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1、March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-1,第二章 相控整流电路,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-2,要求及重点,理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整流电路的电路结构、工作原理、波形分析、电气性能、分析方法和参数计算。 重点：波形分析和基本电量计算的方法。 难点：不同负载对工况的影响和整流器交流侧电抗对整流电路的影响,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-3,整流电路的分类,不可控整流电路 直流整流电压和交流电源电压的比固定 全控整流电路 直流整流电压的平均值和极性可调 半控整流电路 负载电压平均值可调、极性不能改变,March
2、3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-4,可控整流电路的分类,按电路结构分类 桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 按输出电压脉波数分类 单脉波电路 双脉波电路 三脉波电路 多脉波电路,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-5,可控整流电路的分类（续）,按控制方式分类 相控式电路 斩控式电路 按组成器件分类 全控型电路 半控型电路,按工作范围分类 单象限电路 多象限电路 按电网相数分类 单相电路 三相电路 多相电路,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-6,可控整流电路的一般结构,整流电路在应用中，应满足的基本技术要求
3、 整流电路的理想条件： 理想器件 理想电源,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-7,整流电路的分析方法,波形分析法： 根据电源电压 u2 和控制角 以及负载性质，作出负载电压 ud 、负载电流 id 、和整流元件的电压、电流波形图，从而导出基本电量的计算公式及数量关系。 具体步骤： 1、绘出主电路原理图，标出各电量和元件序号； 2、画出相（线）电压波形图，确定自然换相点；,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-8,整流电路的分析方法（续）,3、根据控制角 在相应位置上绘出触发脉冲，并 标明相应序号； 4、根据可控整流电路的工作原理，绘出负载电压 ud、负载
4、电流 id 、SCR电流 iT 等波形； 5、根据波形图，导出基本电量的计算式； 6、对整流电路进行综合评价。例如：电路的优、 缺点；电路的可控移相范围；负载电流是否连 续；整流元件承受的最大正、反向电压值；整 流电压 ud 的纹波系数 w 和脉动系数 m 等。,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-9,整流电路的基本概念,控制角 从晶闸管开始承受正向电压到被触发导通这一角度。 导通角 晶闸管在一个周期内导通的电角度。 移相 改变控制角的大小，即改变触发脉冲出现的相位。 移相控制,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-10,整流电路的基本概念（续）,移相范围
5、 控制角的允许调节范围。 同步 触发脉冲信号和晶闸管电压（即电源电压）在频率和相位上的协调配合关系。 自然换相点 当电路中的可控元件全部由不可控元件代替时，各元件的导电转换点。,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-11,单相半波可控整流电路,工作原理 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-12,单相半波整流电路的基本电量,直流平均电压 Ud 与控制角 的关系: Ud = f () 直流平均电流 Id 与 的关系: I d = f () 负载两端的电压有效值U与的关系： U = f (),March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-13
6、,单相半波整流电路的基本电量（续）,副边绕组电流有效值 I2 与 的关系：I d = f () 流过SCR的电流有效值 IT 和平均值 IdT SCR承受的最大正向电压UDM和最大反向电压URM,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-14,单相半波整流电路的基本电量（续）,电路的功率因数 cos 与 的关系 P-有效输出功率 S-次级视在功率,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-15,单相半波整流电路的基本电量（续）,整流电压的纹波系数 w（ = 0 ） 整流电压的脉动系数 m（ = 0 ）,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-16,单
7、相半波整流电路的特点,结构简单 单脉波电路 电压脉动率高 变压器利用率低 变压器存在直流磁化问题,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-17,单相全控桥式整流电路（R负载）,工作原理 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-18,单相全控桥式电路（R负载）电量计算,输出平均电压 Ud 移相范围 0 180 输出平均电流 Id SCR平均电流 IdT = Id / 2,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-19,负载电压有效值 U 变压器副边绕组电流有效值 I2 流过晶闸管的电流有效值 功率因数 cos,March 3, 2000,北
8、方交通大学电气工程系,2-20,课堂思考（一）,试分析下面电路的输出电压波形：,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-21,单相全控桥式整流电路（L负载）,工作原理 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-22,单相全控桥式电路（L）电量计算,输出平均电压 Ud 移相范围 0 90 输出平均电流 Id,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-23,单相全控桥式电路（L）电量计算（续）,SCR平均电流 IdT = Id / 2 流过晶闸管的电流有效值 IT 变压器副边绕组电流有效值 I 2,March 3, 2000,北方交通大学电气工
9、程系,2-24,电流断续时特性分析,负载电流断续时整流电压、电流波形 电流断续时、的关系： 越大， 越小 越大， 越大,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-25,单相全控桥式整流电路（反电势负载）,工作原理 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-26,单相全控桥式电路（E）电量计算,最小起始导电角 时 时,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-27,单相全控桥式整流电路（R、L、E）,工作原理 波形分析 电量计算 和电感型负载相同,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-28,单相桥式半控整流电路（L）,工作原理
10、 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-29,单相桥式半控整流（L）电量计算,Ud 、Id、 U 计算公式与全控桥（R）一样 流过变压器副边绕组的电流有效值 I2 流过SCR和整流管的电流平均值和有效值,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-30,失 控 现 象 分 析,产生原因 突然将触发脉冲切断 将 角增大到 180 实质： 对晶闸管的工作失去控制作用 避免方法： 加续流二极管,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-31,失 控 现 象 分 析（续）,工作原理 波形分析,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-
11、32,失 控 现 象 分 析（续）,其它形式的单相桥式半控电路,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-33,反电势负载单相半控桥式整流电路,波形分析 （ b）电流连续时的电压电流波形 （ c）电流断续时的电压电流波形,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-34,单相整流电路的优、缺点,优点： 结构简单 对触发电路的要求较低 缺点： 输出直流电压脉动大 易造成电网负载不平衡,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-35,三相半波可控整流电路（R负载）,工作原理 波形分析（0）,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-36,三相半
12、波可控整流（R）（续）,30的工作情况 此时负载电流 处于连续和断 续的临界状态。,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-37,三相半波可控整流（R）（续）, 30的工作情况 移相范围为150 触发失败的原因 触发脉冲在自然换 相点之前且很窄 角过小 解决措施 限制 min,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-38,三相半波可控整流（R）电量计算,0 30 30 150 ,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-39,三相半波可控整流电路（L负载）,工作原理 波形分析（ 30）,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-40,
13、三相半波可控整流（L）电量计算,整流电压 Ud 整流电流 Id 变压器的相电流 I2 ，SCR的电流有效值 IT,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-41,三相半波可控整流（L）电量计算,变压器副边容量 S2 = 3U2I2 = 1.48 Pd 变压器原边容量 S2 = 3U1I1 = 3U2I1 = 1.21 Pd (假设W1=W2） 变压器容量,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-42,三相半波可控整流电路的优、缺点,优点： 输出电压脉动小 输出功率大 三相负载平衡 缺点 变压器利用率低 容易出现直流磁化现象 零线上通过较大的负载电流,March 3
14、, 2000,北方交通大学电气工程系,2-43,三相桥式全控整流电路,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-44,三相桥式全控整流电路（续）,结构： 由两个（一个为共阴极，一个为共阳极） 三相半波整流电路组成。 优点： 变压器绕组无直流磁势； 变压器绕组正负半周都工作，效率高。,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-45,三相桥式全控整流电路的触发要求,本组内SCR每隔 120换流一次； 共阴极与共阳极组的换流点相隔 60 。 SCR的导通顺序： (6-1) (1-2) (2-3) (3-4) (4-5) (5-6) 自然换相点为相电压（或线电压）的交点。
15、必须使用双窄脉冲或宽脉冲（见下页）。,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-46,三相桥式全控整流的触发要求（续）,（a）变压器副边 三相电压波形 （b）宽脉冲触发 （c）双窄脉冲触发,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-47,三相桥式全控整流电路（L）,工作原理 波形分析（ = 0）,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-48,三相桥式全控整流电路（L）（续）, = 30 = 60,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-49,三相桥式全控整流电路（L）（续）, = 90 = 120,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-50,三相桥式全控整流（L）电量计算,整流电压 Ud 变压器的相电流 I2,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-51,三相桥式全控整流电路（R）,工作原理 波形分析 （a） = 60 （b） 60 120 ,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-52,三相桥式全控整流（R）电量计算,整流电压 Ud 0 60 60 120 ,March 3, 2000,北方交通大学电气工程系,2-53,三相桥式半控整流电路,工作原理 由一个三相半 波不控整流电 路与一个三相 半波可控整流 电路串联而成,March 3, 2000,
