第3章整流电路part1.ppt

电力电子技术第3章 整流电路第3章 整流电路3.1 单相可控整流电路3.2三相可控整流电路3.3 变压器漏感对整流电路的影响3.4 电容滤波的不可控整流电路3.5 整流电路的谐波和功率因数3.6大功率可控整流电路3.7整流电路的有源逆变工作状态3.8整流电路相位控制的实现1电力电子技术第3章 整流电路内容及要求1）了解整流电路的类型、性能指标2）掌握常用的单相、三相相控整流电路的工作原理、波形分析及基本电量与参数的计算方法不控整流是基础（使用二极管）相控整流是主要内容（使用晶闸管） 单相桥式和三相桥式相控整流电路是重点 三相半波整流电路是其他三相整流电路的基本单元 相控有源逆变是相控整流的自然延伸第3章 整流电路2电力电子技术第3章 整流电路内容及要求3）掌握不同性质负载对整流电路工作的影响、变压器漏抗对整流电路的影响4）掌握有源逆变的工作原理、波形分析及基本电量的计算方法；5）理解有源逆变的条件和有源逆变失败的原因第3章 整流电路3电力电子技术第3章 整流电路电力电子技术第3章 整流电路可控整流电路的主要形式有:单相可控整流电路三相可控整流电路单相半波可控整流电路单相全波可控整流电路单相桥式可控整流电路单相桥式全控整流电路单相桥式半控整流电路三相半波可控整流电路三相桥式可控整流电路三相全控桥式整流电路三相半控桥式整流电路负载的性质主要有:1)电阻性负载；2)电感性负载；3)反电动势负载。

5电力电子技术第3章 整流电路整流器最基本的性能指标（用以科学评价整流电路的性能）用输出电压效值V及平均值Vd表示VH ：输出电压中交流谐波分量的有效值(又称纹波电压) VH与直流平均值Vd之比值，可表示为：因此1.电压谐波系数或纹波系数RF(Ripple Factor): 6电力电子技术第3章 整流电路3.输入电流总畸变率THD（Total Harmonic Distortion）： 输入电流中除基波外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比 2.电压脉动系数Sn： 输出电压中第n次谐波幅值Vnm与直流平均值Vd之比 Sn=Vnm/Vd 7电力电子技术第3章 整流电路4. 输入功率因数PF(Power Factor)交流电源输输入有功功率平均值PAC与其视在功率S之比 即：PF等于基波电流数值因数（基波因数） 乘基波功率因数 （基波位移因数DPF：Displacement Factor）可得到基波因数8电力电子技术第3章 整流电路3.1 单相可控整流电路3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路 3.1.3单相全波可控整流电路 3.1.4单相桥式半控整流电路9电力电子技术第3章 整流电路3.1.1 单相半波可控整流电路图3-1 单相半波可控整流电路及波形1）带电阻负载的工作情况电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。

wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00 单相半波可控整流电路(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)10电力电子技术第3章 整流电路名词术语和概念 单拍电路：指变压器副边在工作过程中只流过一个方向的电流，此时变压器有直流磁化现象； 双拍电路：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流； “半波”整流：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称之 触发延迟角 ：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,用表示,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，用表示在半波电路中， 移相:改变触发脉冲出现的时刻, 即改变控制角“的大小，称为移相改变控制角的大小，使输出整流电压平均值发生变化称为移相控制11电力电子技术第3章 整流电路名词术语和概念 的移相范围：指触发角可以变化的角度范围在不同的电路中有不同的角度范围如在单相半波电路中， 的移相角度范围是0 相控方式：这种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。

同步:使触发脉冲与可控整流电路的电源电压之间保持频率和相位的协调关系称为同步使触发脉冲与电源电压保持同步是电路正常工作必不可少的条件 换流:在可控整流电路中，从一路晶闸管导通变换为另一路晶闸管导通的过程或电流从一条支路转移到另一条支路的过程称为换流，也称换相12电力电子技术第3章 整流电路（1）直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id基本数量关系 直流输出电压平均值Ud:wwwwt0wt1p2ptttu2uguduVTaq000说明： a00时，Ud=0.45U2 a1800时，Ud=0 VT的a 移相范围为180 直流输出电流平均值Id:13电力电子技术第3章 整流电路（2）输出电压有效值U与输出电流有效值I 输出电压有效值U: 输出电流有效值I:14电力电子技术第3章 整流电路（3）晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流器中，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，即：15电力电子技术第3章 整流电路（4）功率因数cos 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式中P变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R S变压器二次侧视在功率，S=U2I2 （5）晶闸管承受的最大正反向电压Um晶闸管承受的最大正反向电压Um是相电压峰值。

16电力电子技术第3章 整流电路3.1.1 单相半波可控整流电路2) 带阻感负载的工作情况 图3-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形阻感负载的特点：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讨论负载阻抗角j、触发角a 、晶闸管导通角的关系wttwwtwtwu20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+TVTRa)u1u2uVTudidL考虑一种极端情况： 如果为大电感负载，则ud中的负面积接近正面积，输出的直流平均电压Ud0，则id也很小，这样的电路无实际用途所以，实际的大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管17电力电子技术第3章 整流电路续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDRa)图3-4 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形 当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，VT承受反压关断L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流18电力电子技术第3章 整流电路 （1）输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id输出电压平均值Ud输出电流平均值Id数量关系(id近似恒为Id）u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDR19电力电子技术第3章 整流电路（2）晶闸管的电流平均值IdVT与晶闸管的电流有效值IVT 晶闸管的电流平均值IdVT 晶闸管的电流有效值IVTu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDR20电力电子技术第3章 整流电路 （3）续流二极管的电流平均值IdVDR与续流二极管的电流有效值IVDR （4）晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压 晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为电源电压的峰值。

u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+ab)c)d)e)f)g)iVDR21电力电子技术第3章 整流电路3.1.1 单相半波可控整流电路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为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量 实际上很少应用此种电路；分析该电路的主要目的在于利用其简单易学的特点，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22电力电子技术第3章 整流电路3.1.2 单相桥式全控整流电路1) 带电阻负载的工作情况a)电路结构单相桥式全控整流电路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即上面为1、3，下面为2、4请同学们注意VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通 VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通触发脉冲每隔180发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT323电力电子技术第3章 整流电路3.1.2 单相桥式全控整流电路1) 带电阻负载的工作情况a)u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4图3-5 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过零时关断单相桥式全控整流电路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)24电力电子技术第3章 整流电路（1）输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id 输出电压平均值Ud为数量关系pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4 输出电流平均值Id为a 角的移相范围为18025电力电子技术第3章 整流电路（2）输出电压有效值U（3）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2 输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2相同为pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,426电力电子技术第3章 整流电路（4）晶闸管的电流平均值IdVT与晶闸管电流有效值IVT （5） 功率因数cos显然功率因数与相关，=0时，cos=1pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4晶闸管承受的最大正反向电压均为 27电力电子技术第3章 整流电路3.1.2 单相桥式全控整流电路2）带阻感负载的工作情况u2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4图3-6 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，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28电力电子技术第3章 整流电路（1）输出电压平均值Ud（2）输出电流平均值Id和变压器副边电流I2数量关系2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4晶闸管移相范围为90晶闸管导通角与a无关，均为180晶闸管承受的最大正反向电压均为 29电力电子技术第3章 整流电路（3）晶闸管的电流平均值IdVT 由于晶闸管轮流导电，所以流过每个晶闸管的平均电流只有负载上平均电流的一半 （4）晶闸管的电流有效值IVT 与通态平均电流 IVT(AV)2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,430电力电子技术第3章 整流电路3.1.2 单相桥式全控整流电路3） 带反电动势负载时的工作情况图3-7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在|u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。

在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大导通之后， ud=u2，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，。