电力电子技术第3章a

1、 第第 2 2 页页 第第 3 3 页页 第第 4 4 页页 第第 5 5 页页 。 T VT R 0 a) u1u2 uVT ud id t1 2 t t t t u2 ug ud uVT 0 b) c) d) e) 0 0 图3-1 单相半波可控 整流电路及波形 第第 6 6 页页 T VT R 0 a) u 1 u 2 u VT u d id t1 2 t t t t u 2 u g u d u VT 0 b) c) d) e) 0 0 工作过程和特点：工作过程和特点： （1）在）在u2的正半周，的正半周，VT 承受正向电压，承受正向电压，0t1期期 间，无触发脉冲，间，无触发脉冲，VT

2、处于处于 正向阻断状态，正向阻断状态，uVTu2， ud=0; （2） t1以后，以后，VT由于触由于触 发脉冲发脉冲ug的作用而导通，的作用而导通， 则则ud=u2, uVT=0,id=u2/R， 一直到一直到时刻；时刻； （3） 2期间，期间，u2反向反向 ，VT由于承受反向电压而由于承受反向电压而 关断关断,uVT=u2,ud=0。 以后不断重复以上过程。以后不断重复以上过程。 特点特点：为单拍电路，易出：为单拍电路，易出 现变压器现变压器直流磁化直流磁化，应用，应用 较少。较少。 这时电流的变化不会再这时电流的变化不会再 使磁通产生变化使磁通产生变化,变压变压 器的阻抗很小器的阻抗很小

3、,导致绕导致绕 组的电流大增组的电流大增,导线发导线发 热热,损耗增加损耗增加 第第 7 7 页页 若干概念若干概念 单拍电路单拍电路：指：指变压器副边变压器副边在工作过程中只流过在工作过程中只流过一个方向的电流一个方向的电流，此时变，此时变 压器有直流磁化现象；压器有直流磁化现象； 双拍电路双拍电路：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流；：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流； “半波半波”整流整流：u ud d为脉动直流，波形只在为脉动直流，波形只在u u2 2正半周内出现，故称之。正半周内出现，故称之。 触发延迟角触发延迟角 ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的：从

4、晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的 电角度电角度, ,用用表示表示, ,也称触发角或控制角。也称触发角或控制角。 导通角导通角 ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为，用：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为，用表示表示 。在半波电路中。在半波电路中，。 的的移相范围移相范围：指触发角：指触发角可以变化的角度范围。在不同的电路中，可以变化的角度范围。在不同的电路中， 有有 不同的角度范围。如在单相半波电路中，不同的角度范围。如在单相半波电路中， 的移相角度范围是的移相角度范围是0。 相控方式相控方式：这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方这种通过控制触发脉

5、冲的相位来控制直流输出电压大小的方 式称为相位控制方式，简称相控方式。式称为相位控制方式，简称相控方式。 第第 8 8 页页 基本数量关系基本数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud （3-1） 说明：使用万用表说明：使用万用表直流档直流档测量测量Ud即为该数值；即为该数值； U2为电源电压有效值（为电源电压有效值（220V）；）； 时，时，U Ud d=0=0，可见可以通过调整，可见可以通过调整调整调整Ud。 直流输出电压有效值直流输出电压有效值U(使用万用表交流档测量使用万用表交流档测量) （3-2） 2 cos1 45. 0 )cos1 ( 2 2 )(sin2 2 1 2 2

6、 2 U U ttdUUd 2 2sin 4 1 sin2 2 1 2 2 2 UtdtUU 第第 9 9 页页 SCR的若干参数关系：的若干参数关系： (1) I IdT dT （流过 （流过SCR电流的平均值）电流的平均值） （3-3） (2) I IT T （流过（流过SCR电流的有效值）电流的有效值） （3-4） (3) U VT T （ （SCR承受的正反向峰值电压）为承受的正反向峰值电压）为 注同学们对于这些符号定义，可以参看教材的符号说明。注同学们对于这些符号定义，可以参看教材的符号说明。 2 cos1 45. 0 2 R U R U I d dT 2 2sin 4 1 )sin

7、 2 ( 2 1 2 2 2 R U tdt R U IT 2 2U 第第 1010 页页 2. 单相半波电路带电感性负载的工作情单相半波电路带电感性负载的工作情 况况 电感的特点电感的特点: (1)电感对电流变化有抗拒作用，电感对电流变化有抗拒作用， 使得流过电感的电流不能发生突变。使得流过电感的电流不能发生突变。(2)在电感在电感 两端产生的感应电动势两端产生的感应电动势Ldi/dt。它的极性是阻。它的极性是阻 止电流的变化。止电流的变化。(3)电感在电路的工作过程中，电感在电路的工作过程中， 不消耗能量（无功）。即产生多少能量，就消不消耗能量（无功）。即产生多少能量，就消 耗多少。耗多少

8、。LI2 负载阻抗角负载阻抗角arctg(L/R) ，反映出负载中，反映出负载中 电感所占的比重，该角度越大（电感所占的比重，该角度越大（0900900 0之间）之间） ，则电感量越大。当负载中的感抗，则电感量越大。当负载中的感抗L和和R相比相比 不可忽略时，称为电感性负载。不可忽略时，称为电感性负载。 在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励 磁绕组。磁绕组。 电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大 功率电感常常又称为功率电感常常又称为电抗器。电抗器。 a)u1 T VT R L u2 uVT ud id u2

9、 0t12t t t t t ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 b) c) d) e) f) + + + 图3-2 带电感性负载的 单相半波电路及其波形 第第 1111 页页 （1）在）在u2的正半周，的正半周，VT承受承受 正向电压，正向电压，0t1期间，无触期间，无触 发脉冲，发脉冲，VT处于正向阻断状态处于正向阻断状态 ，uVTu2，ud=0; （2） t1以后，以后，VT由于触发脉由于触发脉 冲冲UG的作用而导通，则的作用而导通，则ud=u2, uVT=0，一直到，一直到时刻。但由于时刻。但由于 L的作用，在的作用，在时刻，时刻，ud=0，而，而 L中仍蓄有磁场能，中仍蓄有磁场

10、能， id 0； （3） t2期间，期间，L继续释放继续释放 磁场能，使磁场能，使id逐渐减为逐渐减为0，此时，此时 负载反给电源充电，电感负载反给电源充电，电感L感感 应电势极性是上负下正，使电应电势极性是上负下正，使电 流方向不变，只要该感应电动流方向不变，只要该感应电动 势比势比u2大，大，VT仍承受正向电压仍承受正向电压 而继续维持导通，直至而继续维持导通，直至L中磁中磁 场能量释放完毕，场能量释放完毕， VT承受反承受反 向电压而关断；向电压而关断； 第第 1212 页页 请同学们思考：请同学们思考： （a） L两端的电压何时变两端的电压何时变 为上负下正，如何简单判断为上负下正，如

11、何简单判断 ？ （b） id能否抵达能否抵达2点？为点？为 什么？什么？ （c)一个周期中一个周期中L两端的电两端的电 压波形如何？压波形如何？ （4） t2 2期间，期间，VT承承 受反向电压而处于关断状态受反向电压而处于关断状态 ，uVTu2，ud=0。 以后不断重复以上过程。以后不断重复以上过程。 a)u 1 T VT R L u 2 u VT u d id u 2 0t12 t t t t t u g 0 u d 0 id 0 u VT 0 b) c) d) e) f) + + + 第第 1313 页页 a)b) VT R L VT R L u 2 u 2 图图3-3 单相半波可控整流

12、电路的单相半波可控整流电路的 分段线性等效电路分段线性等效电路 a) VT处于关断状态处于关断状态 b) VT处于导通状态处于导通状态 电力电子电路的一种基本分析方电力电子电路的一种基本分析方 法法 把器件理想化，将电路简化为把器件理想化，将电路简化为 分段线性电路分段线性电路。 器件的每种状态组合对应一种器件的每种状态组合对应一种 线性电路拓扑线性电路拓扑，器件通断状态变，器件通断状态变 化时，电路拓扑发生改变。化时，电路拓扑发生改变。 以前述单相半波电路为例以前述单相半波电路为例 当当VT处于断态时，相当处于断态时，相当 于电路在于电路在VT处断开，处断开， id=0。 当当VT处于通时，

13、处于通时， 相当于相当于VT短路。两种情短路。两种情 况的等效电路如图况的等效电路如图3-3所所 示。示。 第第 1414 页页 VT b) R L u 2 VT处于通态时，如下方程成立：处于通态时，如下方程成立： 在在VT导通时刻，有导通时刻，有 t= ，id=0，这是式（，这是式（3-2）的初）的初 始条件。求解式（始条件。求解式（3-2）并将初始条件代入可得）并将初始条件代入可得 tURi t i Lsin2 d d 2d d )sin( 2 )sin( 2 2 )( 2 t Z U e Z U i t L R d 式中，式中， ， 。由此式可得出图。由此式可得出图3-2e所示的所示的i

14、d波形。波形。 当当 t= + 时，时，id=0，代入式（，代入式（3-3）并整理得）并整理得 22 )( LRZ R L tg 1 )sin()sin( tg e 图图3-3 b) VT处于导通状态处于导通状态 (3-2) (3-3) (3-4) 第第 1515 页页 第第 1616 页页 第第 1717 页页 基本数量关系基本数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud （3-6） 由于从由于从ud的波形可以看出，此时输出的平均电的波形可以看出，此时输出的平均电 压压Ud和电阻负载相比，有所下降。和电阻负载相比，有所下降。 考虑一种极端情况：考虑一种极端情况： 如果为大电感负载，则如

15、果为大电感负载，则ud中中 的负面积接近正面积，输出的负面积接近正面积，输出 的直流平均电压的直流平均电压Ud0，则，则id也很小，这样的电路无也很小，这样的电路无 实际用途。所以，实际的大感电路中，常常在负载实际用途。所以，实际的大感电路中，常常在负载 两端并联一个续流二极管。两端并联一个续流二极管。 2 1 2 )(sin2 2 1 ttdUUd 2. 单相半波电路带电感性负载 a)u1 T VT R L u2 uVT ud id u2 0t12t t t t t ug 0 ud 0 id 0 uVT 0 b) c) d) e) f) + + + 第第 1818 页页 （1）在）在u2的正

16、半周，的正半周，VDR 承受反向电压，不导通，承受反向电压，不导通， 不影响电路的正常工作不影响电路的正常工作; （2） 2 期间，电感期间，电感L 的感应电势（下正上负）的感应电势（下正上负） 使使VDR导通，此时，导通，此时，L释放释放 能量，维持负载电流通过能量，维持负载电流通过 VDR构成回路，而不通过构成回路，而不通过 变压器。称为变压器。称为续流。在续续流。在续 流期间，流期间，VT承受承受u2的负压的负压 而关断，此时而关断，此时ud=0。 （3) 当当LR时，时，id不但连不但连 续而且基本上维持不变，电续而且基本上维持不变，电 流波形接近一条直线。流波形接近一条直线。 注意：

17、在考试中，可以注意：在考试中，可以 直接用直接用直线直线表示表示id。 a) L T VT R u 1 u 2 u VT u d VD R i d u 2 u d i d u VT i VT I d I d t 1 t t t t t tO O O O O O - + b) c) d) e) f) g) i VD R i VD R 图3-4 单相半波带电感性负载 有续流二极管的电路及波形 第第 1919 页页 带续流二极管的单相半波电路基本数量关系：带续流二极管的单相半波电路基本数量关系： 输出直流电压的平均值输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同和纯阻性负载相同） （ （ 3-7） 输

18、出直流电流的平均值输出直流电流的平均值IdId. （和纯阻性负载相同和纯阻性负载相同） （3-8） 若近似认为若近似认为id为一条水平线，恒为为一条水平线，恒为Id，则流过，则流过SCR的电的电 流平均值和有效值分别为：流平均值和有效值分别为： （3-9） （3-10） ddT II 2 ddT ItdII 2 )( 2 1 2 2 cos1 45. 0 2 UU d 2 cos1 45. 0 2 R U R U I d d a) L T VT R u1u2 uVT ud VD R id u2 ud id uVT iVT Id Id t1t t t t t tO O O O O O - + b

19、) c) d) e) f) g) iVD R iVD R 第第 2020 页页 v线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电 流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化；流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化； v实际上很少应用此种电路；实际上很少应用此种电路； 第第 2121 页页 电阻负载的工作情况电阻负载的工作情况 晶闸管晶闸管VT1和和VT4组成一对桥臂，组成一对桥臂， VT2和和VT3组成。在实际的电路中，一组成。在实际的电路中，一 般都采用这种标注方法，即上面为般都采用这种标注方法，即上面为1、 3，下面为，下面为2、4。请同学

20、们注意。请同学们注意。 R T u1u2 a) i2 a b VT1 VT3 VT2 VT4 ud id t t t0 0 0 i2 ud id b) c) d) ud(id) uVT 1,4 图3-5 单相全控桥 带电阻负载时的电路及波形 第第 2222 页页 （1） 0 t1: u2为正，为正，VT1和和 VT4无触发脉冲截止，无触发脉冲截止，VT1和和 VT4分担分担U2/2的正向电压，的正向电压，VT2 和和VT3分担分担u2/2 的反向电压的反向电压, ud=0; （2） t1 : u2为正，为正， VT1 和和VT4 由于触发脉冲由于触发脉冲ug的作用的作用 而导通，而导通， VT

21、2和和VT3承受承受u2 的的 反向电压，反向电压， id =U2/R ； （3） t2( + t1) ： U2为为 负，负，VT2和和VT3无触发脉冲截无触发脉冲截 止，止，VT2和和VT3分担分担u2/2的正向的正向 电压，电压，VT1和和VT4分担分担u2/2 的的 反向电压反向电压, ud=0; （4） t2( + t1) 2: U2为为 负，负， VT2和和VT3 由于触发脉冲由于触发脉冲 ug的作用而导通，的作用而导通， VT1和和VT4 承受承受u2 的反向电压，的反向电压， id =u2/R ，且方向保持不变，且方向保持不变 。 R T u1u2 a) i2 a b VT1 V

22、T3 VT2 VT4 ud id t t t0 0 0 i2 ud id b) c) d) ud(id) uVT 1,4 第第 2323 页页 基本数量关系基本数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud （3-11） 可见：在同样的控制角可见：在同样的控制角情况下情况下，输出的输出的 平均电压平均电压Ud是单相半波的两倍；是单相半波的两倍； SCR可控移相范围为可控移相范围为1800； 属于双拍电路。属于双拍电路。 2） 单相全控桥阻性负载的基本数量关系 2 cos1 9 . 0 )cos1 ( 2 )(sin2 1 2 2 2 U U ttdUUd R T u1u2 a) i2 a

23、b VT1 VT3 VT2 VT4 ud id t t t0 0 0 i2 ud id b) c) d) ud(id) uVT 1,4 第第 2424 页页 直流输出电流平均值直流输出电流平均值Id 和和SCR的平均电流的平均电流idT （3-12） 由于由于SCR轮流导电，所以流过每个轮流导电，所以流过每个SCR的平均电流的平均电流idT只有负只有负 载上平均电流的一半。载上平均电流的一半。 （3-13） 2 cos1 9 . 0 2 cos122 22d d R U R U R U I 2 cos1 45.0 2 1 2 R U II ddT 第第 2525 页页 直流输出电流有效值直流输

24、出电流有效值I，即为变压器二次侧绕，即为变压器二次侧绕 组电流有效值组电流有效值I2 （3-14） SCR的有效电流的有效电流IT，由于，由于SCR轮流导电，所以轮流导电，所以 IT为：为： （3-15） 2sin 2 1 2 )()sin 2 ( 2 1 2 2 2 R U tdt R U IT 2sin 2 1 )(d)sin 2 ( 1 2 2 2 2 R U tt R U II R T u1u2 a) i2 a b VT1 VT3 VT2 VT4 ud id t t t0 0 0 i2 ud id b) c) d) ud(id) uVT 1,4 第第 2626 页页 为便于讨论，假设电

25、路已工作于稳态，为便于讨论，假设电路已工作于稳态，id 的平均值不变的平均值不变。 假设负载电感很大，负载电流假设负载电感很大，负载电流id连续且波连续且波 形近似为一水平线形近似为一水平线： v u2过零变负时，由于电感的作用晶过零变负时，由于电感的作用晶 闸管闸管VT1和和VT4中仍流过电流中仍流过电流id，并不，并不 关断；关断； v至至t=+ 时刻，给时刻，给VT2和和VT3加触加触 发脉冲，因发脉冲，因VT2和和VT3本已承受正电本已承受正电 压，故两管导通，压，故两管导通，而而VT1和和VT4立刻立刻 承受负电压，故两管关断承受负电压，故两管关断。 T a b R L a) u1u

26、2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id u2 O t O t O t ud id i2 b) Ot O t uVT 1,4 Ot Ot Id Id Id Id Id iVT 2,3 iVT 1,4 图3-6 单相全控桥带 电感性负载时的电路及波形 第第 2727 页页 T a b R L a) u 1 u 2 i 2 VT1 VT 3 VT2 VT 4 u d i d u 2 O t O t O t u d i d i 2 b) Ot O t u VT 1,4 Ot Ot I d I d I d I d I d i VT 2,3 i VT 1,4 图3-6 单相全控桥带 电感性负

27、载时的电路及波形 VT2和和VT3导通导通 后，后，u2通过通过VT2 和和VT3分别向分别向VT1 和和VT4施加反压施加反压 使使VT1和和VT4关断关断 ，流过，流过VT1和和VT4 的电流迅速转移的电流迅速转移 到到VT2和和VT3上，上， 此过程称此过程称换相换相， 亦称亦称换流换流。 第第 2828 页页 整流电路输出平均电压为：整流电路输出平均电压为： （3-16） 晶闸管移相范围为晶闸管移相范围为90 ，因为当，因为当 90 时，时，Ud0。 整流电路输出平均电流整流电路输出平均电流Id和和SCR的电流平的电流平 均值均值IdT为：为： 变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2的波

28、形为正负各的波形为正负各180 的矩形波，其相位由的矩形波，其相位由角决定，有效值角决定，有效值 I2=Id。 cos9 .0cos 22 )(dsin2 1 22 2d UU ttUU R U I d dddT 2 1 II T a b R L a) u1u2 i2 VT1 VT3 VT2 VT4 ud id u2 O t O t O t ud id i2 b) Ot O t uVT 1,4 Ot Ot Id Id Id Id Id iVT 2,3 iVT 1,4 第第 2929 页页 带反电动势负载时的工作情况带反电动势负载时的工作情况 对于象蓄电池、直流电动机的电枢（转子）对于象蓄电池、

29、直流电动机的电枢（转子） 这类负载，本身有反电势，对整流电这类负载，本身有反电势，对整流电 路来说，称为反电动势负载。路来说，称为反电动势负载。 在在|u2|E时，晶闸管才承受正电压，时，晶闸管才承受正电压， 有导通的可能；有导通的可能； 导通之后，导通之后，ud=u2， 直至直至|u2|=E，id即降至即降至0使使 得晶闸管关断，此后得晶闸管关断，此后ud=E 与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导通，停止导通，称为停止导称为停止导 电角。电角。 （3-16） 在在 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。 整流输出

30、电流的平均值为：整流输出电流的平均值为： a) b) R E id u did O E u d t Id Ot 图3-7 单相桥式全控整流 电路接反电动势电阻负载时的电路及波形 R EU I d d 2 1 2 sin U E 第第 3030 页页 a) b) R E id u did O E u d t I d Ot 图3-7 单相桥式全控整流 电路接反电动势电阻负载时的电路及波形 第第 3131 页页 如如图图3-7b所示所示id波形在一周期内有波形在一周期内有部分时部分时 间为间为0的情况，称为电流的情况，称为电流断续断续。与此对应，若。与此对应，若 id波形波形不出现为不出现为0的点的

31、情况，称为电流的点的情况，称为电流连续连续 。 U Ua a，此时，此时VT2VT2承受承受 正压，但由于没有触发脉冲，正压，但由于没有触发脉冲， 所以仍旧处于关断状态，隔所以仍旧处于关断状态，隔 断断b b相电压，从而使相电压，从而使a a相的相的 VT1VT1继续导通，直至继续导通，直至VT2VT2触发触发 脉冲的到来。脉冲的到来。晶闸管导通角晶闸管导通角 等于等于120120 第第 5252 页页 5) 5) 3030 的情况的情况 特点：负载电流断续，晶闸管特点：负载电流断续，晶闸管 导通角小于导通角小于120120 。 请同学们分析请同学们分析电阻负载时电阻负载时角的角的 移相范围？

32、移相范围？ key：其实三相半波电路，相当：其实三相半波电路，相当 于三个单相半波电路的并联。于三个单相半波电路的并联。 对于单相电路，移相范围为对于单相电路，移相范围为 1800。由于三相电路移相范围。由于三相电路移相范围 的起点从换相点开始计算，所的起点从换相点开始计算，所 以为以为150 。 t t t t =60 u2 uaubuc O O O O uG ud iVT 1图3-14 三相半波可控整流电路， 电阻负载， =60时的波形 第第 5353 页页 6) 整流输出电压平均值的计算整流输出电压平均值的计算 （1） 30 时，负载电流连续，有时，负载电流连续，有 当当 =0时，时，U

33、d最大，为最大，为 。 （2） 30 时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有： cos17. 1cos 2 63 )(sin2 3 2 1 22 6 5 6 2d UUttdUU 2d0d 17. 1UUU ) 6 cos(1675. 0) 6 cos(1 2 23 )(sin2 3 2 1 2 6 2d UttdUU （3-20） (3-21) 2 2 第第 5454 页页 负载电流平均值为 （3-22） 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即 （3-23） 由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值 为零，而晶闸

34、管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电 压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压 器二次相电压的峰值，即 （3-24） R U I d d 2FM 2UU 222 45.2632UUUU RM 第第 5555 页页 2. 三相半波可控整流电路电感性负载三相半波可控整流电路电感性负载 1) 特点：电感性负载，特点：电感性负载，L值很大，值很大，id波形基波形基 本平直本平直 30 时：整流电压波形与电阻负载时时：整流电压波形与电阻负载时 相同相同 30 时（如时（如 =60 ） vua过零时，过零时，VT1不关断，直到不关断，直到VT2的的 脉冲到来，才换流，由脉冲到来，才换流

35、，由VT2导通向导通向 负载供电，同时向负载供电，同时向VT1施加反压使施加反压使 其关断其关断ud波形中出现负的部分波形中出现负的部分 。 2) 电感性负载时，电感性负载时， 的移相范围为的移相范围为90 （ 请同学分析原因请同学分析原因） 原因是由于当原因是由于当90 时，时，Ud的波形正负的波形正负 对称，平均值为对称，平均值为0，失去意义。，失去意义。 请同学请同学 们自己完成们自己完成90 时的工作波形。时的工作波形。 a b c T R L u2 ud eL id VT 1 VT 2 VT 3 ud ia uaubuc ib ic id uac uab uac Ot Ot Ot O

36、t Ot Ot uVT 1 第第 5656 页页 3) 基本参数计算基本参数计算 直流输出电压平均值直流输出电压平均值Ud： 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值 ddVT2 577. 0 3 1 IIII 22 45. 26UUUU RMFM （3-27） cos17. 1cos 2 63 )(sin2 3 2 1 22 6 5 6 2d UUttdUU （3-26） （3-25） 第第 5757 页页 图图3-16中中id波形有一定波形有一定 的脉动，但为简

37、化分析的脉动，但为简化分析 及定量计算，可将及定量计算，可将id近近 似为一条水平线似为一条水平线 三相半波的主要缺点在三相半波的主要缺点在 于其变压器二次电流中于其变压器二次电流中 含有直流分量，为此其含有直流分量，为此其 应用较少。应用较少。 a b c T R L u 2 u d e L id VT 1 VT 2 VT 3 u d ia u a u b u c ib ic id u ac u ab u ac Ot Ot Ot Ot Ot Ot u VT 1 图3-16 三相半波可控整流电路， 电感性负载时的电路及 =60时的波形 第第 5858 页页 三相全桥的特点三相全桥的特点 应用最

38、为广泛；应用最为广泛； 共阴极组共阴极组阴极连接阴极连接 在一起的在一起的3个晶闸管（个晶闸管（ VT1，VT3，VT5）；）； 共阳极组共阳极组阳极连接阳极连接 在一起的在一起的3个晶闸管（个晶闸管（ VT4，VT6，VT2）；）； 请注意编号顺序：请注意编号顺序：1、3 、5和和4、6、2，一般不，一般不 特别说明，均采用这样特别说明，均采用这样 的编号顺序。的编号顺序。 b a c T n 负 载 ia id u d VT 1VT3VT5 VT 4VT6VT2 d 2 d 1 图3-17 三相桥式 全控整流电路原理图 对于每相二次电源来说，一个工作周期中，即有正电流，也有对于每相二次电源

39、来说，一个工作周期中，即有正电流，也有 负电流，所以不存在直流磁化问题，提高了绕组利用率。负电流，所以不存在直流磁化问题，提高了绕组利用率。 共阴极组共阴极组阴极连 接在一起的3个晶闸管 （VT1，VT3，VT5） 共阳极组共阳极组阳极连 接在一起的3个晶闸管 （VT4，VT6，VT2） 导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6 第第 5959 页页 1. 带电阻负载时的工作情况带电阻负载时的工作情况 1) =0 时的情况时的情况 对于共阴极阻的对于共阴极阻的3个晶闸管，阳个晶闸管，阳 极所接交流电压值最大的一个极所接交流电压值最大的一个 导通；导通； 对于共阳极组的对于共阳极组

40、的3个晶闸管，阴个晶闸管，阴 极所接交流电压值最低（或者极所接交流电压值最低（或者 说负得最多）的导通；说负得最多）的导通； 任意时刻共阳极组和共阴极组任意时刻共阳极组和共阴极组 中各有中各有1个个SCR处于导通状态。处于导通状态。 其余的其余的SCR均处于关断状态。均处于关断状态。 触发角触发角的起点，仍然是从自然的起点，仍然是从自然 换相点开始计算，注意正负方换相点开始计算，注意正负方 向均有自然换相点。向均有自然换相点。 图3-18 三相桥式全控整流 电路带电阻负载 =0时的波形 u2 ud1 ud2 u2L ud uabuac uabuacubcubaucaucbuabuac uabu

41、acubcubaucaucbuabuac uaucub t1 Ot Ot Ot Ot = 0 iVT 1 uVT 1 第第 6060 页页 晶闸管及输出整流电压的情况如表晶闸管及输出整流电压的情况如表2 1所示所示. 从线电压波形从线电压波形 看看， u ud d为线电为线电 压中最大的一压中最大的一 个，因此个，因此u u d d波 波 形为形为的的 包络线。包络线。 u2 ud1 ud2 u2L ud uabuac uabuacubcubaucaucbuabuac uabuacubcubaucaucbuabuac uaucub t1 O O O O = 0 iVT1 uVT 1 时时 段段

42、IIIIIIIVVVI 共阴极组中导通的共阴极组中导通的 晶闸管晶闸管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共阳极组中导通的共阳极组中导通的 晶闸管晶闸管 VT6VT2VT2VT4VT4VT6 整流输出电压整流输出电压udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 第第 6161 页页 2) 特点：特点： （1)两个两个SCR同时通形成供电回路同时通形成供电回路 ，其中共阴极组和共阳极组各有，其中共阴极组和共阳极组各有 一个一个SCR导通，且不能为同相的导通，且不能为同相的 两个两个SCR（否则没有输出）

43、。（否则没有输出）。 （2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求： 按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5- VT6的顺序，相位依次差的顺序，相位依次差60 ； 共阴极组共阴极组VT1、VT3、VT5的的 脉冲依次差脉冲依次差120 ，共阳极组，共阳极组 VT 4、 、VT 6、 、VT 2也依次差 也依次差 120 ； 同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即 VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5 与与VT2，脉冲相差，脉冲相差180 。 u2 ud1 ud2 u2L ud uabuacubcubaucaucbuabuac uabuacubcubaucaucbuabuac

44、uaucub t1 Ot Ot Ot Ot = 0 iVT1 uVT 1 第第 6262 页页 （3）ud一周期脉动一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，所以三相全桥电路次，每次脉动的波形都一样，所以三相全桥电路 称为称为6脉波整流电路脉波整流电路； （4）需保证同时导通的）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲：个晶闸管均有脉冲： 可采用两种方法：一种是可采用两种方法：一种是宽脉冲宽脉冲触发触发(大于大于600) 另一种是另一种是双脉冲双脉冲触发（常用）：在触发（常用）：在Ud的六个时间段，均给应该导的六个时间段，均给应该导 通的通的SCR提供触发脉冲，而不管其原来是否导通。所以每隔提供触发脉冲

45、，而不管其原来是否导通。所以每隔600 就需要提供两个触发脉冲。就需要提供两个触发脉冲。 实际提供脉冲的顺序为实际提供脉冲的顺序为：1,2 - 2,3 - 3,4 - 4,5 - 5,6 - 6,1 - 1,2，不断重，不断重 复。复。 （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同， 晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同. 时时 段段IIIIIIIVVVI 共阴极组中导通共阴极组中导通 的晶闸管的晶闸管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共阳极组中导通共阳极组中导通 的晶闸管的晶闸管 VT6VT2VT2VT4VT

46、4VT6 整流输出电压整流输出电压udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 第第 6363 页页 3) =30 时的工作情况时的工作情况(波形图）波形图） 晶闸管起始导通时刻推迟了晶闸管起始导通时刻推迟了30 ，组，组 成成ud的每一段线电压因此推迟的每一段线电压因此推迟30 ； 从从t1开始把一周期等分为开始把一周期等分为6段，段，ud 波形仍由波形仍由6段线电压构成，每一段导段线电压构成，每一段导 通晶闸管的编号等仍符合表通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规的规 律；律； 变压器二次侧电流变压器二次

47、侧电流iu波形的特点：波形的特点： 在在VT1处于通态的处于通态的120 期间，期间，iu为正为正 ，iu波形的形状与同时段的波形的形状与同时段的ud波形波形 相同，在相同，在VT4处于通态的处于通态的120 期间期间 ，iu波形的形状也与同时段的波形的形状也与同时段的ud波波 形相同，但为负值。形相同，但为负值。 ud1 ud2 = 30 ia Ot Ot Ot Ot ud uabuac uaubuc t1 uabuacubcubaucaucbuabuac uabuacubcubaucaucbuabuac uVT1 第第 6464 页页 4) =60 时工作情况时工作情况 ud波形中每段线电

48、波形中每段线电 压的波形继续后移，压的波形继续后移， ud平均值继续降低。平均值继续降低。 =60 时时ud出现为零出现为零 的点。的点。 （因为在该点处，线（因为在该点处，线 电压为零）电压为零） = 60 u d1 u d2 u d u ac u ac u ab u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u a u b u c O t t1 O t O t u VT 1 图3-20 三相桥式全控整流 电路带电阻负载 =60时的波形 第第 6565 页页 5) 当当 60 时，如时，如 =90 时时电阻负载情况下的工作波形如图电阻负载情况下的工作波形如图

49、3-21 所示：所示： u d1 u d2 u d u a u b u c u a u b tO tO tO tO t O ia id u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u ba iVT 1 图3-21 三相桥式全控 整流电路带电阻 负载 =90时的波形 第第 6666 页页 6) 小结小结 v当当 60 时，时，ud波形均连续，对于电阻负载，波形均连续，对于电阻负载，id波波 形与形与ud波形一样，也连续；波形一样，也连续； v当当 60 时，时，ud波形每波形每60 中有一段为零，中有一段为零，ud波形波形 不能出现负值；不能出现负值

50、； v带电阻负载时三相桥式全控整流电路带电阻负载时三相桥式全控整流电路 角的移相角的移相 范围是范围是120 第第 6767 页页 2电感性负载时的工作情况电感性负载时的工作情况 1) 60 时时 vud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似 ，各晶闸管的通断情况、输出整流电压，各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、波形、 晶闸管承受的电压波形等都一样；晶闸管承受的电压波形等都一样； v区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压 加到负载上，得到的负载电流加到负载上，得到的负载电流id波形不同。电感波形不同

51、。电感 性负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形性负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形 变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波变得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波 形可近似为一条水平线。形可近似为一条水平线。 第第 6868 页页 ud1 u2 ud2 u2L ud id tO tO tO tO ua = 0 ubuc t1 uabuacubcubaucaucbuabuac iVT 1 ud1 = 30 ud2 ud uabuacubcubaucaucbuabuac tO tO tO tO id ia t1 uaubuc 图3-22 三相桥式全控整流 电路带电感性负载 =0时的

52、波形 图3-23 三相桥式全控整流 电路带电感性负载 =30时的波形 第第 6969 页页 2) 60 时时 电感性负载时的工作情况与电电感性负载时的工作情况与电 阻负载时不同，电阻负载时阻负载时不同，电阻负载时ud 波形不会出现负的部分，而电波形不会出现负的部分，而电 感性负载时，由于电感感性负载时，由于电感L的作用的作用 ，ud波形会出现负的部分；波形会出现负的部分； 带电感性负载时，三相桥式全带电感性负载时，三相桥式全 控整流电路的控整流电路的角移相范围为角移相范围为 90 。 因为在因为在 90 时，时，Ud波形上波形上 下对称，平均值为零。下对称，平均值为零。 = 90 ud1 ud

53、2 uacubcubaucaucbuabuacuab ud uac uab uac tO tO tO ubucua t1 uVT 1 图3-24 三相桥式整流电路 带电感性负载， =90时的波形 第第 7070 页页 ud1 ud2 ud uaubucuaub tO tO tO tO tO ia id uabuacubcubaucaucbuabuacubcuba iVT 1 平均输出电压平均输出电压: 当整流输出电压连续时（即带电感性负载时，或带电阻负载当整流输出电压连续时（即带电感性负载时，或带电阻负载 60 时）的平均值时）的平均值(以线电压的过零点作为时间坐标的零点以线电压的过零点作为时

54、间坐标的零点) ： 带电阻负载且带电阻负载且 60 时，整流电压平均值为时，整流电压平均值为(See = 90): 输出电流平均值为输出电流平均值为 ：Id=Ud /R cos34.2)(sin6 3 2 3 2 3 2 UttdUU d ) 3 cos(134.2)(sin6 3 2 3 2d UttdUU ud1 = 30 ud2 ud uabuacubcubaucaucbuabuac tO tO tO tO id ia t1 uaubuc 电路带电感性负载 =30时的波形 第第 7171 页页 当整流变压器为当整流变压器为图图3-17中所示采用星形接法中所示采用星形接法 ，带电感性负载时

55、，变压器二次侧电流波形，带电感性负载时，变压器二次侧电流波形 如如图图3-23中所示，为正负半周各宽中所示，为正负半周各宽120 、前、前 沿相差沿相差180 的矩形波，其有效值为：的矩形波，其有效值为： （3-30） 晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波 时一致。时一致。 三相桥式全控整流电路接反电势电感性负载三相桥式全控整流电路接反电势电感性负载 时，在负载电感足够大足以使负载电流连续时，在负载电感足够大足以使负载电流连续 的情况下，电路工作情况与电感性负载时相的情况下，电路工作情况与电感性负载时相 似，电路中各处电压、电流波形均相同，仅似，电路中各

56、处电压、电流波形均相同，仅 在计算在计算Id时有所不同，接反电势电感性负载时有所不同，接反电势电感性负载 时的时的Id为：为： 式中式中R和和E分别为负载中的电阻值和反电动势分别为负载中的电阻值和反电动势 的值。的值。 ud1 = 30 ud2 ud uabuacubcubaucaucbuabuac tO tO tO tO id ia t1 uaubuc R EU I d d dd dd II III 816. 0 3 2 3 2 )( 3 2 2 1 22 2 电路带电感性负载 =30时的波形 第第 7272 页页 电流始终断续电流始终断续,且导通角且导通角 随随L/R变化变化,不固定不固定

57、,因因 此积分区间不固定此积分区间不固定,不能不能 给出统一公式给出统一公式 第第 7373 页页 P95 u3-7 u3-9 u 3-11 u3-13 第第 7474 页页 T VT R 0 a) u 1 u 2 u VT u d id t1 2 t t t t u 2 u g u d u VT 0 b) c) d) e) 0 0 （1）在）在U2的正半周，的正半周，VT 承受正向电压，承受正向电压，0t1期期 间，无触发脉冲，间，无触发脉冲，VT处于处于 正向阻断状态，正向阻断状态，UVTU2， Ud=0; （2） t1以后，以后，VT由于由于 触发脉冲触发脉冲UG的作用而导通的作用而导通

58、 ，则，则Ud=U2, UVT=0,Id=UId=U2 2/R/R ，一直到，一直到时刻；时刻； （3） 22期间，期间，U2反反 向，向，VT由于承受反向电压由于承受反向电压 而关断而关断,UVT=U2,Ud=0。 以后不断重复以上过程。以后不断重复以上过程。 第第 7575 页页 a)u1 T VT R L u 2 u VT u d id u 2 0t12t t t t t u g 0 u d 0 id 0 u VT 0 b) c) d) e) f) + + + 第第 7676 页页 a) L T VT R u 1 u 2 u VT u d VD R id u 2 u d id u VT

59、iVT I d I d t1t t t t t tO O O O O O - + b) c) d) e) f) g) iVD R iVD R 第第 7777 页页 R T u 1 u 2 a) i 2 a b VT1 VT3 VT2 VT4 u d i d t t t0 0 0 i 2 u d i d b) c) d) u d(id) u VT 1,4 第第 7878 页页 T a b R L a) u 1 u 2 i 2 VT 1 VT 3 VT 2 VT 4 u d i d u 2 O t O t O t u d i d i 2 b) Ot O t u VT 1,4 Ot Ot I d I d I d