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1、8.2.3 单相桥式全控整流电路电阻性负载图8.11 单相桥式全控整流电阻性负载 （a）电路图 （b）波形图直流输出电压的平均值为 （8.24）与式（8.15）相比较可以看出，此电路的输出是半波电路输出的两倍。当时，输出最大，；至时，输出最小，等于零。所以该电路的移相范围也是。直流输出电流的平均值为 （8.25）负载上得到的直流输出电压有效值和电流有效值分别为 （8.26） （8.27）它们都为半波时的倍。因为电路中两组晶闸管是轮流导通的，所以流过一只晶闸管的电流的平均值为直流输出电流平均值的一半，其有效值为直流输出电流的有效值的倍，即 （8.28）（8.29）将以上两式与式（8.19）、式（
2、8.20）比较，可以看出桥式全控整流电路中流过一只晶闸管的电流平均值和有效值与半波整流电路中晶闸管的电流平均值和有效值的表达式是一样的。由于负载在正负半波都有电流通过，变压器二次侧绕组中，两个半周期流过的电流方向相反且波形对称，因此，变压器二次侧电流的有效值与负载上得到的直流的有效值相等，即 （8.30）若不考虑变压器的损耗时，则要求变压器的容量为 （8.31）电感性负载图8.12（a）单相桥式全控整流电路带电感性负载时的电路。假设电感很大，输出电流连续，且电路已处于稳态。图8.12 单相桥式全控整流电感性负载 （a）电路图 （b）波形图 根据上述波形，可以得出计算直流输出电压平均值的关系式为
3、 （8.32）当时，输出最大，至时，输出最小，等于零。因此，的移相范围是。直流输出电流的平均值为 （8.33）流过晶闸管的电流的平均值和有效值分别为 （8.34）流过变压器二次侧绕组的电流有效值 （8.35）晶闸管可能承受的正反向峰值电压为 （8.36）?为了扩大移相范围，且去掉输出电压的负值，提高的值，也可以在负载两端并联续流二极管，如图8.13所示。接了续流二极管后，的移相范围可以扩大到。下面通过一个例题来说明全控桥电路接了续流二极管后的数量关系。图8.13 单相桥式全控整流有续流二极管的电感性负载电路 反电动势负载反电动势负载是指本身含有直流电动势E，且其方向对电路中的晶闸管而言是反向电
4、压的负载，电路如图8.14（a）所示。属于此类的负载有蓄电池、直流电动机等。与电阻性负载相比，晶闸管提前了电角度关断，称停止导电角。的计算公式为： （8.37）由图8.14（b）可见，在角相同时，反电动势负载时的整流输出电压比电阻性负载时大。而电流波形则由于晶闸管导电时间缩短，其导通角，且反电动势内阻R很小，所以呈现脉动的波形，底部变窄，如果要求一定的负载平均电流，就必须有较大的峰值电流，且电流波形为断续的。图8.14 单相桥式全控整流反电势负载 （a）电路图 （b）波形图 如果负载是直流电动机电枢，则在电流断续时电动机的机械特性就会变软。因为增大峰值电流，就要求较多地降低反电动势E，即转速n
5、降落较大，机械特性变软。另外，晶闸管导通角愈小，电流波形底部愈窄，电流峰值愈大，则电流有效值也愈大，对电源容量的要求也就越大。为了克服以上的缺点，常常在主回路直流输出侧串联一平波电抗器。利用电感平稳电流的作用来减少负载电流的脉动并延长晶闸管的导通时间。只要电感足够大，负载电流就会连续，直流输出电压和电流的波形与电感性负载时一样，如图8.12（b）所示。的计算公式也与电感负载时一样，但直流输电流则为 （8.38）为了保证电流连续，所需的回路的电感量可用下式计算 （8.39）式中：L为回路总电感，它包括平波电抗器电感、电枢电感以及变压器漏感等；是变压器二次侧电压有效值；是工频角速度；是给出的最小工
6、作电流的5%。8.2.4 单相桥式半控整流电路 在前一节的单相桥式全控整流电路中，由于每次都要同时触发两只晶闸管，因此线路较为复杂。它是用两只晶闸管来控制同一个导电回路，为了简化电路，实际上可以采用一只晶闸管来控制导电回路，另一只晶闸管用二极管来代替。可以把图8.13（a）中的晶闸管VT3和VT4换成二极管VD3和VD4，就形成了单相桥式半控整流电路，如图8.15（a）所示图8.15 单相桥式半控整流电阻性负载 （a）电路图 （b）波形图 图8.16是单相桥式半控整流电路的另一种形式，相当于把图8.15中的VT2和VD3互换了位置，其中两只晶闸管是串接的，两只二极管即可以分别与两只晶闸管配合做
7、整流管用，也可以串联起来做续流二极管使用。因此，此电路的优点是即使省去续流二极管，电路也不会有失控现象发生；但对二极管来说流过的电流将增大，且晶闸管不再是共阴极接法，故两只晶闸管的触发电路需要隔离。单相桥式半控整流电路除具备全控桥电路的脉动小、变压器利用率高、没有直流磁化现象等优点外，此电路还比全控桥电路少了两只晶闸管，因此电路比较简单、经济。但半控桥电路不能进行逆变，不能用于可逆运行的场合，所以它只在仅需整流的不可逆小容量场合广泛应用。图8.16 晶闸管串联的单相桥式整流电路 8.2.5 三相半波可控整流电路 共阴极三相半波可控整流电阻性负载电路共阴极接法的三相半波可控整流电路如图8.17所
8、示。这种电路的触发电路有公共端，即共阴极端，使用调试方便，故常常被采用。图8.17 共阴极三相半波电阻性负载可控整流电路 （a）电路图 （b）波形图 自然换相点1、3、5点是三相半波可控整流电路中晶闸管可以被触发导通的最早时刻，将其作为各晶闸管的控制角的起始点，即的点，因此在三相可控整流电路中，角的起始点不再是坐标原点，而是在距离相应的相电压原点的位置。要改变控制角，只能是在此位置沿时间轴向后移动触发脉冲。而且三相触发脉冲的间隔必须和三相电源相电压的相位差一致，即均为，其相序也要与三相交流电源的相序一致。若是在自然换相点1、3、5点所对应的时刻分别触发VT1、VT3和VT5，则输出电压波形和不
9、可控整流时是一样的，如图8.17（b）示，此时的值为最大，即。由图8.17（b）可以看出，在时，输出电压、电流的波形都是连续的。是临界状态，即前一相的晶闸管关断的时刻，恰好是下一个晶闸管导通的时刻，输出电压、电流都处于临界连续状态，波形如图8.18所示。时刻触发导通了晶闸管VT1，至时流过VT1的电流降为零，同时也给晶闸管VT3加上了触发脉冲，使VT3被触发导通，这样流过负载的电流刚好连续，输出电压的波形也是连续的，每只晶闸管仍是各导通图8.18 共阴极三相半波电阻性负载a=30时波形 若是，例如时，整流输出电压、负载电流的波形如图8.19所示。此时和波形是断续的。当导通的一相相电压过零变负时
10、，流过该相的晶闸管电流也降低为零，使原先导通的管子关断。但此时下一相的晶闸管虽然承受正的相电压，可它的触发脉冲还没有到，故不会导通。输出电压、电流均为零，即出现了电压、电流断续的情况。直到下一相触发脉冲来了为止。在这种情况下，各个晶闸管的导通角不再是，而是小于了。例如，时，各晶闸管的导通角是。值得注意的是，在输出电压断续的情况下，晶闸管所承受的电压除了上面提到的三部分外，还多了一种情况，就是当三只晶闸管都不导通时，每只晶闸管均承受各自的相电压。图8.19 共阴极三相半波电阻性负载a=60时波形 显然，当触发脉冲向后移至时，此时正好是相应的相电压的过零点，此后晶闸管将不再承受正向的相电压，因此无
11、法导通。因此，三相半波可控整流电路，在电阻性负载时，控制角的移相范围是。由于输出波形有连续和断续之分，所以在这两种情况下的各电量的计算也不尽相同，现分别讨论如下：（1）直流输出电压的平均值当时 （8.40）由式（3-3）可以看出，当时，最大，为。当时 （8.41）当时，最小，为。（2）直流输出电流的平均值由于是电阻性负载，不论电流连续与否其波形都与电压波形相似，都有 （8.42）（3）流过一只晶闸管的电流的平均值和有效值三相半波电路中三只晶闸管是轮流导通的，所以 （8.43）当电流连续即时，由图8.18可以看出，每只晶闸管轮流导通，因此可得（8.44）当电流断续即时，由图8.19可以看出，三只晶闸管仍是轮流导通，但导通角小于，因此（8.45）（4）晶闸管两端承受的最大的峰值电压由前面波形图中晶闸管所承受的电压波形可以看出，晶闸管承受的最大反向电压是变压器二次侧线电压的峰值，即 （8.46）而在电流断续时，晶闸管承受的是各自的相电压，故其承受的最大正向电压是相同的峰值为。共阴极三相半波可控整流电感性负载电路三相半波可控可控整流电路带电感性负载时电路形式如图8.20（a）所示。若负载中所含的电感分量足够大，则由于电感的平波作用会使负载电流的波形基本上是一水平的直线，如图8.20（b）、（
