电力电子技术 单相整流 ()

1、第二章 整流电路可控整流：交流电转变为可调节大小的直流电整流电路：出现最早的电力电子电路， 将交流电变为直流电按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种按电路结构可分为桥式电路和零式电路按交流输入相数分为单相电路和多相电路按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路2. 1 单相可控整流电路2. 2 三相可控整流电路2. 3 变压器漏感对整流电路的影响2. 4 电容滤波的不可控整流电路2. 5 整流电路的谐波和功率因数2. 6 大功率可控整流电路2. 7 整流电路的有源逆变状态2. 8 晶闸管直流电动机系统2. 9 相控电路的驱动控制 本章首先要学习几种常用的晶闸管可控整流电路

2、,包括它们的电路组成,工作原理,数量关系及特点和适用范围.其中,最基本的电路就是单相半波可控整流电路. （1）电阻性负载（2）电感性负载（3）反电动势负载（4）电容性负载重点注意：工作原理（波形分析）、定量计算、不同负载的影响。不同性质的负载对于整流电路输出的电压电流波形均有很大的影响。交流侧接单相电源2. 1 单相可控整流电路2.1.1 单相半波可控整流电路一. 电阻性负载特点：负载两端的电压和流过负载的电流成一定的比例关系，且两者的波形相似；负载电压和电流均允许突变。如电阻加热炉、电解、电镀和电焊等都属于电阻性负载。1.电路 变压器T主要用来变换电压, 其次它还有隔离一、二次侧的作用。 2

3、.工作原理 0t1 ： u2为正，uT为正，但因无ug，故VT不会导通，此时， t1 ：uT为正，且有ug，满足VT导通的两个条件，VT导通，则， 2：至时过零，因为是阻性负载，id波形与ud一致，故此时流过VT的电流也过零，VT关断,则3.几个概念（1）控制角（也叫移相角）：单相电路中，从晶闸管开始承受正向电压，到 其加上触发脉冲的这一段时间所对应的电角度（0t1）。（2）导通角 晶闸管在一个周期内导通的电角度（t1）。（3）移相 改变控制角的过程，即改变触发脉冲出现的时刻的过程。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式称为相位控制方式，简称相控方式。几个概念的解释：ud为脉动

4、直流，波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整流采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波整流电路4.数量关系（1）直流输出电压的平均值Ud 为当 时，Ud= Ud0=0.45U2 随着的增大，Ud 将减小，至 时，Ud=0。直流输出电流的平均值Id 为（2）负载上得到的直流输出电压有效值U 和电流有效值 I 分别为（3） 流过VT及变压器二次侧的电流（4）流过晶闸管的电流的波形系数Kf 为当 时，即为单相半波波形，有 ，与晶闸管额定电 流定义的情况一致。（5）晶闸管可能承受的正反向峰值电压均为（6）电路的功率因数

5、为（7）移相范围 0180。二.电感性负载和带续流二极管的电路特别当负载的L比R的数值大得多（10倍以上）时，就认为是大电感负载，其特点是负载电流波形连续，并接近一条直线。像各种电机的励磁绕组以及经电抗器滤波的负载都属于此类负载。特点：由于电感本身为储能元件，而能量的储存与释放是不能瞬间完成的，因而流过电感的电流是不能突变的。当电感中流过的电流发生变化时，在其两端就会产生自感电动势eL，以阻碍电流的变化。负载中既有电阻又有电感,且负载的L与R的数值相比不可忽略; 1. 电路2. 工作原理0-t1：无ug,VT不导通,同电阻性负载 t1-t2：加ug,VT导通,ud=u2, uT=0,电感产生自

6、感电动势eL阻碍电流的增大, 电源提供能量电阻消耗的能量+电感吸收的磁场能 t2：电流id开始减小，电源提供能量+电感释放的能量电阻消耗的能量 t3：至电源电压虽然过零变负，但电流id还没有降低为零，还存在eL。只要eL比u2大，晶闸管就仍受正压而处于通态。电感释放的能量电阻消耗的能量+电源(变压器二次侧)吸收的能量至电流降为零，电感能释放完毕。VT关断 特点：电压平均值降低(因为负载电压出现负值); 大电感负载时，即LR(10倍以上),输出电压波形正负半周面积近似相等， 。改进措施：加续流二极管3. 加续流二极管的电路 在电源u2 正半周工作同前，续流二极管VDR 受反压不通。在负半周时，V

7、DR 承受正向电压而导通。电感经VDR 续流不再经电源，故此时输出为VDR 的管压降。VT承受反压关断。 此时，4.数量关系（加VDR） （1）输出电压、电流平均值Ud 和 Id （2）流过VT的电流平均值 IdT 和有效值 IT （3）流过VDR 的电流平均值IdRD 和有效值 IRD （4）VT、VDR 承受的最大电压（5）移相范围仍是 0180。2. 1. 2 单相桥式全控整流电路一.电阻性负载 1. 电路晶闸管VTI 和VT4 为一组桥臂，而VT2 和VT3 组成了另一组桥臂。 2. 工作原理 u2 正半周, VTI和VT4同时加触发脉冲，则VTI和VT4会导通。 u2 负半周, VT

8、2 和VT3 同时加触发脉冲，则VT2 和VT3会导通。在正负半周四只管子都不导通的区间3. 数量关系（1）直流输出电压、电流平均值Ud 和 Id （2）直流输出电压有效值U和电流有效值I （3）流过一只晶闸管的电流的平均值、有效值 （3）电路的功率因数为（4）晶闸管可能承受的反向电压为晶闸管承受的最大正向电压为（5）移相范围是 0180。 二. 电感性负载 2. 工作原理 两组管子轮流导通，且电流连续 ，VT导通时间延长。与无关。1. 电路3. 数量关系 （1）直流输出电压、电流平均值Ud 和 Id 当=0时，输出Ud最大， Ud0=0.9 U2，至=90时，输出Ud最小，等于零。 （3）流

9、过变压器二次侧绕组的电流有效值（4）晶闸管可能承受的正反向峰值电压为（5）角的有效移相范围是090。为了扩大移相范围，且去掉输出电压的负值，提高的Ud值，也可以在负载两端并联续流二极管。 （2）流过一只晶闸管的电流平均值、有效值三. 带反电动势负载 指本身含有直流电动势E，且其方向对电路中的晶闸管而言是反向电压的负载。 1. 电路2. 工作原理0t1 ： u2为正，但由于Eu2 ，晶闸管仍承受反向电压，反向阻断。t1 t2 ： u2 E，承受正向电压，无ug，故VT不会导通。t2t3：加ug1、4，VT1、4导通。t3：在u2 =E 的时刻，id降为零VT提前角关断。 为获得连续的负载电流，一

10、般要在负载侧串接足够大的平波电抗器。分析同带大电感负载时一样。 Ud的计算也同电感负载一样，只是所需电感量为：其他的电量也是一样的。2. 1. 3 单相全波可整流电路1. 电路2. 工作原理3. 特点（与全控桥相比）（1）全波电路变压器要带中心抽头（2）全波电路简单，器件少，但电压容量大。（3）导通损耗小。2. 1. 4 单相桥式半控整流电路1. 电路（电感性负载，不加VDR）2. 工作原理有自然续流作用，无负电压输出。半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同3. 失控现象4. 加续流二极管VDR电路5. 另一种半控桥电路其他电路：例 有一反电动势负载，采用单相半控桥式串平波电抗器并加续流二极管的电路，其中平波电抗器的电感量足够大，电动势E=30V，负