电力电子第3章 1单相整流1

3可控整流电路（AC-DC）(一）ControlledRectifier主讲：孙向东、伍文俊

、宁耀斌2第三章整流电路(Rectifier)整流电路：将交流电能变为直流电能，供给直流用电设备的电路，也称交流-直流变换电路（AC/DC)。整流电路的分类

◆按器件可控性：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或半波电路和全波电路。3

§3.1单相可控整流电路

（Single-PhaseControlledRectifier）

经典单相可控整流电路单相半波可控整流单相全波可控整流单相桥式全控整流单相桥式半控整流√√目录相控整流基本知识单相半波整流电路单相桥式全控整流电路例题小结45一、BasicKnowledgeofPhase-controlledRectifier：A、自然换相点：

晶闸管开始承受正向电压的时刻；单相半波：交流电源由负变正的过零点；

单相全波，单相全控，单相半控：交流电源的过零点；6B、控制角α(延迟角，触发角):

自然换相点至晶闸管开始导通时刻为止的时间角度；C、导通角θ：晶闸管导通的时间角度；D、移相：控制角α

的变化；E、同步：主电路与控制电路固定的相位关系。Back7二、单相半波整流电路负载电压平均值Ud电阻负载8单相半波整流电路（阻感负载）VT导通，ud=u2；ωt

=

a

，id=0解得：其中：初始条件：9终值条件：ωt

=

a+θ，id=0。导通角与负载阻抗角及控制角的关系：超越方程，需计算机求解。10反并联二极管单相半波整流电路VTia)Tu1u2uVTLRdudVDiRVDRL极大续流二极管小结：单相半波可控整流电路简单，但输出脉动大，变压器二次电流含直流分量，造成变压器铁心直流磁化。为防止饱和，需增大铁心。实际中很少采用。Back11三、单相桥式全控整流电路（一）电阻负载1、电路结构分析1）负载得电：上桥和下桥各有一个管子导通；

VT1，VT4同时导通；VT2，VT3同时导通.2）自然换相点：

VT1，VT4：相电压由负半周向正半周转换的过零点；

VT2，VT3：相电压由正半周向负半周转换的过零点。121）负载电压平均值3）负载电流平均值2）移相范围0º

α

180º

2、工作原理及波形分析13电流平均值：最大正向电压（2个晶闸管承受同时承受电压）：4）晶闸管电流有效值：5）功率因数(PowerFactor---PF)最大反向电压：2个管子承受电压

--R-loadEnd--单相桥式全控电阻负载.psimsch141、工作原理及波形分析VT1、VT4导通，ud=u2；初始条件：ωt

=

a

，id=0解得：其中：（二）阻感负载（L极大）15终值条件：ωt

=

a+θ，id=0。导通角与负载阻抗角及控制角的关系：由上式，当θ=180º时，解得：16单相桥式全控整流电路电流连续与断续的边界条件：

电流临界连续；电流连续--CCM；电流断续--DCM。两种运行状态：电流连续(ContinuousConductionMode—CCM)电流断续(DiscontinuousConductionMode—DCM)导通角与控制角和负载的关系：

控制角越大，导通时间越短；负载电阻越大，导通时间越短；负载电感越大，导通时间越长。负载电流与电感的关系：电感越大，电流越平直。17例α=

45º，CCM运行状态电流连续，则：VT1，VT4导通：ud=uab=u2，i2=id；VT2，VT3导通：ud=uba=-u2

，i2=-id。

负载电感L中感应电势的作用，使得交流电压过零时晶闸管不会关断!VT1，VT4与VT2，VT3轮流导通。换流183、数值分析1）负载电压平均值α=0º，Ud=0.9U2(最大)；α=90º，Ud=0(最小)。最大与最小？2）负载电流平均值3）移相范围0º

α

90º

（90º以后电流断续，可达到180º）电流平均值：电压：4）晶闸管电流有效值：196）功率因数(PowerFactor---PF)显然，功率因数始终小于1。负载电感的原因？而：故：5）变压器无直流磁化，利用率最大。20讨论：负载电流断续状态电流断续--DCM1）负载电压平均值2）移相范围3）负载电流平均值4）晶闸管电压、电流参数5）功率因数(PowerFactor---PF)--RL-loadEnd--单相桥式全控电阻-电感负载.psimsch21（三）反电动势阻感负载（L极大）|u2|>E时，晶闸管才有导通的可能；与阻感负载相比，晶闸管导通角减小；当

<

时，触发脉冲必须为宽脉冲，脉冲宽度大于

-。当ωt=时，触发脉冲依然存在，晶闸管才能导通，相当于晶闸管触发角被推迟为。1、电路分析停止导电角：22解决办法：串电感VT1、VT4导通和VT2、VT3导通时的回路方程：与阻感负载差别？解？负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的机械特性将很软，其危害：A、机械特性变软；B、换向电流大；C、电机振动大。232、波形分析阻感反电势负载（L极大）阻感反电势负载（连续）阻感反电势负载（断续）电阻反电势负载

结论：

如果负载电流连续，则负载电压、电流等波形与阻感负载电流连续情况一致。负载电流因反电势的影响有所减小。如果负载电流断续，则要视具体情况定。243、数值分析1）负载电压平均值2）负载电流平均值α=0º，Ud=0.9U2(最大)；α=90º，Ud=0(最小)。变化处3）移相范围0º

α

90º

（90º

以后断续）

电流平均值：正反电压：4）晶闸管电流有效值：5）变压器无直流磁化，利用率最大。Back单相桥式全控电阻-反电势负载.psimsch例题单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L极大，反电动势E=60V，当α=30º时，求：

1）ud、id、i2的波形。

2）整流输出平均电压Ud、电流Id、变压器二次侧电流有效值I2。

3）考虑安全裕量，选择晶闸管的额定电压和额定电流。26单相全控桥式整流电路小结：1）变压器利用率高，无直流磁化；2）输出电压脉动平稳，谐波较少；3）可能会造成电网不平衡。

故一般用于4kW以下系统中。--TheEnd--27作业:

P.95习题1、3、528单相全控桥式整流电路29单相全控桥式整流电路波形（阻感负载）30单相全控桥式整流电路波形（电阻负载）31单相全控桥式整流阻感反电动势负载（L极大）参数：U2m=200V，E=50V，L=10H，R=10Ω32单相全控桥式整流阻感反电动势负载连续参数：U2m=200V，E=50V，L=0.3H，R=10Ω3