第3章整流電路-(2)教學(xué)材料

第二章整流電路***第一節(jié)單相可控整流電路***第二節(jié)三相可控整流電路***第三節(jié)變壓器漏感對整流電路的影響*第四節(jié)電容濾波的不可控整流電路*第五節(jié)整流電路的諧波和功率因數(shù)**第六節(jié)大功率可控整流電路**第七節(jié)整流電路的有源逆變工作狀態(tài)*第八節(jié)晶閘管直流電動機(jī)系統(tǒng)***第九節(jié)相控電路的驅(qū)動控制

本章小結(jié)1第二章整流電路·引言整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控、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，又分為單拍電路和雙拍電路。整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟?第二節(jié)單相可控整流電路

一.單相半波可控整流電路二.單相橋式半控整流電路

三.單相橋式全控整流電路四.單相全波可控整流電路3一.單相半波可控整流電路

VT的a移相范圍為180

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稱為相位控制方式，簡稱相控方式。

兩個重要的基本概念：觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度,用a表示,也稱觸發(fā)角或控制角。導(dǎo)通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度，用θ表示。基本數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值為(2-1)wtudaq05一.單相半波可控整流電路VT的a移相范圍為180

。簡單，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。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6可控整流電路

1.單相半波可控整流電路(1)電阻性負(fù)載

u

<0時：若uG=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時:晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uO=0,uT=u，故稱可控整流。控制極加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，

uuoRL+–+uT+––Tio一.單相半波可控整流電路7工作原理u2<

0時:

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通u2>0時:

tO

t1

2

tO

uuoRL+–+uT+––Tio8

tO

tO接電阻負(fù)載時單相半波可控整流電路電壓、電流波形

控制角

t1

tO

t22

tO導(dǎo)通角9整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓UO。10(2)電感性負(fù)載與續(xù)流二極管

當(dāng)電壓u過零后，由于電感反電動勢的存在，晶閘管在一段時間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔谩?/p>

uuOR+–+uT+––T

?LeL?在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升(見波形)。11

tO

tO

t1

tO

t22

tO

工作波形12一、單相半波可控整流電路uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++圖3-2帶阻感負(fù)載的單相半波可控整流電路及其波形■帶阻感負(fù)載的工作情況

◆阻感負(fù)載的特點是電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。

◆電路分析?晶閘管VT處于斷態(tài),id=0,ud=0,uVT=u2。

?在

t1時刻，即觸發(fā)角

處

√ud=u2。√L的存在使id不能突變，id從0開始增加。

13一、單相半波可控整流電路uwttwwtwtw20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++圖3-2帶阻感負(fù)載的單相半波可控整流電路及其波形■帶阻感負(fù)載的工作情況

?u2由正變負(fù)的過零點處，id已經(jīng)處于減小的過程中，但尚未降到零，因此VT仍處于通態(tài)。

?

t2時刻，電感能量釋放完畢，id降至零，VT關(guān)斷并立即承受反壓。

?由于電感的存在延遲了VT的關(guān)斷時刻，使ud波形出現(xiàn)負(fù)的部分，與帶電阻負(fù)載時相比其平均值Ud下降。

14一.單相半波可控整流電路帶阻感負(fù)載的工作情況阻感負(fù)載的特點：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不發(fā)生突變。討論負(fù)載阻抗角j、觸發(fā)角a、晶閘管導(dǎo)通角θ的關(guān)系。wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++T圖2-2帶阻感負(fù)載的單相半波電路及其波形

uuOR+–+uT+––L15一.單相半波可控整流電路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。圖2-3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)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。器件的每種狀態(tài)對應(yīng)于一種線性電路拓?fù)洹?6一.單相半波可控整流電路當(dāng)VT處于通態(tài)時，如下方程成立：VTb)RLu2b)VT處于導(dǎo)通狀態(tài)（2-2）（2-4）初始條件：ωt=a

，id=0。求解式（2-2）并將初始條件代入可得當(dāng)ωt=θ+a

時，id=0，代入式（2-3）并整理得（2-3）其中，17wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++

uuOR+–+uT+––T

?LeL?18u>0時：

D反向截止，不影響整流電路工作。u

<0時：

D正向?qū)?晶閘管承受反向電壓關(guān)斷,電感元件L釋放能量形成的電流經(jīng)D構(gòu)成回路(續(xù)流),負(fù)載電壓uO波形與電阻性負(fù)載相同(見波形圖)。電感性負(fù)載(加續(xù)流二極管)

uuOR+–+uT+––LTioDio+–

eL?19

tO工作波形(加續(xù)流二極管)iL

t

tO

tO

2

20u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)

uuOR+–+uT+––LTioDio+–

eL?21一.單相半波可控整流電路續(xù)流二極管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)圖2-4單相半波帶阻感負(fù)載有續(xù)流二極管的電路及波形當(dāng)u2過零變負(fù)時，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲存的能量保證了電流id在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。

數(shù)量關(guān)系(id近似恒為Id）（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）

uuOR+–+uT+––LTioDio+–22(1)電路(2)工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2

晶閘管D1、D2

晶體管aRLD2T1b電壓u為正半周時：此時，T1和D2均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuOD1D2a

u+–b二.單相橋式半控整流電路23T2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為電壓u為負(fù)半周時：bRLD1T2a此時，T1和D2均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuOD1D2a

u+–b二.單相橋式半控整流電路24

tO

t

tO

tO(3)工作波形2

25單相半控橋帶阻感負(fù)載的情況

圖2-10單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。

u2過零變負(fù)時，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。在u2負(fù)半周觸發(fā)角a時刻觸發(fā)VT3，VT3導(dǎo)通，u2經(jīng)VT3和VD2向負(fù)載供電。u2過零變正時，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR二.單相橋式半控整流電路26單相半控橋帶阻感負(fù)載的情況

圖2-10單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形在u2正半周，u2經(jīng)VT1和VD4向負(fù)載供電。

u2過零變負(fù)時，因電感作用電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是由VT1和VD2續(xù)流。Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR二.單相橋式半控整流電路27二.單相橋式半控整流電路續(xù)流二極管的作用避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。若無續(xù)流二極管，則當(dāng)a

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，其平均值保持恒定，稱為失控。有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR完成，避免了失控的現(xiàn)象。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。28兩種常用可控整流電路電路特點該電路只用一只晶閘管，且其上無反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D1D4uORLD3+-+-29電路特點1.電路接入電感性負(fù)載時，二極管D1、D2起續(xù)流作用。2.由于T1的陽極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨立的觸發(fā)信號。(2)T1T2D1D2uuORL+-+-30晶閘管的保護(hù)

晶閘管承受過電壓、過電流的能力很差，這是它的主要缺點。

晶閘管的熱容量很小，一旦發(fā)生過電流時，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部斷爐或開路。例如一只100A的晶閘管過電流為400A時，僅允許持續(xù)0.02秒，否則將因過熱而損壞；

晶閘管耐受過電壓的能力極差，電壓超過其反向擊穿電壓時，即使時間極短，也容易損壞。若正向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓時，則晶閘管誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。311.晶閘管的過流保護(hù)(1)快速熔斷器保護(hù)電路中加快速熔斷器。當(dāng)電路發(fā)生過流故障時，它能在晶閘管過熱損壞之前熔斷，切斷電流通路，以保證晶閘管的安全。與晶閘管串聯(lián)接在輸入端接在輸出端快速熔斷器接入方式有三種，如下圖所示。~32單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管B2第二基極B1N歐姆接觸電阻P發(fā)射極E第一基極PN結(jié)N型硅片(a)示意圖單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(b)符號(1)結(jié)構(gòu)B2EB133(2)工作原理

UE<

UBB+UD=UP時PN結(jié)反偏，IE很小；PN結(jié)正向?qū)?IE迅速增加。UE

UP時

–分壓比(0.5~0.9)UP

–峰點電壓UD–

PN結(jié)正向?qū)▔航礏2B1UBBEUE+_+_RP+_+_等效電路測量單結(jié)晶體管的實驗電路由圖可求得RERB1RB2AUBBEUE+_RP+_+_B2B1RE34(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點電壓、電流):維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。

UP(峰點電壓)：

單結(jié)管由截止變導(dǎo)通

所需發(fā)射極電壓。IpIVoIEUEUP峰點電壓UV谷點電壓V負(fù)阻區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)UE>UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE反而下降，出現(xiàn)負(fù)阻-負(fù)阻區(qū)。P35(1)UE<UP時單結(jié)管截止；UE>UP時單結(jié)管導(dǎo)通，UE<UV時恢復(fù)截止。單結(jié)晶體管的特點(2)晶體管的峰點電壓UP與外加固定電壓UBB及分壓比

有關(guān)，峰點電壓UP或分壓比

不同，則峰值電壓UP不同。(3)不同單結(jié)晶體管的谷點電壓UV和谷點電流IV都比一樣。谷點電壓大約在2~5V之間。常選用

稍大一些，UV稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。B2EB1362.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1)振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路利用單結(jié)管的負(fù)阻特性及RC電路的充放電特性組成頻率可調(diào)的振蕩電路。ugR2R1RUuCE+C+__+_50

100k

300

0.47F37(2)振蕩過程分析設(shè)通電前uC=0。接通電源U,電容C經(jīng)電阻R充電。電容電壓uC逐漸升高。當(dāng)uC

UP時,單結(jié)管導(dǎo)通,電容C放電,R1上得到一脈沖電壓。UpUVUp-UDuC

tug

t電容放電至uC

Uv時，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uO0。ugR2R1RUuCE+C+__+_50

100k

300

0.47F38注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。uC

t

tuOuPuV(b)電壓波形392)觸發(fā)電路UZUP-UDR1R2RPCuC+Rug+uZ+

t

t

t

tUVUpRLT1D1D2T2uL+3)輸出電壓uL40單結(jié)晶體管觸發(fā)電路41問題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個變壓器上？2.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？3.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個起作用？如何改變控制角？4.如何調(diào)節(jié)主電路直流電壓的42R1~AVR2R4R3RPDDZC+_待充電瓶T15.分析電瓶充電電路工作原理43

6.分析如圖所示防盜報警器的工作原理(斷線報警器)44問題討論1.單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路中，主電路和觸發(fā)電路為什么接在同一個變壓器上？

目的：保證主電路和觸發(fā)電路的電源電壓同時過零(即兩者同步)，使電容在每半個周期均從零開始充電，從而保證每半個周期的第一個觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時刻相同(即角一樣)以使輸出平均電壓不變。2.觸發(fā)電路中，整流后為什么加穩(wěn)壓管？

穩(wěn)壓管的作用：是將整流后的電壓變成梯形(即削波)，使單結(jié)管兩端電壓穩(wěn)定在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值上，從而保證單結(jié)管產(chǎn)生的脈沖幅度和每半個周期產(chǎn)生第一脈沖的時間，不受交流電源電壓變化的影響。453.一系列觸發(fā)脈沖中，為什么只有第一個起作用？如何改變控制角？根據(jù)晶閘管的特性，它一旦觸發(fā)導(dǎo)通，在陽極電壓足夠大的條件下，即使去掉觸發(fā)信號，仍能維持導(dǎo)通狀態(tài)。因此，每半個周期中只有第一個觸發(fā)脈沖起作用。改變充電時間常數(shù)即可改變控制角。控制角變化的范圍稱為移相范圍。4.如何調(diào)節(jié)主電路直流電壓的R

電容充電速度變慢

uL463.應(yīng)用舉例(1)電瓶充電機(jī)電路該電瓶充電機(jī)電路使用元件較少，線路簡單，具有過充電保護(hù)、短路保護(hù)和電瓶短接保護(hù)。TR1~AVR2R4R3RPDDZC+_待充電瓶T147R1~AVR2R4R3RPDDZC+_待充電瓶T1工作原理當(dāng)待充電電瓶接入電路后，觸發(fā)電路獲得所需電源電壓開始工作。R2、RP、

C、T1、R3、R4

構(gòu)成了單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。48

當(dāng)電瓶電壓充到一定數(shù)值時，使得單結(jié)晶體管的峰點電壓UP大于穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓，單結(jié)晶體管不能導(dǎo)通，觸發(fā)電路不再產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，充電機(jī)停止充電。R1~AVR2R4R3RPDDZC+_待充電瓶T149R1~AVR2R4R3RPDDZC+_待充電瓶T1

觸發(fā)電路和可控整流電路的同步是由二極管D和電阻R1來完成的。交流電壓過零變正后D截止，電瓶電壓通過R2、RP向C充電。改變RP之值，可設(shè)定電瓶的初始充電電流。

交流電壓過零變負(fù)后，電容通過D和R1迅速放電。50晶閘管除了用于可控整流電路外，還可作為無觸點可控開關(guān)。如圖當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路處于值班狀態(tài)。晶閘管V的g極被B、Ｄ間導(dǎo)線短路接地而使晶閘管截止。當(dāng)短路導(dǎo)線被弄斷時，電源G經(jīng)R1和R2的分壓使g極獲得觸發(fā)電壓，晶閘管V導(dǎo)通，防盜報警器(蜂鳴器)H即發(fā)聲報警。應(yīng)用實例防盜報警器(斷線報警器)5152三.單相橋式全控整流電路數(shù)量關(guān)系（2-9）a角的移相范圍為180

。向負(fù)載輸出的平均電流值為：流過晶閘管的電流平均值只有輸出直流平均值的一半，即：（2-10）(2-11)pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,453三.單相橋式全控整流電路流過晶閘管的電流有效值：變壓器二次測電流有效值I2與輸出直流電流I有效值相等：由式（2-12）和式（2-13）得：不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量S=U2I2。（2-12）（2-13）（2-14）pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,454三.單相橋式全控整流電路2.帶阻感負(fù)載的工作情況

u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4圖2-6單相全控橋帶阻感負(fù)載時的電路及波形假設(shè)電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。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。u2過零變負(fù)時，晶閘管VT1和VT4并不關(guān)斷。至ωt=π+a時刻，晶閘管VT1和VT4關(guān)斷，VT2和VT3兩管導(dǎo)通。VT2和VT3導(dǎo)通后，VT1和VT4承受反壓關(guān)斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉(zhuǎn)移到VT2和VT3上，此過程稱換相，亦稱換流。552OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,456三.單相橋式全控整流電路

數(shù)量關(guān)系（2-15）晶閘管移相范圍為90

。晶閘管導(dǎo)通角θ與a無關(guān)，均為180

。電流的平均值和有效值：變壓器二次側(cè)電流i2的波形為正負(fù)各180

的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。晶閘管承受的最大正反向電壓均為。2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,457三.單相橋式全控整流電路3.帶反電動勢負(fù)載時的工作情況圖2-7單相橋式全控整流電路接反電動勢—電阻負(fù)載時的電路及波形在|u2|>E時，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。在a

角相同時，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時大。導(dǎo)通之后，

ud=u2，，

直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關(guān)斷，此后ud=E。與電阻負(fù)載時相比，晶閘管提前了電角度δ停止導(dǎo)電，δ稱為停止導(dǎo)電角，（2-16）b)idOEudwtIdOwtaqd58三.單相橋式全控整流電路當(dāng)α

<d時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。圖2-7b單相橋式全控整流電路接反電動勢—電阻負(fù)載時的波形電流斷續(xù)觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)wt=d時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲為d。如圖2-7b所示id波形所示：電流連續(xù)ub)idOEdwtIdOwtαqd動畫演示59三.單相橋式全控整流電路負(fù)載為直流電動機(jī)時，如果出現(xiàn)電流斷續(xù)，則電動機(jī)的機(jī)械特性將很軟。為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側(cè)串聯(lián)一個平波電抗器。這時整流電壓ud的波形和負(fù)載電流id的波形與阻感負(fù)載電流連續(xù)時的波形相同，ud的計算公式也一樣。為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：（2-17）圖2-8單相橋式全控整流電路帶反電動勢負(fù)載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況twwOud0Eidtpdaq=p60四.單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路（SinglePhaseFullWaveControlledRectifier)，又稱單相雙半波可控整流電路。單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的。變壓器不存在直流磁化的問題。圖2-9單相全波可控整流電路及波形a)wtwab)udi1OOt61四.單相全波可控整流電路單相全波與單相全控橋的區(qū)別：單相全波中變壓器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料的消耗多。單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應(yīng)地，門極驅(qū)動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。單相全波導(dǎo)電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個。從上述后兩點考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應(yīng)用。62單相橋式半控整流電路電路結(jié)構(gòu)

單相全控橋中，每個導(dǎo)電回路中有2個晶閘管，1個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個電路。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考慮VDR）。udOb)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtwtwtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR

圖2-10單相橋式半控整流電路，有續(xù)流二極管，阻感負(fù)載時的電路及波形電阻負(fù)載半控電路與全控電路在電阻負(fù)載時的工作情況相同。63單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路的另一種接法相當(dāng)于把圖2-5a中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由VD3和VD4來實現(xiàn)。圖2-5單相全控橋式帶電阻負(fù)載時的電路及波形64第二節(jié)三相可控整流電路一.三相半波可控整流電路三相橋式全控整流電路三相橋式半控整流電路三相全波可控整流電路65第二節(jié)三相可控整流電路·引言交流測由三相電源供電。負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波。主要講解三相半波可控整流電路和三相橋式全控整流電路

。66一.三相半波可控整流電路電路的特點：變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成三角形避免3次諧波流入電網(wǎng)。三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起——共陰極接法。圖2-12三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

1.電阻負(fù)載自然換相點：二極管換相時刻為自然換相點，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觸發(fā)角a的起點，即a=0

。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt67一.三相半波可控整流電路a=0

時的工作原理分析變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形，變壓器二次繞組電流有直流分量。晶閘管的電壓波形，由3段組成。圖2-12三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

a=30

的波形（圖2-13）特點：負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)之間的臨界狀態(tài)。a>30

的情況（圖2-14

）特點：負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角小于120

。b)c)d)e)f)u2uaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt動畫演示68一.三相半波可控整流電路（2-18）當(dāng)a=0時，Ud最大，為整流電壓平均值的計算a≤30

時，負(fù)載電流連續(xù)，有：a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac69wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT170一.三相半波可控整流電路(2-19)整流電壓平均值的計算a>30

時，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有：wwttwtwta=60°u2uaubucOOOOuGudiVT171一.三相半波可控整流電路Ud/U2隨a變化的規(guī)律如圖2-15中的曲線1所示。圖2-15三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72一.三相半波可控整流電路負(fù)載電流平均值為晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器二次線電壓峰值，即晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值，即（2-20）（2-21）（2-22）73一.三相半波可控整流電路1.阻感負(fù)載特點：阻感負(fù)載，L值很大，id波形基本平直。a≤30

時：整流電壓波形與電阻負(fù)載時相同。a=30°u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac74一.三相半波可控整流電路1.阻感負(fù)載圖2-16三相半波可控整流電路，阻感負(fù)載時的電路及a=60

時的波形a>30

時（如a=60

時的波形如圖2-16所示）。u2過零時，VT1不關(guān)斷，直到VT2的脈沖到來，才換流，——ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分。id波形有一定的脈動，但為簡化分析及定量計算，可將id近似為一條水平線。阻感負(fù)載時的移相范圍為90

。uuuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt75一.三相半波可控整流電路數(shù)量關(guān)系由于負(fù)載電流連續(xù)，

Ud可由式（2-18）求出，即Ud/U2與a成余弦關(guān)系，如圖2-15中的曲線2所示。如果負(fù)載中的電感量不是很大，Ud/U2與a的關(guān)系將介于曲線1和2之間，曲線3給出了這種情況的一個例子。圖2-15三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76一.三相半波可控整流電路變壓器二次電流即晶閘管電流的有效值為晶閘管的額定電流為晶閘管最大正、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。（2-23）（2-24）（2-25）77思考題：

試畫出三相半波（共陽極組）整流電路波形并畫出當(dāng)控制較為30o、60o是的輸出波形和管壓降波形78二.三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圖2-17三相橋式全控整流電路原理圖導(dǎo)通順序：

VT1－VT2－VT3－

VT4－VT5－VT6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）79a=30°u2uaubucOwt80a=30°u2uaubucOwtwu2LuduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥOt81wu2ud1ud2uaucubwt1Otawu2LuduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥOt82wwu2ud1ud2u2LuduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥuaucubwt1OtOta=0°83二.三相橋式全控整流電路1.帶電阻負(fù)載時的工作情況當(dāng)a≤60

時，ud波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載，id波形與ud波形形狀一樣，也連續(xù)波形圖：

a=0（圖2－18）

a=30

（圖2－19）

a=60

（圖2－20）84二.三相橋式全控整流電路1.帶電阻負(fù)載時的工作情況當(dāng)a>60

時，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2－21）帶電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120

ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT185二.三相橋式全控整流電路晶閘管及輸出整流電壓的情況如表2－1所示時段IIIIIIIVVVI共陰極組中導(dǎo)通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導(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=ucba=30°u2uaubucOwtwu2LuduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥOt86二.三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路的特點（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。87二.三相橋式全控整流電路（2）對觸發(fā)脈沖的要求：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

。a=30°u2uaubucOwt88二.三相橋式全控整流電路（3）ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。三相橋式全控整流電路的特點wu2LuduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥOt89二.三相橋式全控整流電路（4）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)一種是雙脈沖觸發(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的特點a=30°u2uaubucOwt90a≤60

時（a=0

圖2－22；a=30

圖2－23）ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似。

各晶閘管的通斷情況輸出整流電壓ud波形晶閘管承受的電壓波形二.三相橋式全控整流電路2.阻感負(fù)載時的工作情況主要包括區(qū)別在于：得到的負(fù)載電流id波形不同

當(dāng)電感足夠大的時候，id的波形可近似為一條水平線。91二.三相橋式全控整流電路2.阻感負(fù)載時的工作情況a>60

時（a=90

圖2－24）阻感負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同。電阻負(fù)載時，ud波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分。阻感負(fù)載時，ud波形會出現(xiàn)負(fù)的部分。帶阻感負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的a角移相范圍為90

。92二.三相橋式全控整流電路3.定量分析當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載a≤60

時）的平均值為：（2-26）wwud1ud2a=30°OtOtuduaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥ93wwud1ud2a=30°OtOtuduaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥ94ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOuabuacubcubaucaucbuabuacubcuba95二.三相橋式全控整流電路3.定量分析帶電阻負(fù)載且a>60

時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為：Id=Ud/R（2-27）ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOuabuacubcubaucaucbuabuacubcuba96二.三相橋式全控整流電路當(dāng)整流變壓器為圖2-17中所示采用星形接法，帶阻感負(fù)載時，變壓器二次側(cè)電流波形如圖2-23中所示，其有效值為：（2-28）ud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuc97二.三相橋式全控整流電路晶閘管電壓、電流等的定量分析與三相半波時一致。接反電勢阻感負(fù)載時，在負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計算Id時有所不同，接反電勢阻感負(fù)載時的Id為：（2-29）式中R和E分別為負(fù)載中的電阻值和反電動勢的值。98ik=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，ia=0，VT1關(guān)斷,換流過程結(jié)束。第三節(jié)

變壓器漏感對整流電路的影響考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感可用一個集中的電感LB表示。現(xiàn)以三相半波為例，然后將其結(jié)論推廣。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。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ik。圖2-25

考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca動畫演示99第三節(jié)

變壓器漏感對整流電路的影響換相重疊角——換相過程持續(xù)的時間，用電角度g表示。換相過程中，整流電壓ud為同時導(dǎo)通的兩個晶閘管所對應(yīng)的兩個相電壓的平均值。（2-30）udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca100第三節(jié)

變壓器漏感對整流電路的影響換相壓降——與不考慮變壓器漏感時相比，ud平均值降低的多少。（2-31）udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca101第三節(jié)

變壓器漏感對整流電路的影響換相重疊角g的計算由上式得：進(jìn)而得出：（2-32）（2-33）（2-34）102第三節(jié)變壓器漏感對整流電路的影響由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：當(dāng)時，，于是g隨其它參數(shù)變化的規(guī)律：（1）

Id越大則g越大；（2）

XB越大g越大；（3）

當(dāng)a≤90

時，

越小g越大。（2-35）（2-36）103第三節(jié)變壓器漏感對整流電路的影響

變壓器漏抗對各種整流電路的影響②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表2-2

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。104第三節(jié)變壓器漏感對整流電路的影響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。105第四節(jié)

電容濾波的不可控整流電路一.電容濾波的單相不可控整流電路二.電容濾波的三相不可控整流電路106第四節(jié)

電容濾波的不可控整流電路在交—直—交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場合中，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。107一.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合，如目前大量普及的微機(jī)、電視機(jī)等家電產(chǎn)品中。1.工作原理及波形分析圖2-26

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)波形基本工作過程：在u2正半周過零點至wt=0期間，因u2<ud，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wt=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時向負(fù)載R供電。b)0iudqdp2pwti,uda)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud108一.電容濾波的單相不可控整流電路2.主要的數(shù)量關(guān)系

輸出電壓平均值

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=IR/2

二極管承受的電壓

（2-47）（2-48）（2-49）空載時，。重載時，Ud逐漸趨近于0.9U2，即趨近于接近電阻負(fù)載時的特性。在設(shè)計時根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值，使,此時輸出電壓為：Ud≈1.2U2。（2-46）109一.電容濾波的單相不可控整流電路

感容濾波的二極管整流電路實際應(yīng)用為此情況，但分析復(fù)雜。ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，這對于電路的工作是有利的。圖2-29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a)b)u2udi20dqpwti2,u2,ud110二.電容濾波的三相不可控整流電路1.基本原理某一對二極管導(dǎo)通時，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖2-30

電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形a)b)Oiaudiduduabuac0dqwtpp3wt111電流id

斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件wRC=在輕載時直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時是連續(xù)的，分界點就是R=/wC。二.電容濾波的三相不可控整流電路由“電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件。假設(shè)在wt+d=2p/3的時刻“速度相等”恰好發(fā)生，則有圖2-31電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng)wRC等于和小于時的電流波形a）wRC=

b）wRC<由上式可得（2-50）a)b)wtwtwtwtaidaidOOOO112二.電容濾波的三相不可控整流電路考慮實際電路中存在的交流側(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)載時的交流側(cè)電流波形逐漸接近。圖2-32

考慮電感時電容濾波的三相橋式整流電路及其波形a）電路原理圖b）輕載時的交流側(cè)電流波形

c）重載時的交流側(cè)電流波形b)c)iaiaOO

t

t113二.電容濾波的三相不可控整流電路2.主要數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值

Ud在（2.34U2~2.45U2）之間變化（2）電流平均值

輸出電流平均值IR為：IR=Ud/R

（2-51）與單相電路情況一樣，電容電流iC平均值為零，因此：Id=IR

（2-52）二極管電流平均值為Id的1/3，即：ID=Id/3=IR/3

（2-53）（3）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。

114第五節(jié)整流電路的諧波和功率因數(shù)一.諧波和無功功率分析基礎(chǔ)二.帶阻感負(fù)載時可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析三.電容濾波的不可控整流電路交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析四.整流輸出電壓和電流的諧波分析115第五節(jié)整流電路的諧波和功率因數(shù)·引言隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛，由此帶來的諧波(harmonics)和無功(reactivepower)問題日益嚴(yán)重，引起了關(guān)注。無功的危害：導(dǎo)致設(shè)備容量增加。使設(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。諧波的危害：降低設(shè)備的效率。影響用電設(shè)備的正常工作。引起電網(wǎng)局部的諧振，使諧波放大，加劇危害。導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作。對通信系統(tǒng)造成干擾。116一.

諧波和無功功率分析基礎(chǔ)1.諧波對于非正弦波電壓，滿足狄里赫利條件，可分解為傅里葉級數(shù)：n次諧波電流含有率以HRIn（HarmonicRatioforIn）表示

（2-57）電流諧波總畸變率THDi（TotalHarmonicdistortion）定義為

（2-58）正弦波電壓可表示為：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117一.

諧波和無功功率分析基礎(chǔ)2.功率因數(shù)正弦電路中的情況電路的有功功率就是其平均功率：（2-59）視在功率為電壓、電流有效值的乘積，即S=UI

（2-60）無功功率定義為：Q=UIsinj

（2-61）功率因數(shù)l定義為有功功率P和視在功率S的比值：（2-62）此時無功功率Q與有功功率P、視在功率S之間有如下關(guān)系：（2-63）功率因數(shù)是由電壓和電流的相位差j決定的：l=cos

j

（2-64）118一.

諧波和無功功率分析基礎(chǔ)非正弦電路中的情況有功功率、視在功率、功率因數(shù)的定義均和正弦電路相同，功率因數(shù)仍由式定義。不考慮電壓畸變，研究電壓為正弦波、電流為非正弦波的情況有很大的實際意義。非正弦電路的有功功率：P=UI1

cosj1（2-65）功率因數(shù)為：（2-66）

基波因數(shù)——n=I1/I，即基波電流有效值和總電流有效值之比位移因數(shù)（基波功率因數(shù)）——cosj

1功率因數(shù)由基波電流相移和電流波形畸變這兩個因素共同決定的。119一.

諧波和無功功率分析基礎(chǔ)非正弦電路的無功功率定義很多，但尚無被廣泛接受的科學(xué)而權(quán)威的定義。一種簡單的定義是仿照式（2-63）給出的：（2-67）無功功率Q反映了能量的流動和交換，目前被較廣泛的接受。也可仿照式（2-61）定義無功功率，為和式（2-67）區(qū)別，采用符號Qf，忽略電壓中的諧波時有：Qf=UI1

sinj

1(2-68）在非正弦情況下，，因此引入畸變功率D，使得：（2-69）Qf為由基波電流所產(chǎn)生的無功功率，D是諧波電流產(chǎn)生的無功功率。120二.

帶阻感負(fù)載時可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析1.單相橋式全控整流電路忽略換相過程和電流脈動，帶阻感負(fù)載，直流電感L為足夠大（電流i2的波形見圖2-6）i2Owtd（2-72）變壓器二次側(cè)電流諧波分析：n=1,3,5,…（2-73）電流中僅含奇次諧波。各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。121二.

帶阻感負(fù)載時可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析基波電流有效值為

（2-74）

i2的有效值I=Id，結(jié)合式（2-74）可得基波因數(shù)為

（2-75）電流基波與電壓的相位差就等于控制角

，故位移因數(shù)為（2-76）所以，功率因數(shù)為

（2-77）功率因數(shù)計算122二.

帶阻感負(fù)載時可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析2.三相橋式全控整流電路圖2-23三相橋式全控整流電路帶阻感負(fù)載a=30

時的波形阻感負(fù)載，忽略換相過程和電流脈動，直流電感L為足夠大。以

=30

為例，此時，電流為正負(fù)半周各120

的方波，其有效值與直流電流的關(guān)系為：（2-78）tud1a=30°ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacⅠⅡⅢⅣⅤⅥwtOwOwtOwtOidiawt1uaubuc123二.

帶阻感負(fù)載時可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析變壓器二次側(cè)電流諧波分析：電流基波和各次諧波有效值分別為（2-80）電流中僅含6k

1（k為正整數(shù)）次諧波。各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。功率因數(shù)計算基波因數(shù)：（2-81）位移因數(shù)仍為：（2-82）功率因數(shù)為：（2-83）124三.

電容濾波的不可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析1.單相橋式不可控整流電路實用的單相不可控整流電路采用感容濾波。電容濾波的單相不可控整流電路交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：諧波次數(shù)為奇次。諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。諧波與基波的關(guān)系是不固定的。越大，則諧波越小。關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下：位移因數(shù)接近1，輕載超前，重載滯后。諧波大小受負(fù)載和濾波電感的影響。125三.

電容濾波的不可控整流電路

交流側(cè)諧波和功率因數(shù)分析2.三相橋式不可控整流電路實際應(yīng)用的電容濾波三相不可控整流電路中通常有濾波電感。交流側(cè)諧波組成有如下規(guī)律：諧波次數(shù)為6k±1次，k=1，2，3…。諧波次數(shù)越高，諧波幅值越小。諧波與基波的關(guān)系是不固定的。關(guān)于功率因數(shù)的結(jié)論如下：位移因數(shù)通常是滯后的,但與單相時相比,位移因數(shù)更接近1。隨負(fù)載加重（wRC的減?。偟墓β室驍?shù)提高；同時，隨濾波電感加大，總功率因數(shù)也提高。126四.

整流輸出電壓和電流的諧波分析整流電路的輸出電壓中主要成分為直流，同時包含各種頻率的諧波，這些諧波對于負(fù)載的工作是不利的。圖2-33

a=0

時，m脈波整流電路的整流電壓波形

=0

時，m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析。整流輸出電壓諧波分析整流輸出電流諧波分析詳見書P72127四.

整流輸出電壓和電流的諧波分析

=0

時整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律：m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3...）次，即m的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定，也為mk次。當(dāng)m一定時，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，表明最低次（m次）諧波是最主要的，其它次數(shù)的諧波相對較少；當(dāng)負(fù)載中有電感時，負(fù)載電流諧波幅值dn的減小更為迅速。m增加時，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。128四.

整流輸出電壓和電流的諧波分析

不為0

時的情況：整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，下面只說明諧波電壓與

角的關(guān)系。圖2-34三相全控橋電流連續(xù)時，以n為參變量的與

的關(guān)系以n為參變量，n次諧波幅值對

的關(guān)系如圖2-34所示：當(dāng)

從0

~90

變化時，ud的諧波幅值隨

增大而增大，

=90

時諧波幅值最大。

從90

~180

之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨

增大而減小。129第六節(jié)

大功率可控整流電路一.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路二.多重化整流電路130第六節(jié)大功率可控整流電路·引言帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路的特點：適用于低電壓、大電流的場合。多重化整流電路的特點：在采用相同器件時可達(dá)到更大的功率?？蓽p少交流側(cè)輸入電流的諧波或提高功率因數(shù)，從而減小對供電電網(wǎng)的干擾。131一.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路電路結(jié)構(gòu)的特點圖2-35

帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路二次側(cè)為兩組匝數(shù)相同極性相反的繞阻，分別接成兩組三相半波電路。二次側(cè)兩繞組的極性相反可消除鐵芯的直流磁化。平衡電抗器是為保證兩組三相半波整流電路能同時導(dǎo)電。與三相橋式電路相比，雙反星形電路的輸出電流可大一倍。132一.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路繞組的極性相反的目的：消除直流磁通勢如圖可知，雖然兩組相電流的瞬時值不同，但是平均電流相等而繞組的極性相反，所以直流安匝互相抵消。圖2-36雙反星形電路，

=0

時兩組整流電壓、電流波形twwtud1uaubuciaud2ia'uc'ua'ub'uc'OwtOOwtOId12Id16Id12Id16133一.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路接平衡電抗器的原因：當(dāng)電壓平均值和瞬時值均相等時，才能使負(fù)載均流。兩組整流電壓平均值相等，但瞬時值不等。兩個星形的中點n1和n2間的電壓等于ud1和ud2之差。該電壓加在Lp上，產(chǎn)生電流ip，它通過兩組星形自成回路，不流到負(fù)載中去，稱為環(huán)流或平衡電流。為了使兩組電流盡可能平均分配，一般使Lp值足夠大，以便限制環(huán)流在負(fù)載額定電流的1%～2%以內(nèi)。134一.帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路雙反星形電路中如不接平衡電抗器，即成為六相半波整流電路：只能有一個晶閘管導(dǎo)電，其余五管均阻斷，每管最大導(dǎo)通角為60o，平均電流為Id/6。當(dāng)α=0o

時，Ud為1.35U2，比三相半波時的1.17U2略大些。因晶閘管導(dǎo)電時間短，變壓器利用率低，極少采用。平衡電抗器的作用：使得兩組三相半波整流電路同時導(dǎo)電。對平衡電抗器