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1、第2章 可控整流电路 可控整流技术是晶闸管最基本的可控整流技术是晶闸管最基本的 应用之一，把交流电变换成大小应用之一，把交流电变换成大小 可调的单一方向直流电的过程称可调的单一方向直流电的过程称 为可控整流。为可控整流。 第2章 可控整流电路 单相可控整流电路的电路简单，单相可控整流电路的电路简单， 一般一般4KW4KW以下容量的可控整流装以下容量的可控整流装 置采用较多。置采用较多。 当负载功率超过当负载功率超过4KW4KW，要求直流，要求直流 电压脉动较小时，可以采用三相电压脉动较小时，可以采用三相 可控整流电路。可控整流电路。 第2章 可控整流电路 2 2.1.1 单相半波可控整流电路单
2、相半波可控整流电路 2.2 2.2 单相全控桥式和单相全波可控整流电单相全控桥式和单相全波可控整流电 路路 2 2.3 .3 单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路 2 2.4 .4 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2.5 2.5 三相全控桥式整流电路三相全控桥式整流电路 2.6 2.6 三相半控桥式整流电路三相半控桥式整流电路 2.1 单相半波可控整流电路 单相可控整流电路因其具有电路 简单、投资少和制造、调试、维修方 便等优点，一般4KW以下容量的可控 整流装置采用较多。 2.1.1 电阻性负载 电路图 2.1.1 电阻性负载 几个重要的基本概念： 触发延迟角：从晶闸管开始承受
3、正向阳 极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用a表示 ,也称触发角或控制角。 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于 通态的电角度称为，用表示。 2.1.1 电阻性负载 单相半波可控整流电路及波形 2.1.1 电阻性负载 工作原理 0- 期间，没有触发脉冲，T正向阻断 。 时刻加触发脉冲，T导通，R上有电流流 过。负载电压ud=u2 。 u2负半周，晶闸管承受反向电压，处于 反 向截止状态，u2全部加在晶闸管两端， 负 载上的电压为零。 2.1.1 电阻性负载 直流输出电压平均 值为 VT的 移相范围为180 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。 带
4、阻感负载的单相半波电路及 其波形（不带续流二极管） 阻感负载的特点：电感对 电流变化有抗拒作用，使 得流过电感的电流不发生 突变 2.1.2 电感性负载及续流二极管 2.1.2 电感性负载及续流二极管 工作原理 电源电压的正半周，晶闸管处于正向 阻断状态。 时触发晶闸管，晶闸管 由正向阻断状态转为导通状态，电流 从 0开始上升，至 时上升至最大值， 随后开始下降。在电源电压由正变负的过 零点处，由于电感储能作用，使 尚未降 至零，晶闸管仍处于导通状态。 带续流二极管的单相半波 相控整流电路及其波形 2.1.2 电感性负载及续流二极管 2.1.2 电感性负载及续流二极管 带续流二极管 当过零变负
5、时，续流二极管因承受正向 电压而导通，负载电流经续流二极管构成 通路，电感释放储能。 2.1.2 电感性负载及续流二极管 流过晶闸管的电流平均值为 流过续流二极管的电流平均值为 流过晶闸管和续流二极管的电流有效值分别为 2.1.2 电感性负载及续流二极管 VT的a 移相范围为180。 简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含 直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本 概念。 单相半波可控整流电路的特点 2.2 单相全控桥式和单相全波可控整流电路 为了使交流电源u2的另一半周期也 能 向负载输出同方向的直流电压，即能 减 少输出电压u
6、d波形的脉动，又能提高 输 出直流电压平均值，则需采用单相全 控 桥式和单相全波可控整流电路。 2.2.1 电阻性负载 带电阻性负载的单相全控桥式整流电路及其波形 2.2.1 电阻性负载 工作原理及波形分析 VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半 周承受电压u2，得到触发脉冲即导通， 当u2过零时关断。 VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正 半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通 ，当u2过零时关断。 2.2.1 电阻性负载 整流输出电压平均值为 输出电流的平均值和有效值分别为 晶闸管电流平均值为 晶闸管电流有效值为 2.2.2 电感性负载 2 O w t O w t O w t u d i
7、 d i 2 b) O w t O w t u VT 1,4 O w t O w t I d I d I d I d I d i VT 2,3 i VT 1,4 单相全控桥带阻感负 载时的电路及波形 2.2.2 电感性负载 假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。 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。 u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4并不关断。 至t=+a 时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2 和VT3两管导通。 VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断， 流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上 ，此过程称换相，亦称换流。 2.2.2 电感性负载
8、 整流输出电压平均值 整流输出电压有效值 流过晶闸管的电流平均值和有效值 2.2.3 反电动势负载 b) i d O E u d wt I d O wt a qd 单相桥式全控整流电路接反电动势 电阻负载时的电路及波形 2.2.3 反电动势负载 在|u2|E时，才有晶闸管承受正电压 ，有导通的可能。 导通之ud=u2， ，直至 |u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断 ，此后ud=E 。 2.2.3 反电动势负载 与电阻负载时相比，晶闸管提前了电与电阻负载时相比，晶闸管提前了电 角度角度 停止导电，停止导电， 称为停止导电角称为停止导电角 ， 在在a a 角相同时，整流输出电压比电阻角相同时，
9、整流输出电压比电阻 负载时大。负载时大。 2.2.3 反电动势负载 当当 30 时（如时（如 a a =60=60 时的波形如上时的波形如上图图所示）。所示）。 u u 2 2过零时，过零时，VT1VT1不关断，直到不关断，直到VT2VT2的脉冲的脉冲 到来，才换流，到来，才换流， u u d d波形中出现负的部分。波形中出现负的部分。 i i d d波形有一定的脉动，但为简化分析及波形有一定的脉动，但为简化分析及 定量计算，可将定量计算，可将 i i d d近似为一条水平线。近似为一条水平线。 阻感负载时的移相范围为阻感负载时的移相范围为9090 。 2.4.2 电感性负载 整流输出电压平均
10、值为（移相范围090） 负载电流平均值为 整流变压器二次侧绕组和晶闸管电流有效值为 2.4.2 电感性负载 为了避免整流输出 电压波形出现负值 ，可在大电感负载 两端并接续流二极 管D，以提高输出平 均电压值，改善负 载电流的平稳性， 同时扩大移相范围 。 2.4.2 电感性负载 时该电路的整流输出电压、电流平均值为 晶闸管电流平均值、有效值和最大正反向峰值电压分别 为 续流二极管的电流平均值、有效值和最大反向峰值电压 分别为 2.4.3 含反电动势的大电感负载 为了使电枢电流波形连 续平直，在电枢回路中串入 电感量足够大的平波电抗器 ，就是含反电动势的大电感 负载。 2.4.4 共阳极三相半
11、波可控整流电路 三相半波整流电路晶 闸管的接法有两种形 式：一种是三个晶闸 管的阴极连在一起， 如以上讨论过的线路 ，称为共阴极组接法 。另一种是三个晶闸 管的阳极连在一起， 而三个阴极分别接到 三相交流电源上，称 为共阳极组接法。 2.4.5 共阴极、共阳极三相半波可控整流电路 它是由两个三相半波整流 电路发展而来的，如图所 示，其中一组三相半波整 流电路为共阴极连接，一 组为共阳极连接。 2.5 三相全控桥式整流电路 上面介绍的共阴极、共阳极三相半波 可控整流电路，当二者的参数完全相 同，控制角也相同时，公共线无电流 ，若将公共线去掉、负载合并，则成 为三相全控桥式整流电路。 2.5.1
12、电阻性负载 共阴极组阴 极连接在一起的 3个晶闸管（VT1 ，VT3，VT5） 共阳极组阳 极连接在一起的 3个晶闸管（VT4 ，VT6，VT2） 导通顺序： VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6 三相桥式全控整流电路原理图 2.5.1 电阻性负载 时 段IIIIIIIVVVI 共阴极组中导通 的晶闸管 VT1VT1VT3VT3VT5VT5 共阳极组中导通 的晶闸管 VT6VT2VT2VT4VT4VT6 整流输出电压udua-ub =uab ua-uc =uac ub-uc =ubc ub-ua =uba uc-ua =uca uc-ub =ucb 晶闸管及输出整流电压的情况如下表所示
13、2.5.1 电阻性负载 ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样， 故该电路为6脉波整流电路。 需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发（常用） 晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶 闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。 2.5.1 电阻性负载 三相桥式全控整流电路 阻性负载 时的波形 2.5.1 电阻性负载 三相桥式全控整流电路 阻性负载 时的波形 2.5.1 电阻性负载 三相桥式全控整流电路 阻性负载 时的波形 2.5.1 电阻性负载 电流连续时( )，整流输出电压平均值为 电流断续时( )，整流输出电压平均值为 负载电流平均值为 2.5
14、.1 电阻性负载 当 时，变压器二次侧绕组电流有效值为 当 时，变压器二次侧绕组电流有效值为 流过晶闸管的电流平均值 流过晶闸管的电流有效值 2.5.2 电感性负载 三相桥式全控整 流电路带电感性 负载 时的 波形 2.5.2 电感性负载 三相桥式全控整 流电路带电感性 负载 时的 波形 2.5.2 电感性负载 三相桥式全控整 流电路带电感性 负载 时的 波形 2.5.2 电感性负载 a60时（a =0，a =30 ） ud波形连续，工作情况与带电阻负载时 十分相似。 各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形 区别在于：得到的负载电流id波形不同 。 当电感足够大的时候，
15、 id的波形可近 似为一条水平线。 2.5.2 电感性负载 a 60时（ a =90） 阻感负载时的工作情况与电阻负载时不 同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分 。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。 带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移 相范围为90 。 2.5.2 电感性负载 整流输出电压平均值为 负载电流平均值为 二次侧绕组电流有效值为 流过晶闸管的电流有效值和平均值分别为 2.6 三相半控桥式整流电路 在要求不高的整流装置或不可 逆的直流电动机调速系统中，可采用 三相半控桥式整流电路。 将三相全控桥式整流电路中共 阳极接法的三只晶闸管用整流二极管 代替，即成为简单、经济的三相半控 桥式整流电路。 2.6 三相半控桥式整流电路 三相桥式半控整流电路 2.6 三相半控桥式整流电路 三相桥式半控整流电路如上图所示， 其电路工作特点是共阴极组晶闸管必 须触发才能换流，而共阳极组二极管 总是在自然换相点换流。所以，一周 期中仍然换流六次，三次为自然换流 ，其余三次为触发换流。 2.6.1 电阻性负载 三相桥式半控整流 电路阻性负载 时的波形 2.6.1 电阻性负载 三相桥式半控整流 电路阻性负载 时的波形 2
