率成正比，總是反抗磁通的變化。通的變化。

8、 電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使電感對(duì)電流變化有抗拒作用，使得流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。得流過(guò)電感的電流不發(fā)生突變。 圖3-2 帶阻感負(fù)載的 單相半波電路及其波形單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路3.1.1a)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + + 工作原理工作原理 在在 t1時(shí)刻加上觸發(fā)脈沖，晶閘管立刻導(dǎo)通由于電感的抗拒作時(shí)刻加上觸發(fā)脈沖，晶閘管立刻導(dǎo)通由于電感的抗拒作用，用，Id逐漸上升并在電感上感應(yīng)出電壓：逐漸上升并在電感上感應(yīng)出電壓：UL=Ldid/dt. a.在在0 t1內(nèi)，晶閘管承受正向

9、電壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，故輸出為內(nèi)，晶閘管承受正向電壓，但無(wú)觸發(fā)脈沖，故輸出為0。 b.在在 t1時(shí)刻加上觸發(fā)脈沖，晶閘管立刻導(dǎo)通。由于電感的抗拒時(shí)刻加上觸發(fā)脈沖，晶閘管立刻導(dǎo)通。由于電感的抗拒作用，作用，id慢慢上升，并在電感上感應(yīng)出電壓：慢慢上升，并在電感上感應(yīng)出電壓：UL=Ldid/dt.在在 t1= 后，由于后，由于UL+U20,故晶閘管仍繼續(xù)導(dǎo)通，直至故晶閘管仍繼續(xù)導(dǎo)通，直至t2時(shí)刻。時(shí)刻。 c. c. 在在tt2 2至至22期間，晶閘管承受反壓關(guān)斷，輸出為期間，晶閘管承受反壓關(guān)斷，輸出為0 0。如圖中。如圖中電阻電阻R R很小、電感很小、電感L L很大，而導(dǎo)通角很大，而導(dǎo)通角=2-2=

10、2-2，這樣輸出電壓正，這樣輸出電壓正負(fù)面積接近相等，使得整流輸出的直流平均電壓負(fù)面積接近相等，使得整流輸出的直流平均電壓U Ud d接近于零接近于零 結(jié)論：（結(jié)論：（1 1）感性負(fù)載與阻性負(fù)載相比，平均值）感性負(fù)載與阻性負(fù)載相比，平均值減小減小，有效值，有效值增加增加 （2 2）為解決大電感時(shí)，整流輸出的直流電壓和電流小的矛盾。）為解決大電感時(shí)，整流輸出的直流電壓和電流小的矛盾?？稍谪?fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管作為續(xù)流二極管。可在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)二極管作為續(xù)流二極管。 3.1.1 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路對(duì)單相半波電路的分析可基于上述方法進(jìn)行：當(dāng)VT處于斷態(tài)時(shí)，相當(dāng)于電

11、路在VT處斷開(kāi)，id=0。當(dāng)VT處于通態(tài)時(shí)，相當(dāng)于VT短路。圖3-3 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a)VT處于關(guān)斷狀態(tài) b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài) a)b)VTRLVTRLu2u2電力電子電路的一種基本分析方法通過(guò)器件的理想化，將電路簡(jiǎn)化為分段線性電路。器件的每種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于一種線性電路拓?fù)洹?.1.1 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路當(dāng)VT處于通態(tài)時(shí)，如下方程成立：VTb)RLu2b) VT處于導(dǎo)通狀態(tài)tURitiLwsin2dd2dd=+（3-2）)sin()sin(tanaqaq-+=-e（3-4）初始條件：t= a ，id=0。求解式（3-2）并將初始條件代入可得

12、當(dāng)t=+a 時(shí)，id=0，代入式（2-3）并整理得 )sin(2)sin(22)(2dwaaww-+-=-tZUeZUitLR（3-3）22)( LRZw+=RLwarctan=其中 ，為避免為避免Ud太小，在整流電路的太小，在整流電路的負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管 當(dāng)當(dāng)u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，過(guò)零變負(fù)時(shí)，VDR導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud為零。此時(shí)為負(fù)的為零。此時(shí)為負(fù)的u2通過(guò)通過(guò)VDR向向VT施加反壓使其關(guān)斷，施加反壓使其關(guān)斷，L儲(chǔ)存的儲(chǔ)存的能量保證了電流能量保證了電流id在在L-R-VDR回路回路中流通，此過(guò)程通常稱為續(xù)流。中流通，此過(guò)程通常稱為續(xù)流。續(xù)流期間續(xù)流期間ud為零，為零，ud中不

13、再出現(xiàn)中不再出現(xiàn)負(fù)的部分。負(fù)的部分。a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRiVDR基本數(shù)量關(guān)系：基本數(shù)量關(guān)系： 加續(xù)流二極管后，電路導(dǎo)通角加續(xù)流二極管后，電路導(dǎo)通角= - ，而續(xù)流二極管的導(dǎo)而續(xù)流二極管的導(dǎo)通角為通角為+。 因流過(guò)負(fù)載的電流平均值為因流過(guò)負(fù)載的電流平均值為Id，故流過(guò)晶閘管的電流平均，故流過(guò)晶閘管的電流平均值為：值為：IdVT=(- )Id/2 續(xù)流管電流平均值為：續(xù)流管電流平均值為：IdVDR= (+ )Id/ 2 流過(guò)晶閘管的電流有效值流過(guò)晶閘管的電流有

14、效值IVT為：為： 流過(guò)續(xù)流二極管的電流有效值為流過(guò)續(xù)流二極管的電流有效值為： 3.1.1 3.1.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路VT的a 移相范圍為0180 。簡(jiǎn)單，但輸出脈動(dòng)大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。實(shí)際上很少應(yīng)用此種電路。分析該電路的主要目的建立起整流電路的基本概念。 單相半波可控整流電路的特點(diǎn)單相半波可控整流電路的特點(diǎn)單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路1. 帶電阻負(fù)載的工作情況帶電阻負(fù)載的工作情況工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和和VT4組成一對(duì)橋臂，在組成一對(duì)橋臂，在u2正半正半周承受電壓周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)，

15、得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。過(guò)零時(shí)關(guān)斷。VT2和和VT3組成另一對(duì)橋臂，在組成另一對(duì)橋臂，在u2正正半周承受電壓半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)導(dǎo)通，當(dāng)u2過(guò)零時(shí)關(guān)斷。過(guò)零時(shí)關(guān)斷。一個(gè)周期內(nèi)整流電壓波形脈動(dòng)兩次，雙一個(gè)周期內(nèi)整流電壓波形脈動(dòng)兩次，雙脈波電路。變壓器二次繞組電流直流分脈波電路。變壓器二次繞組電流直流分量為零。量為零。圖3-5 單相橋式全控帶電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形3.1.2RTpu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidwtwtwt000i2udidb)c)d)ud(id)aauVT1,4 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 （3-9）a 角的移相

16、范圍為角的移相范圍為0180 。(1)向負(fù)載輸出的平均電流值為：向負(fù)載輸出的平均電流值為： (2)流過(guò)晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即流過(guò)晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐穯蜗鄻蚴饺卣麟娐?.2（3-10）（3-11）+=+=paaapwwp2cos19 . 02cos122)( dsin21222UUttUUd2cos19 . 02cos12222aap+=+=RURURUIdd2cos145.0212a+=RUIIddVT 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.1.2(3)流過(guò)晶閘管的電流有效值：流過(guò)晶閘管的電流有效值：(4)變壓器

17、二次測(cè)電流有效值變壓器二次測(cè)電流有效值I2與輸出直流電流與輸出直流電流I有效值相等：有效值相等：(5)由式（由式（3-12）和式（）和式（3-13）不考慮變壓器的損耗時(shí)，要求變壓器的容量 S=U2I2。 （3-12）（3-13）（3-14）papapwwppa-+=2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUIpapapwwppa-+=2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIII21VT=(6)整流輸出負(fù)載上電壓有效值整流輸出負(fù)載上電壓有效值（7）功率因數(shù)功率因數(shù)COSCOS同半波電路相比，橋式整流電路的功率因數(shù)增加了（8）可控硅所承受的最大正反向電壓可控硅所承受

18、的最大正反向電壓: 晶閘管所承受的最大反向電壓 晶閘管所承受的最大正向電壓papapf-+=2sin21cos22IUUISPpapapwwppa-+=2sin21)()sin2(1222UtdtUU22U222U2（9）移相范圍 02. 帶阻感負(fù)載的工作情況帶阻感負(fù)載的工作情況 為便于討論，假設(shè)電路已工作于為便于討論，假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。的平均值不變。假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流假設(shè)負(fù)載電感很大，負(fù)載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線連續(xù)且波形近似為一水平線。u2過(guò)零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶過(guò)零變負(fù)時(shí)，由于電感的作用晶閘管閘管VT1和和VT4中仍流過(guò)電流中仍流過(guò)電流id

19、，并，并不關(guān)斷。不關(guān)斷。至至t=+a a 時(shí)刻，給時(shí)刻，給VT2和和VT3加觸加觸發(fā)脈沖，因發(fā)脈沖，因VT2和和VT3本已承受正電本已承受正電壓，故兩管導(dǎo)通。壓，故兩管導(dǎo)通。VT2和和VT3導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，u2通過(guò)通過(guò)VT2和和VT3分別向分別向VT1和和VT4施加反壓使施加反壓使VT1和和VT4關(guān)斷，流過(guò)關(guān)斷，流過(guò)VT1和和VT4的的電流迅速轉(zhuǎn)移到電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和和VT3上，此過(guò)上，此過(guò)程稱程稱換相，亦稱換流換相，亦稱換流。圖3-6 單相全控橋帶阻感負(fù)載時(shí)的電路及波形 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.1.2TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2Owt

20、OwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 （3-15） 晶閘管移相范圍為晶閘管移相范圍為090 。 晶閘管承受的最大正反向電壓均為晶閘管承受的最大正反向電壓均為 U2 /2。 晶閘管導(dǎo)通角晶閘管導(dǎo)通角與與a a無(wú)關(guān)，均為無(wú)關(guān)，均為180 和和 變壓器二次側(cè)電流變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各的波形為正負(fù)各180 的矩形波，其相位由的矩形波，其相位由a a角決定，角決定， 有效值有效值I2=Id。 2單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.1.2 ddT707. 021III=ddT21II=+=apaa

21、apwwpcos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU移相范圍移相范圍 0/23. 帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)的工作情況 在在|u2|E時(shí)，才有晶閘管承時(shí)，才有晶閘管承 受正電壓，有導(dǎo)通的可能。受正電壓，有導(dǎo)通的可能。導(dǎo)通之后，導(dǎo)通之后， ud=u2， 直至直至|u2|=E，id即降至即降至0使得使得 晶閘管關(guān)斷，此后晶閘管關(guān)斷，此后ud=E 。與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電角。稱為停止導(dǎo)電角。 （3-16） 在在a 角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載

22、時(shí)大。圖3-7 單相橋式全控整流電路接反電動(dòng)勢(shì)電阻負(fù)載時(shí)的電路及波形 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.1.2a)b)REidudidOEudwtIdOwta q d212sinUE-=dREui-=dd當(dāng)0,Uak0，凡不滿足這，凡不滿足這些條件的元件便不能由阻斷些條件的元件便不能由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。因此若轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。因此若Ugk10，Uak10，則，則T1滿足導(dǎo)通條件，滿足導(dǎo)通條件，構(gòu)成如圖構(gòu)成如圖31的等效電路，的等效電路，其它元件阻斷。其它元件阻斷。 負(fù)載電流負(fù)載電流id沿沿aVT1LdR0構(gòu)成通路。構(gòu)成通路。 VT1aoUaoUd3-1Ldb.等效電路的時(shí)間性：等效電路的時(shí)間性：

23、 上圖等效電路只在工作循上圖等效電路只在工作循環(huán)的某一區(qū)間是正確的，超環(huán)的某一區(qū)間是正確的，超越這一區(qū)間，越這一區(qū)間，VT1導(dǎo)通的條導(dǎo)通的條件便不成立，等效電路相應(yīng)件便不成立，等效電路相應(yīng)改變。改變。 盡管導(dǎo)電元件更迭，但負(fù)盡管導(dǎo)電元件更迭，但負(fù)載電流載電流id的方向不變，的方向不變，Rd的端電壓的端電壓Ud仍為正向。仍為正向。c.等效電路的直線性：等效電路的直線性： 假定開(kāi)關(guān)元件具有理想的假定開(kāi)關(guān)元件具有理想的輸出特性如圖，則電路為線輸出特性如圖，則電路為線性，因此各種線性電路的分性，因此各種線性電路的分析方法適用析方法適用。IAUAK在整流電路中與開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通條件有關(guān)的因素： 電網(wǎng)狀態(tài)電網(wǎng)

24、狀態(tài) (對(duì)某一開(kāi)關(guān)元件來(lái)說(shuō)對(duì)某一開(kāi)關(guān)元件來(lái)說(shuō),指瞬間的指瞬間的所所 受電壓的大小和方向受電壓的大小和方向) 門(mén)極脈沖狀態(tài)門(mén)極脈沖狀態(tài)(分布情況分布情況) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載性質(zhì)負(fù)載性質(zhì)三相可控整流電路三相可控整流電路3.21. 交流側(cè)由三相電源供電交流側(cè)由三相電源供電2. 負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、 易濾波時(shí)用。易濾波時(shí)用。3. 基本的三相半波可控整流電路，基本的三相半波可控整流電路， 三相橋式三相橋式 全控整流電路應(yīng)用最廣全控整流電路應(yīng)用最廣 。三相零式半波可控整流電路三相零式半波可控整流電路1. 電阻負(fù)載電阻負(fù)載 電路的特點(diǎn)：電路的特點(diǎn)

25、： 變壓器二次側(cè)接成星變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)次諧波流入電網(wǎng) 三個(gè)晶閘管分別接入三個(gè)晶閘管分別接入a、b、c三相電源，三相電源，其陰極連接在一起其陰極連接在一起共陰極接法共陰極接法 。圖3-13 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 3.2.1a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt 自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)：假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極極假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極

26、極管，成為三相半波不可控整流電路管，成為三相半波不可控整流電路 一周期中，在一周期中，在w wt1w wt2期間，期間， VD1導(dǎo)通導(dǎo)通ud=ua 在在w wt2w wt3期間，期間， VD2導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud=ub 在在w wt3 w wt4期間，期間， VD3導(dǎo)通，導(dǎo)通，ud=uc二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是二極管換相時(shí)刻為自然換相點(diǎn)，是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時(shí)刻，將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角將其作為計(jì)算各晶閘管觸發(fā)角a的的起點(diǎn)，即起點(diǎn)，即a =0 。圖3-13 三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及a =0時(shí)的波形 三相半波可控整流電路三相半波

27、可控整流電路2.4.1a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt =0 時(shí)的工作原理分析時(shí)的工作原理分析 變壓器二次側(cè)變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。流有直流分量。 晶閘管的電壓波形，由晶閘管的電壓波形，由3段組成：段組成： 第第1段，段，VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為uT1=0。 第第2段，在段，在VT1關(guān)斷后，關(guān)斷后，VT2導(dǎo)通期間，導(dǎo)通期間，u

28、T1=ua-ub=uab，為一段，為一段線電壓。線電壓。 第第3段，在段，在VT3導(dǎo)通期間，導(dǎo)通期間，uT1=ua-uc=uac為另一段線電壓為另一段線電壓。三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路2.4.1分段表達(dá)式分段表達(dá)式: uc uac 0300 VT3通通 ua 0 301500 VT1通通 ud= uVT1= ub uab 1502700 VT2通通 uc uac 2703600 VT3通通=30 時(shí)的波形（時(shí)的波形（圖2-13 ） 負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。=60 的情況（的情況（圖2-14 ） 特點(diǎn)：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小

29、于負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120 。 uc uac 0-60 0 ua 60-90 ua 0 90-180 ud= 0 uVT1= ua 180-210 ub uab 210-300 0 ua 300-330 uc uac 330-360三相半波可控整流電路共陰極接法三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及電阻負(fù)載時(shí)的電路及 =0 時(shí)的波形時(shí)的波形a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，電阻負(fù)載，a=

30、30=30 時(shí)的波形時(shí)的波形a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac三相半波可控整流電路，三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，電阻負(fù)載，a=60=60 時(shí)的波形時(shí)的波形wtwtwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT1 綜上所述:三相零式電路在電阻性負(fù)載時(shí),在每個(gè)電源周期,負(fù)載上的電壓和電流由三相輪流供給,三相晶閘管輪流導(dǎo)通.當(dāng)300 時(shí),負(fù)載電流斷續(xù),晶閘管導(dǎo)通角30 時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有：時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時(shí)有： （3-18）(3-19)三相半波可控整流電路三相半波可控整流

31、電路3.2.1aapwwpapapcos17.1cos263)(sin2321226562UUttdUU=+d+=+=+)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2321262dapappwwppapUttdUU2d0d17.1UUU= Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。圖3-16 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路Ud/U2隨隨a變化的關(guān)系變化的關(guān)系1電阻負(fù)載電阻負(fù)載 2電感負(fù)載電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載電阻電感負(fù)載三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.103060901201501.17321a/( )Ud/U2 負(fù)載電流平均

32、值負(fù)載電流平均值 流過(guò)每個(gè)晶閘管的平均電流流過(guò)每個(gè)晶閘管的平均電流 IdVT=Id/3 流過(guò)晶閘管的電流有效值流過(guò)晶閘管的電流有效值IVT和變壓器副邊繞組中的電流和變壓器副邊繞組中的電流有效值有效值I2: 3 RUIdd=三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.1appwwpaa2cos433(212)()sin2(2221503022+=+RUtdtRUIIVT2. 阻感負(fù)載阻感負(fù)載 特點(diǎn)：阻感負(fù)載，特點(diǎn)：阻感負(fù)載，L值很大，值很大，id波形波形基本平直?；酒街薄?a30 時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)：整流電壓波形與電阻負(fù)載時(shí)相同。時(shí)相同。 a 30 時(shí)（如時(shí)（如a=60 時(shí)的波形

33、如圖時(shí)的波形如圖2-16所示）所示）。 u2過(guò)零時(shí)，過(guò)零時(shí)，VT1不關(guān)斷，直到不關(guān)斷，直到VT2的的脈沖到來(lái)，才換流，由脈沖到來(lái)，才換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向載供電，同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)施加反壓使其關(guān)斷斷ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。 id波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析波形有一定的脈動(dòng)，但為簡(jiǎn)化分析及定量計(jì)算，可將及定量計(jì)算，可將id近似為一條水平近似為一條水平線。線。 阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為90 。圖3-17 三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時(shí)的電路及a =60時(shí)的波形三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.1abcTRLu2

34、udeLidVT1VT2VT3udiauaubucibiciduacuabuacOwtOwtOwtOwtOwtOwtauVT1 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 A.輸出電壓平均值輸出電壓平均值:B.負(fù)載電流平均值負(fù)載電流平均值: Id=Ud/R=1.17U2COS/ R/ R圖3-16 三相半波可控整流三相半波可控整流電路電路Ud/U2隨隨a變化的關(guān)系變化的關(guān)系1電阻負(fù)載電阻負(fù)載 2電感負(fù)載電感負(fù)載 3電阻電感負(fù)載電阻電感負(fù)載三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.103060901201501.17321a/( )Ud/U2aapwwpapapcos17.1cos263)(sin

35、2321226562UUttdUU=+dC.變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為 （3-23）D.晶閘管的額定電流為晶閘管的額定電流為 （3-24）E.晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值 三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直三相半波的主要缺點(diǎn)在于其變壓器二次電流中含有直流分量，為此其應(yīng)用較少。流分量，為此其應(yīng)用較少。（3-25）三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.1ddVT2577. 031IIII=dVTVT(AV)368. 057. 1III=2245. 26UUUU

36、=RMFM三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路 三相橋是應(yīng)用最為廣泛的整流電路共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4，VT6，VT2）圖3-18 三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT63.2.2bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載a=0 時(shí)的波形時(shí)的波形u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbua

37、buacuaucubwt1OwtOwtOwtOwta = 0iVT1uVT1bacTn負(fù)載iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d11.帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況帶電阻負(fù)載時(shí)的工作情況當(dāng)a60 時(shí)，ud波形均連續(xù)，對(duì)于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù) 波形圖： a =0 （圖319 ） a =30 （圖320） a =60 （圖321）當(dāng)a60 時(shí)，ud波形每60中有一段為零，ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值 波形圖： a =90 （ 圖322）帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2晶閘管及輸出整流電壓的情況如表21所

38、示時(shí) 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2 請(qǐng)參照?qǐng)D319圖圖3-20三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載a=30 時(shí)的波形時(shí)的波形ud1ud2a = 30iaOwtOwtOwtOwtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucau

39、cbuabuacuVT1三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載=60 時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3 3-21a = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOwtwt1OwtOwtuVT1三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載帶電阻負(fù)載a=90 時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3-22ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)（1）2管同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極管同時(shí)

40、通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各組和共陽(yáng)極組各1，且不能為同，且不能為同1相器件。相器件。（2）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： 按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依的順序，相位依次差次差60 。 共陰極組共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差的脈沖依次差120 ，共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。 同一相的上下兩個(gè)橋臂，即同一相的上下兩個(gè)橋臂，即VT1與與VT4，VT3與與VT6，VT5與與VT2，脈沖相差，脈沖相差180 。三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2 （3）ud一周期脈動(dòng)一周期脈動(dòng)6次，每次

41、脈動(dòng)的波形都一樣，次，每次脈動(dòng)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。 （4）需保證同時(shí)導(dǎo)通的）需保證同時(shí)導(dǎo)通的2個(gè)晶閘管均有脈沖個(gè)晶閘管均有脈沖 可采用兩種方法：寬脈沖觸發(fā)可采用兩種方法：寬脈沖觸發(fā) 雙脈沖觸發(fā)（常用）雙脈沖觸發(fā)（常用） （5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同，）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時(shí)相同， 晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.22阻感負(fù)載時(shí)的工作情況阻感負(fù)載時(shí)的工作情況 60 時(shí)時(shí)（ =0 圖222； =30 圖223） ud波形連續(xù)，工作情況與

42、帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時(shí)十分相似。 各晶閘管的通斷情況各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓輸出整流電壓ud波形波形 晶閘管承受的電壓波形晶閘管承受的電壓波形 區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同。波形不同。 當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候， id的波形可近似為一條水平線。的波形可近似為一條水平線。 60 時(shí)（時(shí)（ =90 圖圖224） 阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。阻感負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載時(shí)不同。 電阻負(fù)載時(shí)，電阻負(fù)載時(shí)，ud波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分波形不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分 阻感負(fù)載時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。波形會(huì)出

43、現(xiàn)負(fù)的部分。 帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的帶阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路的角移相范角移相范圍為圍為90 。主要包括三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載=0 時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3-23ud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOuaa = 0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載帶阻感負(fù)載a=30 時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3-24ud1a = 30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacwtOwtOwtO

44、wtOidiawt1uaubuc三相橋式整流電路三相橋式整流電路帶阻感負(fù)載，帶阻感負(fù)載，=90 時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3-25a = 90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabuduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT13定量分析定量分析 當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時(shí)（即帶阻感負(fù)載時(shí)，或帶電阻負(fù)載60 時(shí)）的平均值為： 帶電阻負(fù)載且 60時(shí)，整流電壓平均值為： 輸出電流平均值為 ：Id=Ud /R（3-26）（3-27）三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2awwpapapcos34.2)(sin63123232dUttdUU=+=+)3cos(1

45、34.2)(sin63232dapwwppapUttdUU 當(dāng)整流變壓器為圖3-18中所示采用星形接法，帶阻感負(fù)載時(shí)，變壓器二次側(cè)電流波形如圖圖3-24中所示，為正負(fù)半周各寬120、前沿相差180的矩形波，其有效值為：（3-28） 晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時(shí)一致。 三相橋式全控整流電路接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，電路中各處電壓、電流波形均相同，僅在計(jì)算Id時(shí)有所不同，接反電勢(shì)阻感負(fù)載時(shí)的Id為：（3-29）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動(dòng)勢(shì)的值。三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.2.2ddddII

46、III816. 03232)(3221222=-+=pppREUI-=dd電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路3.4.1 電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.2 電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3.4在交直交變頻器、不間斷電源、開(kāi)關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合中，大量應(yīng)用。最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，故也稱這類電路為二極管整流電路。電容濾波的不可控整流電路電容濾波的不可控整流電路3.4電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 常用于小功率單相交流輸入的場(chǎng)合，如目前大量普及的微機(jī)、電視

47、機(jī)等家電產(chǎn)品中。 1. 工作原理及波形分析工作原理及波形分析圖3-28 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路 b) 波形基本工作過(guò)程：基本工作過(guò)程： 在u2正半周過(guò)零點(diǎn)至w wt=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流。 至w wt=0之后，u2將要超過(guò)ud，使得VD1和VD4開(kāi)通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。3.4.1a)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRudb)0iudqdp2pwti,ud 詳細(xì)分析將u2代入并求解得：而負(fù)載電流為：于是（3-37）（3-38）（3-39）（3-40）（3-41）電

48、容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.1)sin(222dw+=tUu=+=20Cd2d1)0(sin2)0(udtiCuUutd)sin(222Rdw+=tRURui)sin(2)cos(222RCddwdww+=+=tRUtCUiii)cos(22Cdww+=tCUi 由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得： 設(shè)VD1和VD4的導(dǎo)通角為q，則當(dāng)w wt= q q 時(shí)，VD1和VD4關(guān)斷。將id (q q ) = 0代入式（2-41），得： 二極管導(dǎo)通后u2開(kāi)始向C充電時(shí)的ud與二極管關(guān)斷后C放電結(jié)束時(shí)的ud相等。 注意到d +q 為第2象限的角，由式（3-42）和（3-43）（3

49、-41）（3-42）（3-43）電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.1（3-44）（3-45）)sin(2)cos(222RCddwdww+=+=tRUtCUiiidwwwdwwsin1)()arctan(2=+-RCRCRCeeRCRCddqwqpsin2)sin(222UeURC=+-)arctan(RCwdqp+=-RCwdq-=+)(tan 在w wRC已知時(shí)，即可由式（3-45）求出d d ，進(jìn)而由式（2-44）求出q q 。顯然d d 和q q 僅由乘積wRC決定。圖2-27給出了根據(jù)以上兩式求得的d 和q 角隨wRC變化的曲線圖3-29 d、q 與wR

50、C的關(guān)系曲線 電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.1（3-44）（3-45）0102030405060qdwRC /radp /6p /3p /22 p /35 p /6pd,q /raddwwwdwwsin1)()arctan(2=+-RCRCRCeeRCRC)arctan( RCwdqp+=- 二極管VD1和VD4關(guān)斷的時(shí)刻，即w wt達(dá)到q q 的時(shí)刻，還可用另一種方法確定： VD1和VD4的關(guān)斷時(shí)刻，從物理意義上講，就是兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻。 一個(gè)是電源電壓的下降速度|du2 /d(w w t)|， 另一個(gè)是假設(shè)二極管VD1和VD4關(guān)斷而電容開(kāi)始單獨(dú)向

51、電阻放電時(shí)電壓的下降速度|dud /d(w w t)| p（下標(biāo)表示假設(shè)）。電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.12.主要的數(shù)量關(guān)系主要的數(shù)量關(guān)系1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值 整流電壓平均值Ud可根據(jù)前述波形及有關(guān)計(jì)算公式推導(dǎo)得出，但推導(dǎo)繁瑣。 空載時(shí)， 。 重載時(shí)，Ud逐漸趨近于0.9U2，即趨近于接近電阻負(fù)載時(shí)的特性。 通常在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值，使 ，T為交流電源的周期，此時(shí)輸出電壓為： Ud1.2 U22）電流平均值）電流平均值 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R Id =IR 二極管電流iD平均值為： ID = Id / 2=I

52、R/ 23）二極管承受的反向最大電壓）二極管承受的反向最大電壓 電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.1（3-46）（3-47）（3-48）（3-49）2/)53(TRC 22U2d2UU = 感容濾波的二極管整流電路感容濾波的二極管整流電路 實(shí)際應(yīng)為此情況，但分析復(fù)雜。 ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，這對(duì)于電路的工作是有利的。圖3-31 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a） 電路圖 b）波形電容濾波的單相不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路3.4.1a)b)-+RCL+u1u2i2uduLidiCiRVD2VD4VD1VD3u2udi

53、20dqpwti2,u2,ud電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路1. 基本原理基本原理某一對(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。 當(dāng)沒(méi)有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖3-32 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形3.4.2 導(dǎo)通順序: VD6,VD1-VD1,VD2-VD2,VD3-VD3,VD4-VD4,VD5VD5,VD6a)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2b)Oiaudiduduabuac0dqwtpp3wt由 “電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨

54、界條件。假設(shè)在wt+d =2p/3的時(shí)刻“速度相等”恰好發(fā)生，則有圖3-33電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng)w wRC等于和小于 時(shí)的電流波形 a）w wRC=b）w wRC 電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件臨界條件w wRC=3由上式可得在輕載時(shí)直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時(shí)是連續(xù)的，分界點(diǎn)就是R= /w wC。（3-50）電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3.4.2a)b)wtwtwtwtiaidiaidOOOO32=+t)-32( - tRC1232=+t2t)(d32sin6d)(d)+tsin(6dpdwdpwwpdwwpwqw=-eUtU3333 考慮實(shí)際電路

55、中存在的交流側(cè)電感以及為抑制沖擊電流而串聯(lián)的電感時(shí)的工作情況： 電流波形的前沿平緩了許多，有利于電路的正常工作。 隨著負(fù)載的加重，電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的交流側(cè)電流波形逐漸接近。圖3-34 考慮電感時(shí)電容濾波的三相橋式整流電路及其波形 a）電路原理圖 b）輕載時(shí)的交流側(cè)電流波形 c）重載時(shí)的交流側(cè)電流波形電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3.4.2a)b)c)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2iaiaOOwtwt2. 主要數(shù)量關(guān)系主要數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值 Ud在（2.34U2 2.45U2）之間變化 2）電流平均值

56、）電流平均值 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R （3-51） 與單相電路情況一樣，電容電流iC平均值為零， Id =IR （ 3-52） 二極管電流平均值為Id的1/3，即： ID = Id / 3=IR/ 3 （3-53） 3）二極管承受的電壓）二極管承受的電壓 二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值，為 。 電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3.4.226U整流電路特性比較一覽表整流電路特性比較一覽表項(xiàng)目名稱單相半控單相橋式全控三相零式可控單相電容濾波三相電容濾波負(fù)載性電阻阻感（繼流）電阻阻感連續(xù)阻感移相范圍0000/205/60/2晶閘管導(dǎo)通角-a-a-

57、a150a2/3整流輸出電壓0.45U2*(1+cosa)/20.45U2*(1+cosa)/20.9U2(1+cosa)/20.9U2cosaa=/61.17U2cosa=2/3/6a1500.675U21+cos(30+a)=5/6 a1.17U2cosa0.9U2 2U22.34U22.45U2電流特性斷續(xù)連續(xù)斷續(xù)連續(xù)a30斷續(xù)連續(xù)開(kāi)關(guān)器件承受電壓2U22U2正向2U2/2反向2U22U2正向2U2反向6U26U22U26U23.5 3.5 整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù) 許多電力電子裝置要消耗無(wú)功功率，會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)帶來(lái)不利影響： 電力電子裝置還會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)

58、生危害，包括： 許多國(guó)家都發(fā)布了限制電網(wǎng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，或由權(quán) 威 機(jī) 構(gòu) 制 定 限 制 諧 波 的 規(guī) 定 。 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn)（GB/T14549-93）電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波從1994年3月1日起開(kāi)始實(shí)施。整流電路的諧波和功率因數(shù)整流電路的諧波和功率因數(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶來(lái)的諧波(harmonics)和無(wú)功(reactive power)問(wèn)題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。無(wú)功的危害：電流和視在功率增加，導(dǎo)致設(shè)備容量增加?？傠娏髟黾樱乖O(shè)備和線路的損耗增加。線路壓降增大，沖擊性負(fù)載使電壓劇烈波動(dòng)。諧波的危害：降低設(shè)備的效率，3次諧波流過(guò)中心線使線路過(guò)熱或火災(zāi)。影響用電設(shè)

59、備的正常工作，使電機(jī)機(jī)械震動(dòng)、噪聲、過(guò)熱。引起電網(wǎng)局部的并聯(lián)、串聯(lián)諧振，使諧波放大，加劇危害。導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，電氣測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確。對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾：噪聲、降低質(zhì)量、信息丟失。諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)1） 諧波諧波對(duì)于非正弦波電壓，滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)：n次諧波電流含有率以HRIn（Harmonic Ratio for In）表示 （3-57）電流諧波總畸變率THDi（Total Harmonic distortion）定義為 （3-58）%1001=IIHRInn%1001=IITHDhi正弦波電壓可表示為：)sin(2)(utU

60、tuw+=基波（fundamental）頻率與工頻相同的分量諧波頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量諧波次數(shù)諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)諧波和無(wú)功功率分析基礎(chǔ)2） 功率因數(shù)功率因數(shù)正弦電路中的情況電路的有功功率有功功率就是其平均功率平均功率：=pwp20cos)(21UItuidP（3-59）視在功率視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI （3-60）無(wú)功功率無(wú)功功率定義為： Q=U I sin （3-61）功率因數(shù)功率因數(shù)l 定義為有功功率P和視在功率S的比值：SP=l（3-62） 此時(shí)無(wú)功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：222QPS+=（3-63）功率因