单相桥式可控整流电路.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑单相桥式可控整流电路 1．电阻性负载 单相桥式整流电路带电阻负载时的原理性接线图如图1a)所示, 图中的4个开关器件都为晶闸管，属可控元件，故此电路称为单相桥式全控整流电路 a) b) 图1 单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 图1 b)为单相桥式全控整流电路带电阻性负载时各处的电压、电流波形可以看出，负载上在u2正、负两个半波内均有电流流过，使直流电压、电流的脉动程度比单相半波得到了改善，一周期内脉动两次（两个波头），脉动频率为工频的两倍由于桥式整流电路正负半波均能工作，使得变压器副边绕组在正、负半周内均有电流流过，直流电流平均值为零，因而变压器没有直流磁化问题，绕组及铁心利用率较高 单相桥式可控整流电路直流电压Ud为 (1) 可以看出，它是半波可控整流电路Ud的两倍当α＝0时，晶闸管全导通（θ＝π），相当二极管的不行控整流，Ud＝Ud0＝0.9U2，最大当α＝π时，晶闸管全关断（θ＝0），Ud＝0，最小，所以单相桥式可控整流电路带电阻负载时的移相范围为180° 输出直流电流平均值Id为 (2) 输出直流电流有效值，亦即变压器次级绕组电流有效值I2为 (3) VT1、VT4与VT2、VT3两对晶闸管在对应的时刻相互交替导通关断，因此流过晶闸管的直流平均电流IdT为输出直流电流平均值Id的一半 (4) 流过晶闸管的有效电流IT为 (5) 晶闸管承受的最大反向峰值电压为相电压峰值。

2．电感性负载 单相桥式全控整流电路带电感性负载时的原理性接线图如图2a)所示假设负载电感足够大（ωLdRd），电路已处于正常工作过程的稳定状态，则负载电流id连续、平直，大小为Id，如图2b）所示 a) b) 图2 单相桥式全控整流电路（电感性负载） 每只晶闸管的导通角θ＝π，晶闸管的电流波形为180°宽的矩形波两个半波电流以相反方向流经变压器次级绕组时，因波形对称，使变压器次级电流i2为180°宽，正、负半波对称的沟通电流这样，变压器次级绕组内电流无直流重量，也就不存在直流磁化问题由于电流连续下晶闸管对轮番导通，则晶闸管电压uT波形只有导通时的UT ≈ 0，以及关断时承受的沟通电压u2的局部波形，其外形随掌握角α而变 直流平均电压Ud为 (6) 可以看出，大电感负载下电流连续时，Ud为掌握角α的典型余弦函数当α＝0时，Ud＝Ud0＝0.9U2；当α＝π/2时，Ud＝0因而电感性负载下整流电路的移相范围为90° 无论掌握角α多大，输出电流波形因电感很大而呈一水平线，使直流电流平均值Id与有效值I2相等，这个有效值也就是变压器副边电流有效值 由于两对晶闸管轮番导通，一周期内各导通180°，故流过晶闸管的电流是幅值为Id的180°宽矩形波，从而可以求得其平均值为IdT = Id/2。

晶闸管电流有效值为IdT = Id/而晶闸管承受的最大正、反向电压均为相电压峰值 3．反电势负载 在工业生产中，经常遇到充电的蓄电池和正在运行中的直流电动机之类的负载它们本身具有肯定的直流电势，对于可控整流电路来说是一种反电势性质负载在分析带反电势负载可控整流电路时，必需充分留意晶闸管导通的条件，那就是只有当直流电压ud瞬时值大于负载电势Ｅ时，整流桥中晶闸管才承受正向阳压而可能被触发导通，电路才有直流电流id输出 a) b) 图3 单相桥式全控整流电路（电阻—反电势负载） 当电路负载为蓄电池、直流电机电枢绕组(忽视电感)时，可认为是电阻反电势负载，如图3a)所示的即为整流电路给蓄电池负载供电 由于电势E逆晶闸管单向导电方向施加在回路中，使得只有当变压器次级电压u2大于反电势E时晶闸管才有可能被触发导通，也才有直流电流id输出设变压器次级电压为 ，则u2自零上升至u2＝E的电角度δ可以求得为 (7) δ称之为停止导电角，它表征了在给定的反电势E、沟通电压有效值U2下，晶闸管元件可能导通的最早时刻(图3b) 当掌握角α＞δ时，u2＞E，晶闸管上承受正向阳极电压，能触发导通，导通后元件始终工作到u2＝E的ωt＝π－δ处为止。

可以看出，晶闸管导通的时间比电阻性负载时缩短了反电势E越大，导通角θ越小，负载电流处于不连续状态这样一来在输出同样平均电流Id条件下，所要求的电流峰值变大，因而有效值电流要比平均值电流大得多 当α＜δ时，虽触发脉冲在ωt＝α时刻施加到晶闸管门极上，但此时u2＜E，管子还承受反向阳极电压而不能导通始终要待到ωt＝δ时，u2＝E后，元件才开头承受正向阳极电压，具备导通条件为此要求触发脉冲具有足够的宽度，保证在ωt＝δ时脉冲尚未消逝，才能保证晶闸管牢靠地导通脉冲最小宽度必需大于（δ－α） 直流电动机串联平波电抗器后的原理性接线图如图4a)所示，此时属于电感—反电势负载状况其中Ld为包括平波电抗器及电机电枢线圈在内的线路总电感 图4 单相桥式全控整流电路（电感—反电势负载） 假设α＞δ时触发导通桥式全控整流电路中的一对晶闸管，受电感Ld的堵塞作用直流id从零开头渐渐增长又正由于电感的作用，当沟通电压u2小于电枢反电势E后，Ld上自感电势能关心维持晶闸管连续导通，甚至在u2为负值时也能使管子不关断，这是串接电感后电路工作的最大特点电路的电压、电流波形如图4b)所示 单相桥式全控整流电路具有整流波形好，变压器无直流磁化，绕组利用率高，整流电路功率因数高等优点。

另外它的Ud/U2=f(α)函数为余弦关系，斜率比其他单相可控整流陡，说明整流电路电压放大倍数大，掌握灵敏度高单相可控整流电路虽结构简洁、制造和调整简单，但电压纹波大、波形差，掌握滞后时间长从而快速性差特殊是对于三相电网而言仅为一相负载，影响了三相电源的平衡性因此，在负载容量较大（4kW以上）以及对整流电路性能指标有更高要求时，多采纳三相可控整流电路 第 1 页 共 1 页。