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,,第二章整流电路（Rectifier）,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。难点不同负载对工作情况的影响,2.1单相半波可控整流电路.电阻负载,工作原理波形分析,电阻负载,几个概念的解释Ud为脉动直流，波形只在U2正半周内出现，故称“半波”整流。采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路。Ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波整流电路。,该电路中的移相范围为180。可见调节角即可控制直流电压平均值Ud的大小。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。,相控方式,2.带阻感负载（LR）的工作情况,注意电感对电流变化有抗拒作用，电感器件中的电流是不能突变的。（这是分析感性负载的出发点）,2.1.1单相半波可控整流电路,图22带阻思负载的单相半波可控整流电路波形,由于电感的存在,输出电压波形出现负的部分.,,基本数量关系,,移相范围,,当φ较大时，L储能越多,θ越大，Ud的负的部分越接近正的部分，其平均值越接近于零，输出电流平均值也越小。为解决这一矛盾，在负载两端并联一个二极管。,带续流二极管时的工作状态,当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断，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。,,,若L足够大，LR,即负载为电感负载，在VT关断期间，VDR可持续导通，使id连续，且id波形接近一条水平线。在一周期内VT导通角VDR的导通角为。,,,,1.当电感量小，正半周储能小，则负半周维持能力小，电流出现断续情况。2.当电感量大，正半周储能多，负半周维持续流二极管导通能力大，电流连续脉动。3.时。电流的脉动分量很小，电流波形近似于一条平行于横轴直线。晶闸管导通角,单相半波整流带续流二极管时的工作状态,2.1.1单相半波可控整流电路,数量关系若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有,（2-6）,（2-5）,（2-7）,（2-8）,带续流二极管时的工作状态,小结单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,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。,2.1.2单相桥式全控整流电路,1.1．带电阻负载的工作情况,a全波整流b无直流磁化问题c小容量的SCR整流装置中常见，但在实际应用时，取，这是为了保证电网在一定范围内波动时，输出能保证,,,,共阴,共阳,1.单相全控桥式整流电路（R负载）,工作原理波形分析,正向阻断时，T1和T4串联分压,基本数据分析,,2-9,,,0时,,,,,时,,,,,,,输出电流平均值,,晶闸管的电流平均值,晶闸管的电流有效值,输出电流有效值,（补）例2.2,单相全控桥式整流电路,阻性负载，要求输出直流电压可调，负载平均电流恒定为20A,晶闸管最小触发角限制为，计算变压器二次侧电压，电流值，估计其容量以及晶闸管导通角的变化范围并选择晶闸管。,,1已知,2在整个可调范围内,恒为20A,考虑严重情况,即在时,电路仍然输出20A电流,据此可求出最大触发角,因此,晶闸管导通角的变化范围为,解,当一定时,越大,所需I2越大,时有,因此,变压器二次侧绕组的电流为,3估计变压器容量,晶闸管承受的最大反向电压为若考虑2倍裕量为338V,则可选取型号为KP50-5的晶闸管,其通态平均电流为50A,正向重复峰值电压为五级500V.,4选择晶闸管,考虑2倍裕量时晶闸管额定电流,2.带阻感负载的工作情况,工作原理波形分析,2.1.2单相全控桥带阻感负载时电路及波形,返回,基本数量关系,,,,角的移相范围为.,晶闸管承受的最大正反向电压均为。晶闸管导通角与无关，均为180。电流平均值和有效值分别为,3、单相全控桥式整流电路（反电势负载）,工作原理波形分析,只有在时，晶闸管才有导通的可能。,图2-7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,返回,只有在时，晶闸管才有导通的可能。,2.1.3单相全波可控整流电路,返回,适用于低输出电压场合,,,,1、带电阻负载,2.1.3,带阻感负载,2.1.4单相桥式半控整流电路,1.阻性负载的工作情况与全控时相同。,2.感性负载感性负载与阻性负载时输出电压Ud波形完全相同.而晶闸管的电流在一周内各占一半,其换流时刻由门极触发脉冲决定;而二极管VD2,VD4的导通与关断仅由电源电压决定,在换流.各元件导通均为180.电源0,区间内停止对负载供电.,单相桥式半控整流电路.电阻负载,返回,单相桥式半控整流电路（LR负载）,工作原理波形分析,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,失控现象分析（2）,工作原理波形分析使负载电路通过D3续流,而不再经过T1,D2或T2,D1,这样可使晶闸管恢复阻断能力。,,图2-11单相桥式半控整流电路的另一接法,例2.3,有一大电感负载采用单相半控桥有续流二极管的整流电路,负载电阻,电源电压,晶闸管触发角,求流过晶闸管、二极管的电流平均值.,,解,整流输出电压的平均值同全桥,负载电流平均值,1）流过晶闸管和整流二极管的电流平均值为,2流过晶闸管和整流二极管的电流有效值为,3）流过续流二极管的电流平均值和有效值分别为,本单元小结,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,单相桥式整流电路的优、缺点,2.2三相可控整流电路,交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。基础是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广。,1.电阻负载,主电路如图所示,为得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流人电网。三个晶闸管分别接入三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。导通后,负载电压为相电压,截止时,晶闸管承受反向电压为线电压.自然换相点,2.2.2三相半波可控整流电路,一次侧接成三角形,共阴极组阴极连接在一起,二次侧接成星形,2.2.2三相半波可控整流（R）（1）,＝30的工作情况此时负载电流处于连续和断续的临界状态。,如果＞30。例如＝60时，整流电压的波形如图，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断。此时下一相晶闸管虽承受正电压，但它的触发脉冲还未到，不会导通，因此输出电压电流均为零，直到触发脉冲出现为止。这种情况下，负载电流断续，各晶闸管导通角为90.若角继续增大，整流电压将越来越小，＝150时，整流输出电压为零。电阻负载时角的移相范围为150。,负载电流断续,2.2.2三相半波可控整流（R）（续2）,基本数量关系R,1、整流电流平均值,,,时，电流连续，有,时，电流断续，有,2、负载电流平均值3、晶闸管承受的最大反向电压,4、最大正向电压,2、阻感负载（L很大）,1）时，整流电压波形同电阻负载。,,α30波形,2）、时，例如的波形如图.,2、阻感负载（L很大）续1,,负载电流连续,当U2过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VTl继续导通，直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VTl施加反压使其关断。这种情况下ud波形中出现负的部分，如到＝90时，ud波形中正负面积相等，ud的平均值为零。可见阻感负载时的移相范围为90。,负载电压出现负的部分,续2,3基本数量关系,a）、电流连续，整流电压平均值,b）、变压器二次电流即晶闸管电流有效值,c）、由此可得晶闸管的额定电流为,d）、晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值,补例2.4,已知三相半波可控整流电路带大电感负载,,整流器二次侧绕组电压,求不接续流二极管时的值,并选择晶闸管元件.,输出波形,解,不接续流二极管时，大电感负载下,流过晶闸管电流有效值,考虑2倍裕量，晶闸管定额电流为,考虑2倍裕量，晶闸管定额电压为,可选型号为KP50-10的晶闸管。,单元小结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,三相桥式全控整流电路,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。,2.2.2三相桥式全控整流电路,目前在各种整流电路中，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路，其原理如图，习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管VTl、VT3、VT5称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管VT4、VT6、VT2称为共阳极组。按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1VT2VT3一VT4一VT5一VT6。,图2-17三相桥式全控整流电路原理图,共阴极组,共阳极组,2.2.2三相桥式全控整流电路2,三相桥是应用最为广泛的整流电路,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）,图2-17三相桥式全控整流电路原理图,导通顺序VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6,一次侧为三角形联结,二次侧为星形联结,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6-11-22-33-44-55-6自然换相点为相电压（或线电压）的交点。必须使用双窄脉冲或宽脉冲（见下页）。,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,1.带电阻负载,时，各晶闸管均在自然换相点处换相，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。输出整流电压ud为这两个相电压相减，是线电压中最大的一个，因此输出整流电压ud波形为线电压在正半周期的包络线。,三相桥式全控整流电路的特点1,（2）对触发脉冲的要求按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。,（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同一相器件。,三相桥式全控整流电路的特点2,（3）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。（4）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）5）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。,续,当时，晶闸管从自然换相点向后移角开始换相。如时，晶闸管导通顺序不变，相位后移30，电压波形由三段组成。,移相范围120,波形如图,波形如图,2.阻感负载L很大,当时，ud波形连续，电路的工作情况与带电阻负载时十分相似，区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流id波形不同。当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。,α0,α30,续,当时，由于电感L的作用，电源电压过零后，晶闸管仍然导通，直到下一个晶闸管触发导通为止。这样，输出电压波形出现负的部分。,α60,当时，若电感L值足够大，ud中正负面积将基本相等，ud平均值近似为零。,α90,角移相范围为90。,正的部分,负的部分,3.定量分析,1）整流输出电压的平均值,电阻负载且,阻感负载或电阻负载时，,2）阻感负载时，变压器二次侧电流有效值,3）晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。,补充例2.5,三相桥式全控整流电路，阻感负载。已知U2100V，R5，L的值极大。当30时，计算输出Ud，Id，IVT，I2的值。并画出相电压ud1和ud2，管压uVT1和输出电压ud以及电流id，ia的波形。,解计算相应的数值如下,,,,,三相桥式全控整流电路小结,结构特点由两个（一个为共阴极，一个为共阳极）三相半波整流电路组成。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6-11-22-33-44-55-6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。,2.3变压器漏感对整流电路的影响,实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感LB表示，并将其折算到变压器二次侧,因此换相过程不能瞬间完成，而是会持续一段时间。,以三相半波为例分析考虑变压器漏感时的换相过程.换相过程持续的时间用电角度表示，称为换相重叠角.随其他参数变化的规律1Id越大则越大。2XB越大则越大。3当时,α越小则越大.,总的来说,变压器漏感的作用利限制短路电流，使电流变化相对缓和，对di/dt和du/dt值的限制有利。弊使电网波形畸变，加大干扰；使功率因数降低。,漏感对整流电路的影响为1出现换相重叠角,整流输出电压平均值降低.2整流电路的工作状态增多.,（续）,
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