第一章电力电子技术

1、电力新知识、新技术电力新知识、新技术2 2第一章电力电子技术第一章电力电子技术目目 录录2 21234第一章第一章 电力电子技术电力电子技术4 4第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论1.1 绪论绪论一、电力电子技术的概念一、电力电子技术的概念电力电子技术电力电子技术：应用于电力领域的电子技术，使用应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，包括电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，包括对电能的频率、相位、大小进行控制。横跨对电能的频率、相位、大小进行控制。横跨“电力电力”、“电子电子”及及“控制控制”三个领域。三个领域。5 5第一章电力电子技术第一章

2、电力电子技术1.1 绪论绪论二、电力电子器件的分类二、电力电子器件的分类 电力电子器件按照开通、关断控制方式可分为三大电力电子器件按照开通、关断控制方式可分为三大类类 （1）不可控型）不可控型 （二极管）（二极管） 为二端器件，一端是阳极，另一端是阴极。其开关为二端器件，一端是阳极，另一端是阴极。其开关操作仅取决于施加于器件阳、阴极间的电压。正向操作仅取决于施加于器件阳、阴极间的电压。正向导通，负向关断，流过其中的电流是单方向的。其导通，负向关断，流过其中的电流是单方向的。其开通和关断不能按需要控制，为不控型器件。开通和关断不能按需要控制，为不控型器件。6 6第一章电力电子技术第一章电力电子技

3、术1.1 绪论绪论（2）半控型）半控型 （晶闸管）（晶闸管）是三端器件是三端器件:阳极、阴极和控制门极。也具有单向导电阳极、阴极和控制门极。也具有单向导电性，开通需在其阳、阴极间施加正压，而且还必须在性，开通需在其阳、阴极间施加正压，而且还必须在门极输入正向控制电压，开通可以被控制。然而这类门极输入正向控制电压，开通可以被控制。然而这类器件一旦开通，就不能再通过门极控制其关断，只能器件一旦开通，就不能再通过门极控制其关断，只能从外部改变加在阳、阴极间的电压极性或强制阳极电从外部改变加在阳、阴极间的电压极性或强制阳极电流变成零才能使其关断。流变成零才能使其关断。（3）全控型）全控型 （MOSFE

4、T、IGBT）这类器件也是带有控制端的三端器件，控制端不仅可这类器件也是带有控制端的三端器件，控制端不仅可控制其开通，而且也能控制其关断，故称全控型。控制其开通，而且也能控制其关断，故称全控型。7 7第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论三、三、电能电能变换的类型变换的类型电能电能变换的四种类型：变换的四种类型： 交流交流-直流直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电，称整流。变换：将交流电转换为直流电，称整流。 直流直流-交流交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。当输出接变换：将直流电转换为交流电。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接无源负载时，称之为无电网时，

5、称之为有源逆变；当输出接无源负载时，称之为无源逆变。源逆变。 交流交流-交流交流(AC-AC)变换：将交流电能的参数加以变换。其中变换：将交流电能的参数加以变换。其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交换成其他频率的交流电，称为交-交变频。交变频。 直流直流-直流直流(DC-DC)变换：将恒定直流变成断续脉冲输出，以变换：将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。改变其平均值。8 8第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论四、电力电子变流技术的发展四、电力电子变流技术的发展变流技术的发

6、展已经历了以下三个阶段。变流技术的发展已经历了以下三个阶段。 （1）第一阶段是电子管、离子管（闸流管、汞弧整流器）第一阶段是电子管、离子管（闸流管、汞弧整流器）的发展与应用阶段；）的发展与应用阶段； （2）第二阶段是硅整流管、晶闸管的发展与应用阶段；）第二阶段是硅整流管、晶闸管的发展与应用阶段； （3）第三阶段是全控型电力电子器件的发展与应用阶段）第三阶段是全控型电力电子器件的发展与应用阶段，是电力变流器向高频化发展的阶段，也是变流装置的，是电力变流器向高频化发展的阶段，也是变流装置的控制方式由移相控制向时间比率控制发展的阶段。控制方式由移相控制向时间比率控制发展的阶段。 9 9第一章电力电子

7、技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论五、电力电子变流技术的应用五、电力电子变流技术的应用1 1、电机传动与控制、电机传动与控制数控机床轧钢机轧钢机冶金工业1010第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论2 2、电子装置用电源、电子装置用电源程控交换机微型计算机1111第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论3 3、电力系统、电力系统高压直流装置HVDC柔性交流输电FACTS1212第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论4 4、交通运输、交通运输1313第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.1 绪论绪论5 5、家用电器、家用电器1414第一章电力电子技术

8、第一章电力电子技术1.1 绪论绪论6 6、其他、其他大型计算机的UPS新型能源1515第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件一、晶闸管 晶闸管是一种能够用控制信号控制其导通，但不能控制晶闸管是一种能够用控制信号控制其导通，但不能控制其关断的半控型器件。其导通时刻可控，满足了调压要其关断的半控型器件。其导通时刻可控，满足了调压要求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（晶闸管也有许

9、多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双向）、双向晶闸管（晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸管）和光控晶闸管（LCT）等。）等。1616第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件具有四层具有四层PNPN结构、三端引出线结构、三端引出线(阳极阳极A、阴极、阴极K、门极、门极G)的器件。的器件。其结构、电路符号、其结构、电路符号、等效电路等效电路如下图示。如下图示。1717第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 晶闸管导通必须同时具备两个条件晶闸管导通必须同时具备两个条件:（1）晶闸管主电路加正向电压。）晶闸管

10、主电路加正向电压。 （2）晶闸管控制电路加合适的正向电压，即具有一定宽）晶闸管控制电路加合适的正向电压，即具有一定宽度的正向脉冲电压（触发脉冲）。度的正向脉冲电压（触发脉冲）。 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减为半控型器件。为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值（维持电流）以下，这可以通过增大负载小到一定数值（维持电流）以下，这可以通过增大负载电阻、降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来电阻、降低阳极电压至接近于零或施加反向阳极电压来实现。实现。1818第一章电力电子技术第一章电

11、力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件1919第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数额定电压额定电压UTn额定电流额定电流IT：温度稳定在额定值：温度稳定在额定值125度时所允许的通态平均电流。度时所允许的通态平均电流。维持电流维持电流IH ：在室温和门极断路时，晶闸管已经处于通态后，从：在室温和门极断路时，晶闸管已经处于通态后，从较大的通态电流降至维持通态所必须的最小阳极电流。较大的通态电流降至维持通态所必须的最小阳极电流。擎住电流擎住电流IL：晶闸管从断态转换到通态时移去触发信号之后，要：晶闸管从断态转换到通态时移去触发信

12、号之后，要器件维持通态所需要的最小阳极电流。对于同一个晶闸管来说器件维持通态所需要的最小阳极电流。对于同一个晶闸管来说，通常擎住电流，通常擎住电流IL约为维持电流约为维持电流IH的的(24)倍。倍。门极触发电流门极触发电流IGT ：在室温且阳极电压为：在室温且阳极电压为6V直流电压时，使晶闸管直流电压时，使晶闸管从阻断到完全开通所必需的最小门极直流电流。从阻断到完全开通所必需的最小门极直流电流。2020第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件二、电力二、电力MOSFET 功率场效应晶体管，简称功率场效应晶体管，简称P-MOSFET。特点是：属电压全。特点是：属电压全

13、控型器件、控制极静态内阻极高、驱动功率很小、工作频控型器件、控制极静态内阻极高、驱动功率很小、工作频率高、热稳定性优良、无二次击穿、安全工作区宽和跨导率高、热稳定性优良、无二次击穿、安全工作区宽和跨导线性度高等。但线性度高等。但P-MOSFET的电流容量小、耐压低、功率的电流容量小、耐压低、功率不易做得过大。常用于中小功率开关电路中。不易做得过大。常用于中小功率开关电路中。 根据导电沟道的类型可分为根据导电沟道的类型可分为N沟道和沟道和P沟道两大类；沟道两大类； 根据零栅压时器件的导电状态分为耗尽型和增强型两类；根据零栅压时器件的导电状态分为耗尽型和增强型两类； 目前功率目前功率MOSFET的

14、容量水平为的容量水平为50A500V，频率为，频率为100kHz。2121第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件N沟道结构图其结构、等效电路如下图示。外部有三个电极其结构、等效电路如下图示。外部有三个电极(G栅极、栅极、D漏极、漏极、S源极源极)。2222第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 寄生二极管使寄生二极管使P-MOSFET无反向阻断能力。无反向阻断能力。 P-MOSFET输出特性反映的是：当输出特性反映的是：当UGS一定时，一定时， ID与与UDS间间的关系曲线族的关系曲线族.它分为三个区域，即线性导电区它分为三个区域，即

15、线性导电区I，饱和恒流，饱和恒流区区II和雪崩击穿区和雪崩击穿区III。在线性导电区在线性导电区内，内，ID与与UDS几乎呈线性关系。几乎呈线性关系。在饱和在饱和恒流恒流区区中，当中，当UGS不变时，不变时，ID趋于不变。趋于不变。当当UDS增大至使漏极增大至使漏极PN结反偏电压过高，发生雪崩击穿，结反偏电压过高，发生雪崩击穿，ID突然增加，突然增加，此时进入雪崩区此时进入雪崩区，直至器件损坏。，直至器件损坏。 转移特性表征器件输入电压对输出电流的控制作用和放大转移特性表征器件输入电压对输出电流的控制作用和放大能力。能力。 UT是是P-MOSFET的开启电压的开启电压(又称阀值电压又称阀值电压

16、)。2323第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件转移特性输出特性2424第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 P-MOSFET的主要参数的主要参数 漏源击穿电压漏源击穿电压BUDS （最高工作电压）（最高工作电压） 、栅源击穿电压、栅源击穿电压BUGS （栅源最高电压）、漏极最大电流（栅源最高电压）、漏极最大电流ID （电流容量）（电流容量） 、开启电压、开启电压UT （导通的最小栅源电压）（导通的最小栅源电压） 、通态电阻、通态电阻Ron （影响最大输出功率）（影响最大输出功率） 、极间电容（影响开关速度）。、极间电容（影响开关

17、速度）。2525第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件三、绝缘栅双极型晶体管（三、绝缘栅双极型晶体管（IGBTIGBT） 绝缘栅双极型晶体管，简称绝缘栅双极型晶体管，简称IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。是由。是由P-MOSFET与双极晶体管混合组成的电与双极晶体管混合组成的电压控制的全控双极型自关断器件。它将压控制的全控双极型自关断器件。它将P-MOSFET和和GTR的优点集于一身，既具有的优点集于一身，既具有P-MOSFET输入阻抗高、输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、热稳定性好、无二次击穿和开关速度快、工作频率

18、高、热稳定性好、无二次击穿和驱动电路简单的长处，又有驱动电路简单的长处，又有GTR通态压降低、耐压高和通态压降低、耐压高和承受电流大的优点。承受电流大的优点。IGBT的发展方向有两个：一是追求的发展方向有两个：一是追求更低损耗和更高速度；二是追求更大容量。更低损耗和更高速度；二是追求更大容量。2626第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 其结构、电路符号、等效电路如下图示。外部有三个电其结构、电路符号、等效电路如下图示。外部有三个电极极(G栅极、栅极、C集电极、集电极、E发射极发射极)。2727第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件

19、 当当UCE0时，时，J3的的PN结处于反偏，结处于反偏，IGBT呈反向阻断状态。呈反向阻断状态。 当当UCE0时，分两种情况：时，分两种情况：（1）若栅极电压）若栅极电压UGEUT（开启电压），沟道不能形成，（开启电压），沟道不能形成，IGBT呈正向阻断状态。呈正向阻断状态。（2）若栅极电压）若栅极电压UGEUT ，栅极下的沟道形成，从而使，栅极下的沟道形成，从而使IGBT正向导通。此时，空穴从正向导通。此时，空穴从P+区注入到区注入到N基区进行电导调制，基区进行电导调制，减少减少N基区电阻基区电阻RN的值，使得的值，使得IGBT也具有很低的通态压降也具有很低的通态压降。 当当IGBT栅极加

20、上正电压时，栅极加上正电压时，MOSFET内形成沟道，使内形成沟道，使IGBT导通；当导通；当IGBT栅极加上负电压时，栅极加上负电压时，MOSFET内沟道内沟道消失，消失，IGBT关断。关断。2828第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件转移特性输出特性2929第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.2 电力电子器件电力电子器件 IGBT的主要参数的主要参数 集射极额定电压集射极额定电压UCES、栅射极额定电压栅射极额定电压UGES 、栅射极开启栅射极开启电压电压UT、集电极额定电流集电极额定电流IC （集电极最大连续电流）（集电极最大连续电流）、通通态压降态压

21、降UCE(on) 、最大集电极电流最大集电极电流ICM （擎住效应）（擎住效应）3030第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路一、整流电路一、整流电路1.单相半波可控整流电路（电阻性负载）单相半波可控整流电路（电阻性负载）3131第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路 变压器变压器Tr起变换电压和隔离的作用。起变换电压和隔离的作用。 在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在t=处触处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压

22、输出电压u2。在。在t=时刻，电源电压过零，晶闸管电流时刻，电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。小于维持电流而关断，负载电流为零。 在电源电压负半波，在电源电压负半波，uAK0，晶闸管承受反向电压而处，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压到电源电压u2的下一周期。直流输出电压的下一周期。直流输出电压ud和负载电流和负载电流id的波形相位相同。的波形相位相同。3232第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路v改变触发角改变触发角的大小，直流输出电压的大

23、小，直流输出电压u ud d的波形发生变化，的波形发生变化，负载上输出电压平均值发生变化，显然负载上输出电压平均值发生变化，显然=180=180时，时，U Ud d= =0 0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压u ud d为极为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波半波”整流。整流。3333第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路几个名词：几个名词：（1）触发角）触发角与导通角与导通角触发角触发角也称触发延迟角或控制角，是指晶闸管从承受正向电压开始也称触发延迟角或控制角

24、，是指晶闸管从承受正向电压开始到导通时止之间的电角度。到导通时止之间的电角度。导通角导通角，是指晶闸管在一周期内处于通态的电角度。，是指晶闸管在一周期内处于通态的电角度。（2） 移相与移相范围移相与移相范围移相是指改变触发脉冲移相是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控制角出现的时刻，即改变控制角的大小。的大小。移相范围是指触发脉冲移相范围是指触发脉冲ug的移动范围，它决定了输出电压的变化范围的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是0180。2cos145.02cos12 dsin221222dUUttUU3

25、434第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路2.2.单相半波可控整流电路（阻感性负载）单相半波可控整流电路（阻感性负载）3535第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路工作原理工作原理（1）在）在t=0期间：晶闸管阳期间：晶闸管阳-阴极间的电压阴极间的电压uAK大于零大于零，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出，此时没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。电压、电流都等于零。（2）在）在t=时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电时刻，门极加触发信号，晶闸管触发导通，电源电压源电压u2加到负载上，

26、输出电压加到负载上，输出电压ud= u2 。由于电感的存。由于电感的存在，负载电流在，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。只能从零按指数规律逐渐上升。（3）在）在t=t1 t2期间：输出电流期间：输出电流id 从零增至最大值。从零增至最大值。在在id的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增的增长过程中，电感产生的感应电势力图限制电流增大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电大，电源提供的能量一部分供给负载电阻，一部分为电感的储能。感的储能。 3636第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路（4）在）在t=t2 t3期间：负载电流从最大值开始下降

27、，电感电期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。（5）在）在t=时，交流电压时，交流电压u2过零，由于感应电压的存在，晶闸管过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压阳极、阴极间的电压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2 反压作用下反压作用下而截止。直到下一个周期的正

28、半周，即而截止。直到下一个周期的正半周，即t=2+时，晶闸管再时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。次被触发导通，如此循环不已。 与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；大电感负载时输出电压正波形，输出电压和电流的平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。3737第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流

29、与逆变电路整流与逆变电路3.3.单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管）单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管）3838第一章电力电子技术第一章电力电子技术 工作原理工作原理 在电源电压正半波，电压在电源电压正半波，电压u20，晶闸管，晶闸管uAK0。在。在t=处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载，负载上有输出电压和电流，此间续流二极管上有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极承受反向阳极电压而关断。电压而关断。 在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导通导通续流，此时电压续流，

30、此时电压u2 0， u2通过续流二极管通过续流二极管VD使晶闸管使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使下一周期晶闸管导通，使id连续，且连续，且id波形近似为一条直波形近似为一条直线。线。1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路3939第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路 以上分析可看出，电感性负载加续流二极管后，输出电以上分析可看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性

31、负载波形相同，续流二极管可起到提高压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波。管的电流波形是矩形波。 对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同，为相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同，为0180，且有，且有+=180。4040第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电

32、路整流与逆变电路4.4.单相桥式全控整流电路（电阻性负载）单相桥式全控整流电路（电阻性负载）4141第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路工作原理工作原理（1）在）在u2正半波的（正半波的（0）区间：）区间： 晶闸管晶闸管VT1、VT4承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都承受正压，但无触发脉冲。四个晶闸管都不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则不通。假设四个晶闸管的漏电阻相等，则uT1.4= uT2.3=1/2 u2。（2）在）在u2正半波的正半波的t=时刻：时刻： 触发晶闸管触发晶闸管VT1、VT4使其导通。电流沿使其导通。电流沿 aVT1RVT4bTr的二次

33、绕组的二次绕组a流通，负载上有流通，负载上有电压（电压（ud=u2）和电流输出，两者波形相位相同且）和电流输出，两者波形相位相同且uT1.4=0。此时电源电压反向施加到晶闸管。此时电源电压反向施加到晶闸管VT2、VT3上，使其承受上，使其承受反压而处于关断状态，则反压而处于关断状态，则uT2.3=u2。晶闸管。晶闸管VT1、VT4直导通到直导通到t=止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流止，此时因电源电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。下降为零而关断。4242第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路（3）在）在u2负半波的（负半波的（+）区间：）区间： 晶闸

34、管晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，承受正压，因无触发脉冲，VT2、VT3处处于关断状态。此时，于关断状态。此时，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（4）在）在u2负半波的负半波的t=+时刻：时刻： 触发晶闸管触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿，元件导通，电流沿 bVT3RVT2aTr的二次绕组的二次绕组b流通，电源电压流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上，负载上有输出电压（ud=-u2）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向）和电流，且波形相位相同。此时电源电压反向加到晶闸管加到晶闸管VT1、VT4上，使其

35、承受反压而处于关断状态。上，使其承受反压而处于关断状态。晶闸管晶闸管VT2、VT3一直要导通到一直要导通到t=2为止，此时电源电压为止，此时电源电压再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管再次过零，晶闸管阳极电流也下降为零而关断。晶闸管VT1、VT4和和VT2、VT3在对应时刻不断周期性交替导通、关断在对应时刻不断周期性交替导通、关断。 4343第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路 单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是单相桥式整流器电阻性负载时的移相范围是0180。=0时，输出电压最高；时，输出电压最高；=180时，输出电压最小。晶时，输出电压最小

36、。晶闸管承受最大正反向电压闸管承受最大正反向电压Um是相电压峰值。是相电压峰值。 负载上正负两个半波内均有相同方向的电流流过，从而负载上正负两个半波内均有相同方向的电流流过，从而使直流输出电压、电流的脉动程度较前述单相半波得到使直流输出电压、电流的脉动程度较前述单相半波得到了改善。变压器二次绕组在正、负半周内均有大小相等了改善。变压器二次绕组在正、负半周内均有大小相等、方向相反的电流流过，从而改善了变压器的工作状态、方向相反的电流流过，从而改善了变压器的工作状态，并提高了变压器的有效利用率。，并提高了变压器的有效利用率。4444第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆

37、变电路5.单相桥式全控整流电路（阻感性负载）单相桥式全控整流电路（阻感性负载）4545第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路6.单相桥式半控整流电路（阻感性负载带续流二极管）单相桥式半控整流电路（阻感性负载带续流二极管）4646第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路二、逆变电路二、逆变电路逆变电路逆变电路是把直流电逆变成交流电的电路。按照负载性是把直流电逆变成交流电的电路。按照负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。 当可控整流电路工作在逆变状态时，如果把该电路的交当可控整流电路工作在

38、逆变状态时，如果把该电路的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成与交流电源同频流侧接到交流电源上，把直流电逆变成与交流电源同频率的交流电返送到电网上去，则称作有源逆变。率的交流电返送到电网上去，则称作有源逆变。 如果可控整流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到如果可控整流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到无源负载，则称为无源逆变。无源负载，则称为无源逆变。 4747第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路4848第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路三、交流三、交流- -交流变换电路交流变换电路4949第一章电力电子技术第一章电

39、力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路 负载上交流电压有效值负载上交流电压有效值U与控制角与控制角的关系为的关系为 电流有效值电流有效值 电路功率因数电路功率因数 电路的移相范围为电路的移相范围为0 。 2sin21)(sin21222UtdtUUaRUI IUUISP2sin21cos25050第一章电力电子技术第一章电力电子技术四、直流四、直流- -直流变换电路直流变换电路1.1.降压式直流斩波电路（降压式直流斩波电路（BUCKBUCK）1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路5151第一章电力电子技术第一章电力电子技术1.3 整流与逆变电路整流与逆变电路电路的工作原理电路的工作原理1）当）当VT导通时，电源导通时，电源E向串在回路中的电感向串在回路中的电感L充电，电感电压左正充电，电感电压左正右负；而负载电压上正下负，此时在右负；而负载电压上正下负，此时在R与与L之间的二极管之间的二极管VD被反偏被反偏截