交流-直流变换电路ppt课件.ppt

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1、第第3章章 交流交流- -直流变换电路直流变换电路3.1 3.1 概述概述整流电路的分类整流电路的分类：按组成的器件可分为不可控不可控、半控半控、全控全控三种。按电路结构可分为桥式电路桥式电路和零式电路零式电路。按交流输入相数分为单相电路单相电路和多相电路多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路单拍电路和双拍电路双拍电路。整流电路整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。3.2 单相可控整流电路单相可控整流电路3-43.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路一、电阻性负载一、电阻性负载电炉、电焊机及白炽灯等均电炉、电焊机及白炽灯等均属于电

2、阻性负载属于电阻性负载变压器变压器T T起变换电压和电气起变换电压和电气隔离的作用。隔离的作用。电阻负载的特点电阻负载的特点：电压与电：电压与电流成正比，两者波形相同。流成正比，两者波形相同。工作原理分析工作原理分析图图3-2-1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)003-5工作原理分析工作原理分析在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在在tt=处触发晶闸管，晶闸管开始导通；处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负

3、载上的电压等于变压器输出电压负载上的电压等于变压器输出电压u u2 2。在。在tt=时刻，电源电压过零，晶闸管电流小时刻，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。于维持电流而关断，负载电流为零。在电源电压负半周，在电源电压负半周，u uAKAK0 0，晶闸管承受，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，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，直到电源电压负载上没有输出电压，直到电源电压u u2 2的的下一周期，直流输出电压下一周期，直流输出电压u ud d和负载电流和负载电流i id d的波形相位相同。的波形相位相同。通过改变触发角通过改变触发角 的

4、大小，直流输出电压的大小，直流输出电压u ud d的波形发生变化，负载上的输出电压平的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然均值发生变化，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，由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压输出电压u ud d为极性不变但瞬时值变化的脉为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称动直流，故称“半波半波”整流。整流。3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00图图3-2-1 单相

5、半波可控整流电路单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形（电阻性负载）及波形3-6 首先，引入两个重要的基本概念：首先，引入两个重要的基本概念： 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：从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触发脉冲止的电角度, ,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晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用为导通角，用 表示表示 。 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称为相位控制方式

6、相位控制方式，简称，简称相控方式相控方式。 在单相半波可控整流电阻性负载电路中在单相半波可控整流电阻性负载电路中, ,移相角移相角 的控制范围为的控制范围为: :0 0 ，对应的导通角对应的导通角 的可变范围是的可变范围是 0 0，两者关系为两者关系为 = = 。3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-72. 2. 基本数量关系基本数量关系(1) (1) 直流输出电压平均值直流输出电压平均值U Ud d与输出电流平均值与输出电流平均值I Id d2cos145. 02cos12dsin221222daawwpaUUttUU2cos10.45 2ddaRURUI3.2

7、.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n 输出电流平均值输出电流平均值I Id d : :n 直流输出电压平均值直流输出电压平均值U Ud d : :3-8(2) (2) 输出电压有效值输出电压有效值U U与输出电流有效值与输出电流有效值I I22sin41d2sin22122aapawwUttUU22sin412aaRURUI3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n 输出电流有效值输出电流有效值I I : :n 直流输出电压有效值U :3-9(3) (3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值值 单相半波

8、可控整流电路中，负载、晶闸管和变单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：即：22sin4122TaaRUIII3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-10(4) (4) 功率因数功率因数coscos 整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值的比值式中式中 P P变压器二次侧有功功率，变压器二次侧有功功率，P P= =UIUI= =I I2 2R R S S变压器二次侧视在功率，变压器二次侧视在功率，S=US=U2 2I I

9、2 2 (5) (5) 晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压U UTMTM晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压U UTMTM是相电压峰值。是相电压峰值。22sin41cos222aaIUUISPUUTM223.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-11例例3-13-1 如图所示单相半波可控整流器，电阻性如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压负载，电源电压U U2 2为为220V220V，要求的直流输出电压，要求的直流输出电压为为50 V50 V，直流输出平均电流为，直流输出平均电流为20A20A。 试计算：试计算：(1) (1

10、) 晶闸管的控制角。晶闸管的控制角。(2) (2) 输出电流有效值。输出电流有效值。(3) (3) 电路功率因数。电路功率因数。(4) (4) 晶闸管的额定电压和额定电流。晶闸管的额定电压和额定电流。3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-12解 : (1) 0122045. 0502145. 02cos2dUUaA 44.4 22sin412aaRURUI当当=90 时，输出电流有效值时，输出电流有效值505. 022020504 .44cos2222UUIUUISP(3) 5 . 22050 ddIUR(2)则=903-13(4) 晶闸管电流有效值晶闸管电流有效

11、值IT 与输出电流有效值相等，即：与输出电流有效值相等，即：IIT)25 . 1 (57. 1TT(AV)IIA 6 .56T(AV)IV311220222mUUV 933622311)32()32(mTNUU（5）晶闸管承受的最高电压：）晶闸管承受的最高电压：考虑考虑(23)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为倍安全裕量，晶闸管的额定电压为根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。取取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：则3-143.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路2）电感性负载）电感性负载 电感性负载电感

12、性负载通常是电机的励通常是电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。磁线圈和负载串联电抗器等。 电感性负载的特点：电感性负载的特点：电感对电感对电流变化有抗拒作用，使得电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。流过电感的电流不发生突变。 图图3-2-2 带阻感负载的带阻感负载的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形a)u1TVTRLu2uVTudidu20wt1p2pwtwtwtwtwtug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +3-15 图图3-2-3 带阻感负载带阻感负载(不接续流不接续流管管)的的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形1. 无无续流二极管时续流二极

13、管时v工作原理工作原理0：uAK大于零，但门极没有触发大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。输出电压、电流都等于零。在在t=时，门极有触发信号，晶闸时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压管被触发导通，负载电压ud= u2。当当t=时，交流电压时，交流电压u2过零，由于过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压有电感电势的存在，晶闸管的电压uAK仍大于零，晶闸管会继续导通，仍大于零，晶闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后，晶闸管电感的储能全部释放完后，晶闸管在在u2反压作用下而截止。直到下一反压作用下而截止。直到下一个周

14、期的正半周。个周期的正半周。3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路有负面积有负面积3-16v数量关系数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值U Ud d为为 从从U Ud d的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负电压和电流的平均值减小；当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，则面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则I Id d也很小。所也很

15、小。所以，以，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管二极管。qaawwp)(sin2212ttdUUd3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-172.2.接续流二极管时接续流二极管时v工作原理工作原理u u2 20 0：u uAKAK0 0。在。在t=t=处触处触发晶闸管导通，发晶闸管导通， u ud d= = u u2 2续流续流二极管二极管V VDRDR承受反向电压而处承受反向电压而处于断态。于断态。u u2 20 0：电感的感应电压使电感的感应电压使V VDRDR承受正向电压导通续流，承受正向电压导通

16、续流，晶闸管承受反压关断晶闸管承受反压关断, ,u ud d=0=0。如果电感足够大，续流二极管如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导一直导通到下一周期晶闸管导通，使通，使i id d连续。连续。3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图3-2-4 带阻感负载带阻感负载(接续流管接续流管)的的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)3-18 由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后

17、，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形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管的电流波形是矩形波和流过续流二极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移相范围与单相半波可控整流电路电阻性负载相同为与单相半波可控整流电路电阻性负载相同为0 0180180，且有，且有 + +=180180。3.2.1

18、3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-19v基本数量关系基本数量关系(1) (1) 输出电压平均值输出电压平均值U Ud d与输出电流平均值与输出电流平均值I Id d输出电压平均值输出电压平均值U Ud d输出电流平均值输出电流平均值I Id d2cos145. 02cos122dsin22212daawwpaUUttUU2cos10.45 dddaRURUI3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-20(2) (2) 晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平均值I IdTdT与晶闸管的电流有效值与晶闸管的电流有效值I IT T晶闸管的电流平均值晶闸管的电

19、流平均值I IdTdT ：晶闸管的电流有效值晶闸管的电流有效值I IT T：d2-dTIIad2)(2d21TItdIIpappawp3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-21(3) (3) 续流二极管的电流平均值续流二极管的电流平均值I IdDdD与续流二极管的电与续流二极管的电流有效值流有效值I IDDddD2IIad02dD2)(21ItdIIpapwpap3.2.1 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3-22 3.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路1) 带电阻负载的工作情况

20、带电阻负载的工作情况a)u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4图3-2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和和VT4组成一对桥臂，在组成一对桥臂，在u2正半周承受电压正半周承受电压u2，得到，得到触发脉冲即导通，当触发脉冲即导通，当u2过零过零时关断。时关断。VT2和和VT3组成另一对桥臂，组成另一对桥臂，在在u2正半周承受电压正半周承受电压-u2，得，得到触发脉冲即导通，当到触发脉冲即导通，当u2过过零时关断。零时关断。电路结构电路结构单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路(Single Phase Br

21、idge Contrelled Rectifier)3-24 数量关系数量关系1)1)输出直流电压平均值输出直流电压平均值U Ud d及有效值及有效值U U（a 角的移相范围为角的移相范围为180 。）。）paaapwwp2cos19 . 02cos122)(dsin21222dUUttUU2cos19 . 02cos12222ddaapRURURUI2cos145.0212aRUIIddT3.2.2 3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路ppppppaaUaaUU2sin2122sin412222) 输出直流电流平均值输出直流电流平均值Id 3) 晶闸管电流平均值晶闸管电流平均

22、值IdT和有效值和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,43-253.2.2 3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路papapwwppa2sin212)( d)sin2(21222RUttRUITpapapwwppa2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIpapap2sin21cos2IUUISP5) 5) 功率因数功率因数4)4)变压器二次测电流有效值变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流与输出直流电流I有效值相等：有效值相等：不考虑变压器的损耗时，要不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量求变压器的容量 S=U2I2。pwtw

23、twt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,43.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路2）带阻感负载的工作情况）带阻感负载的工作情况 u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4图3-2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 假设电路已工作于稳态，假设电路已工作于稳态，id的平的平均值不变。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连续且波形近似为一水平线连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，晶闸管过零变负时，晶闸管VT1和和VT4并不关断。并不关断。至至t=+a a

24、时刻，晶闸管时刻，晶闸管VT1和和VT4关断，关断，VT2和和VT3两管导通两管导通。VT2和和VT3导通后，导通后，VT1和和VT4承承受反压关断，流过受反压关断，流过VT1和和VT4的电的电流迅速转移到流迅速转移到VT2和和VT3上，上，此过此过程称程称换相换相，亦称，亦称换流换流。3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路 数量关系数量关系apaaapwwpcos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU晶闸管移相范围为晶闸管移相范围为90 。晶闸管导通角晶闸管导通角与与a无关，均为无关，均为180 。电流的平均值和有效值：电流的平均值和有效值：变压器二次侧电流变

25、压器二次侧电流i2的波形为正负各的波形为正负各180 的矩形波，其相的矩形波，其相位由位由a角决定，有效值角决定，有效值I2=Id。ddT21IIddT707. 021III晶闸管承受的最大正反向电压均为晶闸管承受的最大正反向电压均为 。22U2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,43-283-293-30REUIdd图图3-2-8 单相全控桥式整流电路接反单相全控桥式整流电路接反电动势电动势电阻负载时的电路及波形电阻负载时的电路及波形 电流断续电流断续与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度与电阻负载时相比，晶闸管提前了

26、电角度停止导电，停止导电， 称为停止导电角，称为停止导电角，212sinUE在在a 角相同时，反电动势整流输出电压比电阻负载时大。角相同时，反电动势整流输出电压比电阻负载时大。b)idOEudwtIdOwtaq3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路负载为直流电动机时，如负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动果出现电流断续，则电动机机 的机械特性将很软的机械特性将很软 。为了克服此缺点，一般为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧在主电路中直流输出侧串联串联一个一个平波电抗器平波电抗器。这时整流电压这时整流电压ud的波形和负载电流的波形和负载电流id的波形与阻感负载电流连的波

27、形与阻感负载电流连续时的波形相同，续时的波形相同，ud的计算公式也一样。的计算公式也一样。为保证电流连续所需的电感量为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：可由下式求出：dmin23dmin21087.222IUIULpw图3-2-9 单相全控桥式整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtpaq = p3-32 为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电电感量足够大时，电流波形近似一直线。感量足够

28、大时，电流波形近似一直线。3.2.2 3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路电流连续电流连续有负面积有负面积 由于电感存在由于电感存在Ud波形出现负面积，使波形出现负面积，使Ud下降。下降。 可调范围：可调范围： 0 90 图图3-2-9 单相全控桥式整流电路带反电动势单相全控桥式整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况负载串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtpaq = p3-333.2.2 3.2.2 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路接入接入VD：扩大移相范围，不让：扩大移相范围，不让ud出现负面积。出现负面积。移相范围：移相范围：0 1

29、80 ud波形与电阻性负载相同波形与电阻性负载相同Id由由VT1和和VT4，V2和和VT3，以，以及及VD轮流导通形成。轮流导通形成。 图图3-2-10 单相全控桥式整流电路，单相全控桥式整流电路，有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管管3-34 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 单相全波可控整流电路（单相全波可控整流电路（Single Phase Full Wave Controlled Rectifier)，又称单相双半波可控整流电路。，又称单相双半波可控整流电路。单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端单相全波与单相全控桥从直流输出端

30、或从交流输入端看均是基本一致的。看均是基本一致的。变压器不存在直流磁化的问题变压器不存在直流磁化的问题。图图3-2-11 单相全波可控整流电路及波形单相全波可控整流电路及波形a)wtwab)udi1OOt3-35 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路单相全波与单相全控桥的区别：单相全波与单相全控桥的区别：单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。单相全波只用单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少个晶闸管，比单相全控桥少2个，相个，相应地，门极驱动电路也少应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的大电压是

31、单相全控桥的2倍。倍。单相全波导电回路只含单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少个晶闸管，比单相桥少1个，个，因而管压降也少因而管压降也少1个。个。从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在从上述后两点考虑，单相全波电路有利于在低输出电低输出电压的场合压的场合应用。应用。3-363.2.3 3.2.3 单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdawtwtwtwtwtwtwtapapaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR 图图3-2-12 单相桥式半控整流电路，单相桥式半控整流

32、电路，有续流二极管，阻感负载时有续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波形3-37 图图3-2-12 单相桥式半控整流电路，单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时有续流二极管，阻感负载时的电路及波形的电路及波形3.2.3 3.2.3 单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdawtwtwtwtwtwtwtapapaiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR3-383.2.3 3.2.3 单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路3-39图图3-2-13 单相半控桥电感性负

33、载不接续流二极管的情况分析单相半控桥电感性负载不接续流二极管的情况分析 返回返回3-403.2.3 单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路的另一种接法单相半控桥式整流电路的另一种接法把图把图3-5a中的中的VT3和和VT4换为二极管换为二极管VD3和和VD4，这，这样可以省去续流二极管样可以省去续流二极管VDR，续流由，续流由VD3和和VD4来实来实现。现。图图3-2-14 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形图图3-2-15 单相桥式半控整单相桥式半控整流电路的另一接法流电路的另一接法3-413.3 三相可控整流电路三相可控整流电路引

34、言引言交流测由三相电源供电。交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相全基本的是三相半波可控整流电路，三相全控桥式整流电路应用最广控桥式整流电路应用最广 。3-423.3 三相可控整流电路三相可控整流电路3-433.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路电路的特点：电路的特点：变压器二次侧接成星形得到变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形零线，而一次侧接成三角形避免避免3次谐波流入电网。次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连

35、接在一三相电源，其阴极连接在一起起共阴极接法共阴极接法 。图图3-3-1 三相半波可控整流电路共阴极三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及接法电阻负载时的电路及a =0 时的波形时的波形 1、电阻负载、电阻负载自然换相点自然换相点：二极管换相时刻为二极管换相时刻为自然换相点自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触时刻，将其作为计算各晶闸管触发角发角a的起点，即的起点，即a =0 。b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)3-443.

36、3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a =0 时的工作原理分析时的工作原理分析变压器二次侧变压器二次侧a相绕组和晶闸管相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由晶闸管的电压波形，由3段组成。段组成。图图3-3-1 三相半波可控整流电路共三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及阴极接法电阻负载时的电路及a =0 时的波形时的波形 a a=30 的波形（的波形（图图3-3-2） 特点：负载电流处于连续和断续特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。之间的临界状态。a a30 的情况（的情况（图图

37、3-3-3 ） 特点：负载电流断续，晶闸管导特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于通角小于120 。b)c)d)e)f)u2uaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwta)R3-45图图3-3-2 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载， a a=30=30 时的波形时的波形a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uaca a=30 时的时的特点特点：负载电流处于连负载电流处于连续和断续之间的续和断续之间的临界状态。临界状态。a)R3-46图图3-3-3

38、三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载， a a=60=60 时的波形时的波形wwttwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT1a a30 时的时的特点特点：负载电流断续，负载电流断续，晶闸管导通角小晶闸管导通角小于于120 。 a a移 相 范 围移 相 范 围： 0 150 a)R3-473.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路aapwwpapapcos17.1cos263)(sin2321226562dUUttdUU当当a=0时，时，Ud最大，为最大，为 。2d0d17.1UUU)6cos(1675. 0)6cos(1223)(sin2

39、321262dapappwwppapUttdUU整流电压平均值的计算整流电压平均值的计算a30 时，负载电流连续，有：时，负载电流连续，有：a30 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：uuuO2a =30uabcwtuOduuuO2a =60uabcwtud3-48 负载电流平均值为负载电流平均值为 流过晶闸管的电流平均值为流过晶闸管的电流平均值为 晶闸管承受的最大电压，为变压器二次线电晶闸管承受的最大电压，为变压器二次线电压峰值，即压峰值，即RUIdd26UUTM3.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路ddTII313-493.

40、3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2、阻感负载、阻感负载图3-3-4 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60时的波形特点：阻感负载，特点：阻感负载，L值很值很大，大，id波形基本平直。波形基本平直。a30 时：整流电压波形时：整流电压波形与电阻负载时相同。与电阻负载时相同。a30 时（如时（如a=60 时的时的波形如图波形如图3-3-4所示）。所示）。u2过零时，过零时，VT1不关断，不关断，直到直到VT2的脉冲到来，才的脉冲到来，才换流，换流，ud波形中出现波形中出现负的部分。负的部分。id波形有一定的脉动，但波形有一定的脉动，但为简化分析及定量计算，为简化分析及定

41、量计算，可将可将id近似为一条水平线。近似为一条水平线。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt3-503.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路2、阻感负载、阻感负载图3-3-4 三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及a =60时的波形阻感负载特点：晶闸阻感负载特点：晶闸管管导通角均为导通角均为120，与控制角与控制角无关；无关；移相范围为移相范围为90 ；晶闸管电流波形近似晶闸管电流波形近似为方波。为方波。udiauaubucibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwt3-51abcTRLu2udeLidV T1V T2V T3u

42、diauaubucibicidua cua bua cOwtOwtOwtOwtOwtOwtauV T13-52各电量计算各电量计算(1) 输出电压平均值输出电压平均值 ud(2）负载）负载电流平均值电流平均值 (3）流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值IdT、有效值、有效值IT 以及承受以及承受的最高电压的最高电压UTM分别为分别为 awwpaappcos217. 1)(sin223/21656dUttdUURUIddddTII31dTII3126UUTM3.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3-53图图3-3-5 三相半波可控整流电路，阻感负三相半波可控整流电路，阻感负

43、载载(不接续流管不接续流管)时的波形时的波形3、大电感负载接续流二极管、大电感负载接续流二极管 为了扩大移相范围并使负载电流为了扩大移相范围并使负载电流id 平平稳，可在电感负载两端并接续流二极稳，可在电感负载两端并接续流二极管，由于续流管的作用，管，由于续流管的作用，ud波形已不波形已不出现负值，与电阻性负载出现负值，与电阻性负载ud波形相同。波形相同。 3.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路接入接入VD图图3-3-6 三相半波可控整流电路，阻感负三相半波可控整流电路，阻感负载载(接续流管接续流管)时的波形时的波形3-543、大电感负载接续流二极管、大电感负载接续流二极管 在在

44、030区间，电源电区间，电源电压均为正值，压均为正值，ud波形连续，续流波形连续，续流管不起作用；管不起作用； 当当30150区间，电源区间，电源电压出现过零变负时，续流管电压出现过零变负时，续流管及时导通为负载电流提供续流及时导通为负载电流提供续流回路，晶闸管承受反向电源相回路，晶闸管承受反向电源相电压而关断。这样电压而关断。这样ud波形断续但波形断续但不出现负值。续流管不出现负值。续流管VD起作用起作用时，晶闸管与续流管的导通角时，晶闸管与续流管的导通角分别为：分别为： aq150T)30(3aqD3.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路3-55v各电量计算各电量计算 (1)

45、(1) 负载电压平均值负载电压平均值U Ud d和电流平均值和电流平均值I Id d 1) 1) 0 03030时时 2) 2) 3030150150时时 3)3)负载电流负载电流 Id=Ud/Rd3.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路aacoscos17. 102ddUUU)6cos(1 675. 021)6cos(1 45. 0322apapUUUd3-56（2 2）晶闸管电流平均值）晶闸管电流平均值I IdTdT、有效值、有效值I IT T 及晶闸管承受的最及晶闸管承受的最高电压值高电压值U UTMTM 1 1）0 03030时时 2)2)3030150150时时 （3 3

46、）续流管平均电流）续流管平均电流IdD、有效值、有效值ID及承受的最高电压及承受的最高电压UDM (30150) ddTII31dTII3126UUTM ddTII360150adTII360150a26UUTM ddDII12030adDII12030a26UUDM3-573.3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共阴极组共阴极组阴阴极连接在一起的极连接在一起的3个晶闸管（个晶闸管（VT1，VT3，VT5）共阳极组共阳极组阳阳极连接在一起的极连接在一起的3个晶闸管（个晶闸管（VT4，VT6，VT2）图图3-3-7 三相桥式

47、全控整流三相桥式全控整流电路原理图电路原理图导通顺序：导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1阳极电压最大的导通阳极电压最大的导通阴极电压最低的导通阴极电压最低的导通3-583.3.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1、带电阻负载时的工作情况、带电阻负载时的工作情况当当a60 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波形波形与与ud波形形状一样，也连续波形形状一样，也连续 波形图：波形图： a =0 （图图3-3-8 ） a =30 （图图3-3-9） a =60 （图图3

48、-3-10）当当a60 时，时，ud波形每波形每60 中有一段为零，中有一段为零，ud波形不波形不能出现负值能出现负值 波形图：波形图： a =90 （ 图图3-3-11）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a角的移相范角的移相范围是围是120 3-59图图3-3-8 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a=0=0 时的波形时的波形wwwwu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OtOtOtOta = 0iVT1uVT1bacT

49、n负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d1ud波形连续，对波形连续，对于电阻负载，于电阻负载，id波波形与形与ud波形形状一波形形状一样，也连续样，也连续每管工作每管工作120 ，每间隔每间隔60 有一管有一管换流。换流。3-60图图3-3-9 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= = 30 30 时的波形时的波形wwwwud1ud2a = 30iaOtOtOtOtuduabuacuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1bacTn负载iaidudVT1VT3VT

50、5VT4VT6VT2d2d13-61图图3-3-10 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 60 = 60 时的波形时的波形wwwa = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtwt1OtOtuVT1bacTn负载iaidudVT1VT3VT5VT4VT6VT2d2d13-62图图3-3-11 三相桥式全控整流电路带电阻负载三相桥式全控整流电路带电阻负载a a= 90 = 90 时的波形时的波形ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOwtOwtOiaiduabuacubcubaucauc