单相半波可控整流电路湖南铁道李华柏课件

湖南铁道职业技术学院：李华柏

单相半波可控整流电路

不控整流：以二极管作为整流器件，输出的直流电压大小不能调节；可控整流：以晶闸管作为整流器件，通过改变晶闸管的触发角来调节输出的直流电压的大小。教学单元二、单相整流电路整流：将交流电变成直流电。根据整流后直流电压是否可调分为不控整流与可控整流。1．整流的类型教学单元二、单相整流电路按输入交流电相数可分为单相整流与三相整流。单相整流可分为单相半波整流与单相桥式整流。三相整流同样可分为三相半波整流与三相桥式整流。1．整流的类型不控整流电路输出电压平均值：0～π期间：电源电压U2上端为正，下端为负，二极管承受正向电压而导通。忽略管压降，灯泡两端电压等于电源电压U2。π～2π期间：电源电压U2下端为正，上端为负，二极管承受反向电压而截止，灯泡两端无电压。一、单相半波整流电路0～π期间π～2π期间2．单相半波不控整流半波整流案例：调光灯（a）调光灯灯泡的亮度由灯泡从电源吸收的功率决定，功率：所以通过晶闸管调节灯泡两端的电压，就能调节灯泡的亮度。（b）调光灯电路原理图2．单相半波可控整流2、单向半波可控整流带电阻性负载名词术语和概念：控制角α：控制角也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。移相：移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角的大小。移相范围：移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。调光灯主电路2．单相半波可控整流（1）单相半波可控整流工作过程分析输出电压与晶闸管两端波形1）在0～α期间：晶闸管承受正向电压，此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。2）在α时刻：晶闸管继续承受正向电压，门极加上触发信号，晶闸管被触发导通，电源电压u2施加在负载上，忽略晶闸管管压降，负载两端波形与电源电压相同，输出电压ud=u2。0～π期间单相半波整流主电路2．单相半波可控整流（1）工作过程分析3）在π时刻：交流电压过零，流过晶闸管的阳极电流等于零，晶闸管关断。π～2π期间，晶闸管承受反向电压不能导通，输出电压与电流都等于零。4）晶闸管两端电压分析：在晶闸管导通期间，忽略晶闸管的管压降，UVT=0，在晶闸管截止期间，管子将承受全部电源反向电压。5)移相范围：0～π输出电压与晶闸管两端波形π～2π期间2．单相半波可控整流

时波形（a）输出电压波形

（b）晶闸管两端电压波形

触发导通时刻过零关断时刻（2）不同角度时的波形分析输出电压实测波形晶闸管两端电压实测波形2．单相半波可控整流（2）不同角度时的波形分析时的波形分析（a）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形输出电压实测波形晶闸管两端电压实测波形2．单相半波可控整流（2）不同角度时的波形分析时的波形分析（a）输出电压波形（b）晶闸管两端电压波形晶闸管两端电压实测波形输出电压实测波形2．单相半波可控整流（3）单相半波可控整流带电阻性负载电路参数的计算1）输出电压平均值与平均电流的计算：2）晶闸管可能承受的正反向峰值电压为：3)功率因数2．单相半波可控整流谢谢大家湖南铁道职业技术学院：李华柏

单相半波可控整流电路带电感性负载电感中电流与感应电动势的关系：当电感中电流发生变化，电感产生的感应电动势将阻止电流变化趋势。电感中电流愈大其储存的能量愈大。当电流增大时，电感将产生左正右负的自感电势，阻碍电流的增大。电流的方向与电压方向相同，电感储存能量。1．电感中电流与感应电动势的关系当电流减小时，电感将产生左负右正的自感电势，阻碍电流的减小，电流的方向与电压方向相反，电感释放能量。1．电感中电流与感应电动势的关系2.无续流二极管时1）在0～α期间：晶闸管阳极承受正向电压，此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。2）在α时刻：晶闸管继续承受正向电压，当门极加上触发信号时，晶闸管被触发导通，电源电压u2施加在负载上，忽略晶闸管的管压降，输出电压ud=u2。2单相半波整流带电感性负载0～π期间3）在π时刻：交流电压过零，由于电感释放储存的能量，由于此时电感L感应电势极性是上负下正，使电流方向不变，只要该感应电动势比u2大，VT仍承受正向电压，且流过晶闸管的阳极电流仍大于维持电流，晶闸管会继续导通。直到电感的能量全部释放完后，晶闸管在u2的反压作用下而截止。L两端的电压何时变为上负下正，如何判断？电感中电流为何会滞后电压到达最大值？2.电感性负载无续流二极管时（1）无续流二极管时结论：由于电感的存在，晶闸管在过零点不能关断，出现负的电压，所以不管如何调节控制角，Ud值总是很小，电流平均值Id也很小，没有实用价值。实际的单相半波可控整流电路在带有电感性负载时，都在负载两端并联有续流二极管。2.电感性负载无续流二极管时（2）单相半波整流带电感性负载接续流二极管时

电感性负载接续流二极管时的电路

晶闸管在电源电压过零点时，该管能为电感性负载负载提供续流回路，确保晶闸管可靠关断，故称续流二极管。作用：使负载不出现负电压2.电感性负载接续流二极管时（2）带电感性负载接续流二极管时

波形图分析：①在电源电压正半周（0～π区间），晶闸管承受正向电压，触发脉冲在时刻触发晶闸管导通，负载上有输出电压和电流。晶闸管导通期间，续流二极管VD承受反向电压而关断。0～π区间2.电感性负载接续流二极管时②在电源电压负半周（π～2π区间），电感释放储存的能量，感应电压下正上负，使二极管VD承受正向电压导通，维持负载电流通过VD构成回路，而不通过变压器，称为续流。此时电源电压u2＜0，u2通过续流二极管使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压仅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下一周期晶闸管导通，使电流id连续，且id波形近似为一条直线。（2）带电感性负载接续流二极管时π～2π区间2.电感性负载接续流二极管时（3）带电感性负载接续流二极管时电路参数计算①输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id。2.电感性负载接续流二极管时（3）接续流二极管时电路参数计算晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压都为电源电压的峰值，即：2.电感性负载接续流二极管时谢谢大家湖南铁道职业技术学院：李华柏

单相桥式全控整流带电阻性负载三、单相桥式整流电路单相桥式整流电路带电阻性负载时主电路如下图：共阳极组晶闸管VT3与VT4：当有触发脉冲时，阴极电位低的先导通1.单相桥式整流主电路三、单相桥式整流电路单相桥式整流电路带电阻性负载时主电路如下图：共阴极组晶闸管VT1与VT2：当有触发脉冲时，阳极电位高的先导通。1.单相桥式整流主电路（1）0～α:U2为正，VT1和VT4无触发脉冲截止，VT1和VT4分担U2/2的正向电压，VT2和VT3分担U2/2的反向电压,Ud=0;（2）α～π:U2为正，VT1和VT4由于触发脉冲UG的作用而导通，VT2和VT3承受U2的反向电压，id=U2/R；2.单相桥式整流波形分析（3）π～π+α

：U2为负，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和VT4分担U2/2的反向电压,Ud=0;（4）（π+α)～2π:U2为负，VT2和VT3由于触发脉冲UG的作用而导通，VT1和VT4承受U2的反向电压，id=U2/R，且方向保持不变。2.单相桥式整流波形分析（1）单相桥式全控整流电路带电阻性负载①、输出电压平均值的计算公式：

②、负载电流平均值的计算公式：

3.参数的计算谢谢大家湖南铁道职业技术学院：李华柏

单相桥式全控整流带电感性负载假设电感很大，则输出电流连续，分析时，认为电路已处于稳态。由前面的分析可知，由于电感的存在，晶闸管在过零点不能关断，因此会出现负的电压，所以不管如何调节控制角，Ud值总是很小，电流平均值Id也很小1.电感性负载主电路

（2）单相桥式全控整流电路带电感性负载1.电感性负载主电路

①、输出电压平均值的计算公式：移相范围是0°～90°。②、负载电流平均值的计算公式：

③、晶闸管可能承受的最大电压为：

2.参数计算为了扩大移相范围，去掉输出电压的负值，提高Ud的值，可以在负载两端并联续流二极管，接了续流二极管以后，在过零点时，通过续流二极管形成约翰续流回路，使晶闸管在过零点可靠关断。因此移相范围可以扩大到0°～180°。3.并联续流二极管四单相桥式半控整流带电感性负载半控整流主电路工作特点是：晶闸管在触发时刻换流，二极管则在电源过零时刻换流；电路本身就具有自然续流作用，负载电流可以在电路内部换流，所以