整流電路參數(shù)計算課件

3.1整流電路的構(gòu)成原理

整流電路的整流原理整流電路的基本類型整流電路的換相規(guī)律負(fù)載性質(zhì)對電路工作的影響分析整流電路的假設(shè)條件整流電路研究、學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容3.1整流電路的構(gòu)成原理整流電路的整流原理1一.整流電路的整流原理原理：利用整流管和晶閘管的單相導(dǎo)電開關(guān)特性，構(gòu)成輸出單一的電力變換電路，從而將輸入的交流電能轉(zhuǎn)換為輸出的直流電能。

整流電路通常由整流變壓器將電源電壓變換為適宜的電壓幅值，為負(fù)載提供需要的直流電壓及合理的電壓調(diào)整范圍。一.整流電路的整流原理原理：2二.整流電路的基本類型劃分依據(jù)電源相數(shù)變壓器次級繞組工作制輸出電壓負(fù)載性質(zhì)

基本類型單相三相多相半波橋式不可控可控半控電阻負(fù)載阻感負(fù)載反電動勢阻容負(fù)載二.整流電路的基本類型

電阻負(fù)載31．半波整流電路

據(jù)整流電路中開關(guān)元件的連接方式，可分為共陰極組接法和共陽極組接法。當(dāng)整流電路中各開關(guān)元件的陰極接于一點，而陽極分別接于各相電源時，稱為共陰極組接法。共陰極組接法為高通電路，輸出電壓極性為共陰極點為正，變壓器次級中點為負(fù)。當(dāng)整流電路中各開關(guān)元件的陽極接于一點，而陰極分別接于各相電源時，稱為共陽極組接法。共陽極組接法為低通電路，輸出電壓極性為共陽極點為負(fù)，變壓器次級中點為正。三相半波電路a)共陰極接法b)共陽極接法1．半波整流電路據(jù)整流電路中開關(guān)元件的連接方式，可分為共42.橋式整流電路半波整流電路的電源變壓器次級繞組只通過單方向電流，變壓器利用率低，且有的電路存在直流磁勢，造成鐵芯直流磁化。利用開關(guān)器件的單向?qū)щ婇_關(guān)特性可構(gòu)成整流橋，可使電源變壓器次級繞組通過正反兩個方向的電流。由于變壓器次級繞組正負(fù)半周都工作，從而提高了變壓器的利用率。TabRu1u2i2VT1VT3VT2VT4udidd1d22.橋式整流電路半波整流電路的電源變壓器次級繞組只通過單方5三.整流電路的換相規(guī)律１．對電源系統(tǒng)電壓的要求

整流電路在工作過程中，要按照電源電壓的變化規(guī)律周期性地切換整流工作回路。為保證在穩(wěn)定工作狀態(tài)下能均衡工作，使輸出電壓電流波形變化盡可能小，要求電源系統(tǒng)為對稱的，且電壓波動在一定范圍之內(nèi)。

2．自然換相與自然換相點

在不可控整流電路中，整流管將按電源電壓變化規(guī)律自然換相，自然換相的時刻稱為自然換相點。在同一接線組中，除導(dǎo)通的一相元件外，其他相元件均應(yīng)承受反向電壓。對于共陰極組接法的半波不可控整流電路而言，為高通電路，即總是相電壓最高的一相元件導(dǎo)通。所以，自然換相點在相鄰兩相工作回路電源電壓波形正半周交點，輸出電壓波形為電源電壓波形正半周包絡(luò)線。對于共陽極組接法的半波不可控整流電路而言，為低通電路，即總是相電壓最低的一相元件導(dǎo)通。所以，自然換相點在相鄰兩相工作回路電源電壓波形負(fù)半周交點，輸出電壓波形為電源電壓波形負(fù)半周包絡(luò)線。三.整流電路的換相規(guī)律１．對電源系統(tǒng)電壓的要求6uau1ubVD1VD2RabcTRudidVT2VT1VT3udOwtubup2p3pwtudp2p3pwtu2uaubucOp2pwt3p135246132uau1ubVD1VD2RabcTRudidVT2VT1VT7單相可控整流電路基本特點：交流側(cè)接單相電源重點注意：主電路形式、工作過程及波形分析、數(shù)量關(guān)系、不同負(fù)載的影響。單相可控整流電路基本特點：交流側(cè)接單相電源83.2單相可控整流電路分析3.2.2單相橋式全控整流電路3.2.1單相半波可控整流電路3.2.3單相橋式半控整流電路3.2單相可控整流電路分析3.2.2單相橋式全控整流93.2.1

單相半波可控整流電路

單相半波可控整流電路是組成各種類型可控整流電路的基礎(chǔ)，所有可控整流電路的工作回路都可等效為單相半波可控整流電路。因此，對于單相半波可控整流電路的分析是十分重要的，可作為研究各種可控整流電流的基礎(chǔ)。單相半波可控整流電路可以為各種性質(zhì)的負(fù)載供電。以下主要介紹電阻性負(fù)載和阻感負(fù)載。3.2.1單相半波可控整流電路單相半波可10

單相半波可控整流電路及波形單相半波可控整流電路一.電阻性負(fù)載1.主電路輸入為單相正弦交流電壓源，經(jīng)整流變壓器變壓，設(shè)次級電壓為：2.工作過程及波形分析：分為三個階段(1)控制角：從晶閘管開始承受正向電壓到開始導(dǎo)通的這一角度，以

表示。TVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2pwtwtwtwtu2uguduVTaq0b)c)d)e)00單相半波可控整流電路及波形單相半波可控整流電路一.電阻性負(fù)11電阻性負(fù)載(2)(3)單相半波可控整流電路及波形導(dǎo)通角：晶閘管在一個周期中處于導(dǎo)通的電角度，以θ表。0,,0,222===><<VTdduRuiuuVTut正向?qū)〞r，當(dāng)pwa22,0,00,2uuiuVTutVTdd===<<<反向阻斷時，當(dāng)pwpTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2pwtwtwtwtu2uguduVTaq0b)c)d)e)00電阻性負(fù)載(2)(3)單相半波可控整流電路及波形導(dǎo)通角：晶閘12電阻性負(fù)載3.數(shù)量關(guān)系2cos145.02a+==RURUIdd輸出電流平均值：22sin202dUttuTtqwawpppwpaì￡<?==í￡<+??輸出電壓瞬時值：ò+==paawwp2cos145.0)(sin22122UttdUUd輸出電壓平均值：22222sin11()()sin2242VTUtUIIIdtRRpawpawappp-====+ò:輸出電流有效值電阻性負(fù)載3.數(shù)量關(guān)系2cos145.02a+==RURUI13電阻性負(fù)載移相范圍：控制角

的有效變化范圍。電阻性負(fù)載移相范圍：電阻性負(fù)載導(dǎo)通角：0ap￡￡qpa＝－22DMRMUUU==晶閘管承受的峰值電壓：電阻性負(fù)載移相范圍：控制角的有效變化范圍。電阻性負(fù)載移相14電阻性負(fù)載整流電路的功率因數(shù)主要受控制角

的影響。①當(dāng)

=0時當(dāng)

=π

時

可見，盡管是電阻負(fù)載，由于存在諧波電流，電源的功率因數(shù)也不會是1，而且

越大，功率因數(shù)小。22221cossin242PIRIRSUIUpaljapp-=====+：功率因數(shù)電阻性負(fù)載整流電路的功率因數(shù)主要受控制角的影響。222215

阻感負(fù)載的波形

單相半波可控整流電路

1.主電路輸入為單相正弦交流電壓源，經(jīng)整流變壓器變壓，設(shè)次級電壓為：2.

工作過程及波形分析：分為三個階段(1)二.阻感負(fù)載222,0,0,ddVTddtuVTdiuuuuiRLdtiRLawp<<>===+當(dāng)時，正向?qū)檎译妷狠斎?，?fù)載，零初始條件下的電流響應(yīng)0,0,0,22===>=VTdduiuuVTut觸發(fā)導(dǎo)通時，當(dāng)awa)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++阻感負(fù)載的波形單相半波可控整流電路1.主電路2.工16阻感負(fù)載(2)(3)max20ddddLiidiiuLdt==由于的存在，從下降到時，220,0,ddVTtVTuiuuaqwpa+<<+===當(dāng)時，反向阻斷222,000,0,0dddVTtuiVTituuuuwppwaq1<<+<==當(dāng)＝＝時，由于電感的存在，，繼續(xù)導(dǎo)通，直至

＝時。當(dāng)時，自然關(guān)斷，時，當(dāng)VTitd0=+=qawa)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++阻感負(fù)載(2)(3)max20ddddLiidiiuLdt=17阻感負(fù)載阻感負(fù)載移相范圍：阻感負(fù)載導(dǎo)通角：0ap￡￡22DMRMUUU==晶閘管承受的峰值電壓：22paqpa-￡￡-阻感負(fù)載阻感負(fù)載移相范圍：阻感負(fù)載導(dǎo)通角：0ap￡￡22DM18電力電子電路的一種基本分析方法

通過器件的理想化，將電路簡化為分段線性電路，分段進(jìn)行分析計算。對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，相當(dāng)于電路在VT處斷開，id=0。當(dāng)VT處于通態(tài)時，相當(dāng)于VT短路。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)

阻感負(fù)載3.數(shù)量關(guān)系a)b)VTRLVTRLu2u2電力電子電路的一種基本分析方法單相半波可控整流阻感負(fù)載3.數(shù)19當(dāng)VT處于通態(tài)時，如下方程成立：VTRLu2VT處于導(dǎo)通狀態(tài)（3-1）（3-2）（3-3）初始條件：ωt=

a

，id=0。求解式（3-1）并將初始條件代入可得當(dāng)ωt=θ+a

時，id=0，代入式（3-2）并整理得

其中，阻感負(fù)載當(dāng)VT處于通態(tài)時，如下方程成立：VTRLu2VT處于導(dǎo)通狀態(tài)20阻感負(fù)載（數(shù)量關(guān)系）[]22022()11()2sin()22222coscossinsin222ddUudtUtdtUUpaqaaqwwwppqaqapp++==+=-=òò輸出電壓平均值：2022sin2VTtTuUttqawaqpwaqwpa￡<+ì?==í+￡<+??晶閘管電壓瞬時值：22sin202dUttTutqwawaqpaqwpaì￡<+?==í+￡<+??

輸出電壓瞬時值：u20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++阻感負(fù)載（數(shù)量關(guān)系）[]22022()11()2sin()221阻感負(fù)載負(fù)載阻抗角j

、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系若j為定值，

a

越大，在u2正半周L儲能越少，維持導(dǎo)電的能力就越弱，θ越小。若a為定值，j

越大，則L貯能越多，θ越大；且j

越大，在u2負(fù)半周L維持晶閘管導(dǎo)通的時間就越接近晶閘管在u2正半周導(dǎo)通的時間，ud中負(fù)的部分越接近正的部分，平均值Ud越接近零，輸出的直流電流平均值也越小。u20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++阻感負(fù)載負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系若j為22阻感負(fù)載4.純電感負(fù)載（ωL?R）特點：

電源不做功因為Ud=0，改變a不能控制Ud,但可控制Id的大小。0wtwtud0wtud0idididididididudududududidwtud0阻感負(fù)載4.純電感負(fù)載（ωL?R）特點：0wtwtud023有續(xù)流二極管－－電流斷續(xù)三.有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載1.主電路2.工作過程及波形分析有電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種情況。電流斷續(xù)：L作用較小或控制角較大時，在VD續(xù)流期間，Id衰減較快，等到下次觸發(fā)VT時，Id已經(jīng)下降到零。(1)a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRiVDR有續(xù)流二極管－－電流斷續(xù)三.有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載1.主電路24有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載(2)(3)有續(xù)流二極管－－電流斷續(xù)a)LTVTRu1u2uVTudVDRidu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRiVDR有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載(2)(3)有續(xù)流二極管－－電流斷續(xù)a25有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電流連續(xù)：有續(xù)流二極管－－電流連續(xù)(1)(2)(3)u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDR有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電流連續(xù)：有續(xù)流二極管－－電流連續(xù)(126有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載3.數(shù)量關(guān)系電流斷續(xù)：L作用較小或控制角較大時，在VD續(xù)流期間，Id衰減較快，等到下次觸發(fā)VT時，Id已經(jīng)下降到零。u2tO324iVDRuVTOiVTidOudttt3()()()20202sinωtsin

22sinsinRtLdRtLRLUetZiIetUIeZawpwpawjajawppwpajaj??--?÷è???--?÷è?-??-?÷è?ìéù---￡￡?êú?êú??=í??<￡+?éù=--êúêú??式中，有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電流斷續(xù)：L作用較小或控制角較大時，在27有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載3.數(shù)量關(guān)系電流連續(xù)：()()22010222sinsin

2RtLdRtLUUtIetZZiIetawpwwjajawppwpa??--?÷è???--?÷è?ìéù----￡￡?êú???=í??<￡+?()202201022sinsin1RLRLRLUeZIeIIepawpwpawjaj---+-éù--êú??=-=u2tO324iVDRuVTOiVTidOudttt3有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電流連續(xù)：()()22010222si28有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載

電感L充分大時（ωL?R）

負(fù)載電流id可近似為一條水平線，恒為Id，則有圖３-１５L充分大、帶續(xù)流二極管單相半波可控整流電路電流波形0202dVTVDRdItittiItawppwpaawppwpa￡￡ì=í<￡+?￡￡ì=í<￡+?idIdp-ap+aOwtOwtOwtiVTiVDR3ppa有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電感L充分大時（ωL?R）圖３-１５29有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載

電感L充分大時（ωL?R）

圖３-１５L充分大、帶續(xù)流二極管單相半波可控整流電路電流波形idIdp-ap+aOwtOwtOwtiVTiVDR3ppaddVDRIIpap2+=ddVTIIpap2-=ddVTItdIIpapwppa2)(212-==ò有續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電感L充分大時（ωL?R）圖３-１30單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的特點簡單，但輸出脈動大，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。實際上很少應(yīng)用此種電路。分析該電路的主要目的在于利用其簡單易學(xué)的特點，建立起整流電路的基本概念。

單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路的特點312.2單相橋式全控整流電路圖3-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時的電路及波形一.電阻性負(fù)載1.主電路2.工作過程及波形分析：分為四個階段VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時關(guān)斷。VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓-u2，得到觸發(fā)脈沖即導(dǎo)通，當(dāng)u2過零時關(guān)斷。(1)(2)(3)(4)RTpu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidwtwtwt000i2udidb)c)d)ud(id)aauVT1,42.2單相橋式全控整流電路圖3-5單相全控橋式一.電阻322.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系2.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系332.2單相橋式全控整流電路2.2單相橋式全控整流電路34圖單相全控橋帶阻感負(fù)載時的電路及波形－－電流斷續(xù)

2.2單相橋式全控整流電路二.阻感性負(fù)載1.主電路2.工作過程及波形分析根據(jù)L作用不同，有電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種情況。電流斷續(xù)：L作用較小，(1)(2)(3)(4)(5)(6)TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidOwtudidqa圖單相全控橋帶2.2單相橋式全控整流電路二.352.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系2.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系362.2單相橋式全控整流電路圖單相全控橋帶阻感負(fù)載時的電路及波形－－電流連續(xù)

電流連續(xù)：(1)(2)(3)(4)(5)TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidOwtudb)OwtuVT1,4id2.2單相橋式全控整流電路圖單相全控橋帶電流連續(xù)372.2單相橋式全控整流電路數(shù)量關(guān)系圖單相全控橋帶阻感負(fù)載時的電路及波形－－電流連續(xù)，電感很大

OwtOwtudidi2OwtOwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,42.2單相橋式全控整流電路數(shù)量關(guān)系圖單相全控橋帶38圖3-7單相橋式全控整流電路接反電動勢—電阻負(fù)載時的電路及波形2.2單相橋式全控整流電路三.反電動勢負(fù)載1.主電路只有當(dāng)整流輸出電壓大于反電動勢時，晶閘管才承受正向電壓，才有導(dǎo)通的可能。2.工作過程及波形分析：分為五個階段(1)(2)(3)(4)(5)a)b)REidudidOEudwtIdOwtaqdVT1VT3VT2VT4圖3-7單相橋式全控整流2.2單相橋式全控整流電路三.392.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系2.2單相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系402.3單相橋式半控整流電路

圖單相橋式半控整流電路，無續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形半控：將全控中的VT3,VT4換成VD3,VD4；這樣，VT1和VT2控制換相，VD3和VD4自然換相。VT1和VD4構(gòu)成一整流回路，VT2和VD3構(gòu)成一整流回路。1.主電路2.工作過程及波形分析一.阻感負(fù)載a.自然續(xù)流現(xiàn)象：L很大(1)(2)(3)(4)a)TabRLu2i2udidVT1VT2VD3VD4Ou2idwtaOwtOwtuduVT1uVD42.3單相橋式半控整流電路

半控：將全控中的VT3,VT4換412.3單相橋式半控整流電路b.失控現(xiàn)象及續(xù)流二極管當(dāng)控制角突然增大至180

或觸發(fā)脈沖丟失時，會發(fā)生一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通而兩個二極管輪流導(dǎo)通的情況，這使ud成為正弦半波，即半周期ud為正弦，另外半周期ud為零，其平均值保持恒定，稱為失控。例如：若在運(yùn)行中，VT1和VD4導(dǎo)通時，切除觸發(fā)脈沖。當(dāng)u2<0時，VD3和VD4自然換相，VT1和VD3構(gòu)成自然續(xù)流回路。當(dāng)u2>0時，VD4和VD3自然換相，則VT1和VD4又構(gòu)成電源對負(fù)載供電的回路。這樣，VT1一直導(dǎo)通，VD3和VD4交替導(dǎo)通，無法實現(xiàn)關(guān)斷，產(chǎn)生失控現(xiàn)象。為了防止失控的發(fā)生，必須消除自然續(xù)流現(xiàn)象：加續(xù)流二極管，提供一條通路。有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR完成，晶閘管關(guān)斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導(dǎo)通從而導(dǎo)致失控的現(xiàn)象。同時，續(xù)流期間導(dǎo)電回路中只有一個管壓降，有利于降低損耗。應(yīng)當(dāng)指出，實現(xiàn)這一功能的條件是VDR的通態(tài)電壓低于自然續(xù)流回路開關(guān)元件通態(tài)電壓之和，否則不能消除自然續(xù)流現(xiàn)象，關(guān)斷導(dǎo)通的晶閘管。失控工作狀態(tài)的電路波形wtud0udid2.3單相橋式半控整流電路b.失控現(xiàn)象及續(xù)流二極管當(dāng)422.3單相橋式半控整流電路二.阻感負(fù)載加續(xù)流二極管

圖單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形1.主電路2.工作過程及波形分析(1)(2)(3)(4)工作過程可表示為：該電路電流波形的表示式比較復(fù)雜，在討論有關(guān)電流的數(shù)量關(guān)系時，常以負(fù)載參數(shù)滿足wL》R為條件。這時，負(fù)載電流的變化量相對于平均電流是很小的，可以認(rèn)為負(fù)載電流波形是平直的。相關(guān)波形見圖。TabRLu2i2udidVT1VT2VD3VD4VDROudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdawtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR連續(xù)斷續(xù)ˉ-?????????_________________________3241VDRVDVTVDRVDVT2.3單相橋式半控整流電路二.阻感負(fù)載加續(xù)流二極管

1.主432.3單相橋式半控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：2.3單相橋式半控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：442.3單相橋式半控整流電路三.反電動勢負(fù)載

有續(xù)流二極管，反電動勢加阻感負(fù)載時的電路及波形1.主電路2.工作過程及波形分析(1)電流斷續(xù)：(2)(3)電流連續(xù)：(1)(2)TabRLu2i2udidVT1VT2VD3VD4VDREidOEwtOwtaqud電流斷續(xù)idOEwtOwtud電流連續(xù)2.3單相橋式半控整流電路三.反電動勢負(fù)載

1.主電路2.45單相可控整流電路小結(jié)：電阻負(fù)載單相半波可控整流電路阻感負(fù)載單相可控整流電路電阻負(fù)載(工作過程、波形、單相橋式全控整流電路阻感負(fù)載反電動勢負(fù)載數(shù)量關(guān)系)阻感負(fù)載單相橋式半控整流電路反電動勢負(fù)載單相可控整流電路小結(jié)：46第三節(jié)三相可控整流電路分析3.2三相橋式全控整流電路3.1三相半波可控整流電路3.3三相橋式半控整流電路第三節(jié)三相可控整流電路分析3.2三相橋式全控整流電路47三相可控整流電路分析對于三相對稱電源系統(tǒng)而言，單相可控整流電路為不對稱負(fù)載，可影響電源三相負(fù)載的平衡性和系統(tǒng)的對稱性。負(fù)載容量較大時，通常采用三相或多相電源整流電路。三相或多相電源可控整流電路是三相電源系統(tǒng)的對稱負(fù)載，輸出整流電壓的脈動小，控制響應(yīng)快，在許多場合得到了廣泛應(yīng)用。三相可控整流電路電源變壓器一般采用D,y或Y,d接線方式，以提供一條3及3的倍數(shù)次諧波電流通路。對于三相半波可控整流電路而言，次級繞組必須接成星形，以獲得整流電源的中性點，故通常采用D,y接線方式。三相可控整流電路分析對于三相對稱電源系統(tǒng)而言，單相可控整流電483.1三相半波可控整流電路圖3-12三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及a=0

時的波形

一.電阻負(fù)載1.主電路2.工作過程及波形分析自然換相點：是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管控制角a的起點，即a=0

。對共陰極組接法，是相電壓正半周的交點。

a)b)c)d)e)f)u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt3.1三相半波可控整流電路圖3-12三相半波可控整流電493.數(shù)量關(guān)系：3.1三相半波可控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：3.1三相半波可控整流電路503.1三相半波可控整流電路圖三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路及a=60

時的波形

u2abcTRudidVT2VT1VT3uaubucaOuGOudOuabuacOuVT1wtwtwtwtuaua3.1三相半波可控整流電路圖三相半波可控整流電路共陰極513.數(shù)量關(guān)系：3.1三相半波可控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：3.1三相半波可控整流電路523.1三相半波可控整流電路二.阻感負(fù)載圖三相半波可控整流電路共陰極接法阻感負(fù)載時的電路及a=90，電流斷續(xù)時的波形

1.主電路2.工作過程及波形分析abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3uduaubucidOwtOwtaq3.1三相半波可控整流電路二.阻感負(fù)載圖三相半波可控533.1三相半波可控整流電路圖三相半波可控整流電路共陰極接法阻感負(fù)載時的電路及a=60，電流斷續(xù)時的波形

abcTRLu2udeLidVT1VT2VT3uduaubuciduacuabuacOwtOwtOwtauVT1界狀態(tài)為電流連續(xù)與斷續(xù)的臨32pq=3.1三相半波可控整流電路圖三相半波可控整流電路共陰極543.數(shù)量關(guān)系：電流連續(xù)時3.1三相半波可控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：電流連續(xù)時3.1三相半波可控整流電路55Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖3-15所示。圖3-15三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的關(guān)系1－電阻負(fù)載2－電感負(fù)載3－電阻電感負(fù)載3.1三相半波可控整流電路03060901201500.40.81.21.17321a/(°)Ud/U2Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖3-15所示。圖3-15三相半563.2三相橋式全控整流電路一.工作規(guī)律及觸發(fā)方式圖3-17三相橋式全控整流電路原理圖1.主電路：由兩組橋臂構(gòu)成：共陰極組—陰極連接在一起的3個晶閘管(VT1，VT3，VT5)共陽極組—陽極連接在一起的3個晶閘管(VT4，VT6，VT2)通過對兩組橋臂晶閘管的有序控制，可構(gòu)成對負(fù)載供電的6條整流回路。每一整流回路中含有2只晶閘管，1只為共陰極組的某相元件，另一只則應(yīng)為共陽極組的另一相元件。各整流回路的交流電源電壓為兩相元件所在相間的線電壓，等值電路和單相半波可控整流電路相同。6條整流回路的構(gòu)成如下時段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(dǎo)通晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓uduabuacubcubaucaucbbacTnRiaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d13.2三相橋式全控整流電路一.工作規(guī)律及觸發(fā)方式圖3-17572.觸發(fā)方式：3.2三相橋式全控整流電路按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120

，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180。需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖。可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發(fā)；另一種是雙窄脈沖觸發(fā)。寬脈沖觸發(fā)方式：觸發(fā)脈沖的寬度大于60,一般取為80～120。因為相鄰編號兩元件的自然換相點間的時間間隔為60，所以觸發(fā)某一號元件時，前一號元件的觸發(fā)脈沖尚未結(jié)束。這樣，就可以保證各整流回路中兩個晶閘管元件同時具有觸發(fā)脈沖，并具有足夠的脈沖寬度。雙窄脈沖觸發(fā)方式：順序觸發(fā)某一號元件的同時，為其前一號元件再補(bǔ)發(fā)一個觸發(fā)脈沖，以保證整流回路兩元件同時具有觸發(fā)脈沖。這種觸發(fā)方式每一晶閘管在一個周期內(nèi)有兩個時間間隔為60的脈沖，故稱為雙窄脈沖觸發(fā)方式。2.觸發(fā)方式：3.2三相橋式全控整流電路按VT1-VT2-583.2三相橋式全控整流電路二.電阻負(fù)載電阻負(fù)載a=0

時的波形1.主電路2.工作過程及波形分析自然換相點：在相電壓波形圖上，由相電壓交點確定了6只晶閘管的自然換相點。在線電壓波形圖上，由線電壓正半波交點也可以確定6條整流回路中編號與其序號相同的晶閘管的自然換相點。

u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OwtOwtOwtOwta=0iVT1uVT1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥbacTnRiaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d13.2三相橋式全控整流電路二.電阻負(fù)載電阻負(fù)載a=0時的593.2三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=30

時的波形電阻負(fù)載a=60

時的波形a=60ud1ud2uduacuacuabuaubucOwtwt1OwtOwtuVT1uacubcubaucaucbuabuacuabIIIIIIIVVIVud1ud2a=30iaOwtOwtOwtOwtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuVT1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥ3.2三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=30時的波形電阻負(fù)603.2三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=90

時的波形對導(dǎo)通的整流回路而言，當(dāng)交流電源電壓過零時，負(fù)載電流為零，整流回路的晶閘管自然關(guān)斷。電路出現(xiàn)6只晶閘管全為阻斷工作狀態(tài)。

電流斷續(xù)：ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOuabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT13.2三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載a=90時的波形對導(dǎo)通613.2三相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：awpwpapapcos34.2)()6(sin6312262UtdtUU==ò++＋輸出電壓平均值：d3.2三相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：awpwpapap623.2三相橋式全控整流電路三.阻感負(fù)載阻感負(fù)載a=90

時的波形1.主電路2.工作過程及波形分析

a=90ud1ud2uduacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT1uacubcubaucaucbuabuacuabIIIIIIIVVIVbacTnRiaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1L3.2三相橋式全控整流電路三.阻感負(fù)載阻感負(fù)載a=90時633.2三相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：3.2三相橋式全控整流電路3.數(shù)量關(guān)系：64第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)

前面在討論整流電路工作過程和數(shù)量關(guān)系時,認(rèn)為換流是瞬間完成的，忽略了交流電源回路的電感。但是，實際交流回路中總要存在一定的電感，如輸電線路的自感，變壓器的漏感，專門附加的電感等。在分析其影響時，通常用一個接于變壓器出口的等效集中電感表示。由于交流電源回路電感的作用，整流電路的換相不能瞬間完成，存在一個換相過程。各種整流電路都是同一接線組元件間換相，換相過程的等效電路是相同的?，F(xiàn)以三相半波為例進(jìn)行分析，其結(jié)論推廣可以推廣到其它電路。第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)前面在討論整流電路65第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)一.三相半波可控整流電路圖3-25考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形VT1換相至VT2的過程：因a、b兩相均有漏感,故ia、ib均不能突變。ia=0，VT1關(guān)斷,換流過程結(jié)束。于是VT1和VT2同時導(dǎo)通，相當(dāng)于將a、b兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ikik=ib是逐漸增大的，而ia=Id-ik是逐漸減小的。當(dāng)ik增大到等于Id時，1.主電路2.換相過程及波形分析圖中LS為交流電源回路總電感，在無附加電感的條件下，該電感主要是整流變壓器的漏感LT。為簡化換相過程的分析，假定換相過程負(fù)載電流為定值，并忽略回路電阻的影響。3.換相過程公式推導(dǎo)RabcTLudicibiaLSLSLSVT1VT2VT3udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubucaRabLudibLSLSVT1VT2TOidib第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)一.三相半波可控整流電路圖3-66第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)二.換相過程對整流電路的影響圖考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路輸出電壓及電流的波形換相壓降—與不考慮變壓器漏感時相比，ud平均值降低的數(shù)值。udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)二.換相過程對整流電路的影響圖67第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)三.換相重疊角定義：換相過程持續(xù)的時間，用電角度g表示()apagpgaa-úúú?ùêêê?é-=T=+-3sin2cosarccos3sin2coscos22UxIUxIsdsdQ第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)三.換相重疊角定義：換相過程持68

變壓器漏抗對各種整流電路的影響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①

各種整流電路換相壓降和換相重疊角的計算注：①單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從-Id變?yōu)镮d。本表所列通用公式不適用；

②三相橋等效為相電壓等于的6脈波整流電路，故其m=6，相電壓按代入。第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)dB23IXpdB2IXpdBIXpdUD)cos(cosgaa+-2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIXdB3IXp2dB62UIXmUXIpsin22BddB2ImXp變壓器漏抗對各種整流電路的影響電路形式69變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論:出現(xiàn)換相重疊角g

，整流輸出電壓平均值Ud降低。整流電路的工作狀態(tài)增多晶閘管的di/dt減小，有利于晶閘管的安全開通。有時人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的du/dt，可能使晶閘管誤導(dǎo)通，為此必須加吸收電路。換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源。第五節(jié)交流電源回路電感效應(yīng)變壓器漏感對整流電路影響的一些結(jié)論:第五節(jié)交流電源回路電70一.逆變的概念逆變——把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，即整流的逆過程。實例：電力機(jī)車下坡行駛，機(jī)車的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到交流電網(wǎng)中去逆變電路——把直流電逆變成交流電的電路。有源逆變電路——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié),電路將直流電逆變成交流電,反送到電網(wǎng)中去應(yīng)用：直流可逆調(diào)速系統(tǒng)、交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串級調(diào)速以及高壓直流輸電等無源逆變電路——變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載，即把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可調(diào)頻率的交流電供給負(fù)載

對于可控整流電路，滿足一定條件就可工作于有源逆變，其電路形式未變，只是電路工作條件改變。既工作在整流狀態(tài)又工作在逆變狀態(tài)，稱為變流電路。第六節(jié)全控整流電路的有源逆變工作狀態(tài)一.逆變的概念第六節(jié)全控整流電路的有源逆變工作狀態(tài)71二.直流發(fā)電機(jī)—電動機(jī)系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換圖3-44直流發(fā)電機(jī)—電動機(jī)之間電能的轉(zhuǎn)換a）兩電動勢同極性EG

>EMb）兩電動勢同極性EM>EG

c）兩電動勢反極性，形成短路c)b)a)MGMGMGEGEMIdR∑EGEMIdR∑EGEMIdR∑圖2-44aM電動運(yùn)轉(zhuǎn)，EG>EM，電流Id從G流向M，M吸收電功率。圖2-44b回饋制動狀態(tài)，M作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，此時，EM>EG，電流反向，從M流向G。故M輸出電功率，G則吸收電功率，M軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG。

圖2-44c兩電動勢順向串聯(lián)，向電阻R供電，G和M均輸出功率，由于R一般都很小，實際上形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類事故發(fā)生。二.直流發(fā)電機(jī)—電動機(jī)系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換圖3-44直流發(fā)72三.逆變產(chǎn)生的條件單相全波電路代替上述發(fā)電機(jī)圖3-45

單相全波電路的整流和逆變交流電網(wǎng)輸出電功率電動機(jī)輸入電功率電動機(jī)輸出電功率交流電網(wǎng)輸入電功率圖3-45aM電動運(yùn)行，全波電路工作在整流狀態(tài)，

在0~/2間，Ud為正值，并且Ud>EM，才能輸出Id。

圖3-45bM回饋制動，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，Id方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能改變EM極性。為了防止兩電動勢順向串聯(lián)，Ud極性也必須反過來，即Ud應(yīng)為負(fù)值，且|EM

|>|Ud

|，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè),實現(xiàn)逆變。a)b)圖2-45R+-電能M102u10u20udidLVT1VT2u10udu20u10aOOwtwtIdidUd>EMEM電能MR+-102udidLVT1VT2u10udu20u10OOwtwtIdidUd<EMaEMiVT1iVT2iVT1iV