1、整流電路整流電路整流電路的分類整流電路的分類：l按組成的器件可分為不可控不可控、半控半控、全控全控三種。l按電路形式可分為半波，全波和橋式。l按交流輸入相數分為單相電路單相電路和多相電路。多相電路。4.1.1單相半波不可控整流電路v1.電阻負載Disu = U sintsmuoR電路圖；工作原理；輸出波形（電壓，電流）數量關系： 輸出電壓和電流的平均值和有效值v則整流輸出電壓平均值為：v輸出電流平均值為：v由有效值定義，輸出電壓和電流有效值為：mmTmUUdttUTU5 . 02sin12020.5mUIR 2000011sin0.318TTmmmUUUt dtUtdtUTT000.318mm

2、UUUIRRRv2.R-L負載電路圖；輸出波形（電壓，電流）二極管延遲導通的原因v二極管延遲導通的原因交流電源Us的負半周期中，可將Us看成一個上負下正的直流電源，同時電感L為了阻止回路中電流i的減小，會產生一個感應電勢VL，其方向為上負下正。此時加在VD兩端的電壓為VL-Us，在Us剛剛過零變負的一小段時間內Us的絕對值較小，則VD主要承受VL提供的正向電壓，所以VD繼續導通。隨著Us的慢慢變大，當Us的絕對值大于VL時VD就會承受方向電壓而關斷。3.R-C負載（略）4.1.2單相半波可控整流電路v1.電阻負載電路圖；工作原理；t輸出波形數量關系)cos1 (2(sin210mmVttdVV

3、）由有效值定義，整流輸出電壓、電流的有效值為： 整流輸出電流有效值與其平均值之比為波形系數：)22sin(12sin2122mmVttdVUcos1)22sin(00UUIIKf例1.某一電熱負載，要求直流電壓60V，電流30A，采用單相半波可控整流電路，直接由220V電網供電，計算晶閘管的導通角及電流有效值。 2cos145. 02UUdVUd60VU220221. 0122045. 0602coso78ooo10278180VUU4 .12322sin41223060ddIURAARUI7 .6124 .123v2.感性負載與續流二極管電路圖；工作原理；輸出波形ttttu20t12tug0

4、ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +使用續流二極管的原因續流二極管的工作原理：在電源電壓的正半周期，二極管截止，其工作情況與不接續流二極管時的情況相同當u u2 2過零變負時，VDR導通，u ud d為零，VT承受反壓關斷。L儲存的能量保證了電流i id d在L-R-VDR回路中流通，此過程通常稱為續流續流。使用續流二極管后的輸出波形：u2udiduVTiVTIdIdt1ttttttOOOOOO- +b)c)d)e)f)g)iVDRa)特點：I. 感性負載加上續流二極管后其輸出平均電壓Ud的波形與阻性負載相同；II. 由于負載電感較大，可把負載上的輸出電流Id近似的看成一個常數；

5、III.晶閘管與二極管的平均電流分別是ddVT2IIddVDRII2IV.晶閘管與二極管的有效電流分別是d2dVT2)(21ItdIId22dVD2)(21RItdII4.2.1單相橋式（單相全橋）不可控整流電路v1.電阻負載電路圖；工作原理 工作原理v單相全橋整流電路中，整流二極管分兩組輪流導通，對角二極管同時導通，同時截止；帶中心抽頭的全波整流電路中，兩個二極管輪流導通。 數量關系v輸出直流電壓平均值：mmmoVVtdtVV637. 02sin10單相全橋與單相全波（帶抽頭）的區別v2.R-L負載電路圖；輸出電壓波形輸出電壓波形是否有反向（二極管是否存在延遲導通的情況）？4.2.2單相橋式

6、可控整流電路v1.電阻負載電路圖；工作原理；工作原理與單相橋式不可控類似，只是單相橋式可控整流電路的輸出波形（阻性）（阻性）u( i)ttt000i2udidb)c)d)dduVT1,4數量關系)cos1 (0mUV)cos1 (RUIm2)cos(19 . 0)(sin2122UttdUUdv1.R-L負載電路圖；輸出波形與工作原理輸出波形與工作原理2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1,4OtOtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4假設負載電感很大，負載電流id連續且波形近似為一水平線。u2過零變負時，晶閘管VT1和VT4并不關斷。至tt= =+ +a 時刻，晶閘管VT2和

7、VT3得到控制脈沖，VT2和VT3兩管導通。VT2和VT3導通后，VT1和VT4承受反壓關斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉移到VT2和VT3上，此過程稱換相換相，亦稱換流換流。數量關系22sincos2mdmUUUtd t 2sin222122mmUttdUU帶反電動勢負載時的工作情況帶反電動勢負載時的工作情況b)idOEudtIdOtd在| |u u2 2|E E時，才有晶閘管承 受正電壓，有導通的可能。導通之后， ud=u2， ， 直至| |u u2 2|=|=E E，i id d即降至0使得 晶閘管關斷，此后ud=E 。REuidd與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度停止導電稱為停止導

8、電角，212sinUEd電流連電流連續續ub)idOEdtIdOtd電流斷續電流斷續單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續的臨界情況tOud0Eidtd = 負載為直流電動機時，如果出現電流斷續，則電動機 的機械特性將很軟 。為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側串聯一個平波電抗器。如果，觸發脈沖到來時，晶閘管因承受反向電壓而不能被觸發導通。例2.單相橋式全控整流電路，U2=100V，負載中R=20，L值極大，當=/6時，要求： 作出輸出平均電壓作出輸出平均電壓UdUd、平均電流、平均電流IdId和變壓器二次電流和變壓器二次電流I2I2的波形；的波形； 求整流輸出平均電壓、

9、電流，變壓器二次電流有效值；求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值；解：波形如圖2 2） 求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有求整流輸出平均電壓、電流，變壓器二次電流有效值；效值；)(97.7730cos1009 . 0cos9 . 02VUUd)(99.38297.77ARUIdd)(99.382AIId 單相全波可控整流電路單相全波可控整流電路及波形a)tb)udi1OOt2)cos(19 . 0)(sin2122UttdUUd例3. 整流電路如下圖所示，由一只晶閘管與一只整流二極管組成，已知U2=220 V，=45。求：畫出=45時Ud=的波形輸出直流電壓Ud21dddUU

10、U)(sin221)(sin22120221ttdUttdUUUUddd)cos3(222U解： 其中，Ud1為VT導通時的平均電壓值，Ud2為VD導通時的平均電壓值。 單相全波與單相全控橋的區別：v單相全波中變壓器結構較復雜，材料的消耗多。v單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應地，門極驅動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。v單相全波導電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個。單相橋式半控整流電路電路結構電路結構 單相全控橋中，每個導電回路中有2個晶閘管，1個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化整個電路。單相橋式半控整流電路的另一種接法相當于把左

11、圖中的VT3和VT4換為二極管VD3和VD4，這樣可以省去續流二極管VDR，續流由VD3和VD4來實現。單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形單相橋式半控整流電路的另一接法電阻負載電阻負載 半控電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同。u (i )ttt000i2udiddduVT1,42)cos(19 . 0)(sin2122UttdUUd例4.單相橋式半控整流電路，電阻性負載，畫出二極管VD2，VD4在一周內承受的電壓波形 分析：注意到二極管的特點，承受電壓為正即導通。因此，二極管承受的電壓不會出現正的部分。 單相半控橋帶單相半控橋帶阻感負載阻感負載的情況的情況在u2正半周，u2經VT1和V

12、D4向負載供電。 u2過零變負時，因電感作用電流不再流經變壓器二次繞組，而是由VT1和VD3續流。在u2負半周觸發角a時刻觸發VT2，VT2導通，u2經VT2和VD3向負載供電。u2過零變正時，VD4導通，VD3關斷。VT2和VD4續流，ud又為零。失控現象及解決辦法失控現象及解決辦法當a a 突然增大至180或觸發脈沖丟失時，會發生一個晶閘管持續導通而兩個二極管輪流導通的情況，這使u ud d成為正弦半波，其平均值保持恒定，稱為失控失控。為避免這種情況的發生，可在負載側并聯一個續流二極管，感應電勢經續流二極管續流，而不再經過VT1和VD3，這樣就可以使VT1恢復阻斷能力，Ob)2OudidI

13、dOOOOOi2IdIdIdIIdttttttt iVT1iVD4iVT2iVD3iVDR單相半控橋帶阻感負載的波形單相半控橋帶阻感負載的波形單相半控橋帶阻感負載的數量關系單相半控橋帶阻感負載的數量關系2)cos(19 . 0)(sin2122UttdUUd)cos1 (0mUVRUIddddVTItdIIS2)(212ddVItdIIDS02)(1dVIIT2dVIID輸出平均電流Ud（V0）為：輸出平均電流Id為：晶閘管和續流二極管的平均電流分別為：晶閘管和續流二極管的有效電流分別為：O2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdtttttttiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR例

14、5.某一電感負載要求直流電壓范圍是1560V，電壓最高時電流是10A，采用具有續流二極管的單相橋式半控電路，從220V電源經變壓器供電，考慮最小控制角min=25,計算電源有效值U2；負載電壓為60V和15V時晶閘管、續流二極管的電流有效值。解：=25時，Ud=60V VVUdU7025cos19 . 0602cos19 . 022AIdIVTS6 . 62AIdIVDS73. 3當Ud=15 V時cos=5238. 0129 . 02UUd=121AAIdIVTS15 . 23601211802AIdIVDS2 電路特點 4.3.2三相半波可控整流電路 變壓器二次側接成星形得到零線，而一次側

15、接成三角形避免3次諧波流入電網。 三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，其陰極連接在一起共陰極接法 。電阻負載電阻負載工作原理工作原理b)c)d)e)f)u2Riduaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt電阻負載電阻負載工作原理工作原理b)c)d)e)f)u2Riduaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt電阻負載電阻負載工作原理工作原理b)c)d)e)f)u2Riduaubuc =0Ot1t2t3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1ttttt電阻負載數量關系電阻負載數量關系/6=/6是負載是負載

16、電流連續和斷續的臨界點電流連續和斷續的臨界點/6=/3時，時，負載上的電壓負載上的電壓輸出波形斷續，輸出波形斷續，UdUd為：為：tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1)6cos(123)(sin236mmdVttdVU)6cos(12232U )6cos(1675. 0 電阻負載數量關系電阻負載數量關系/6tttt =60u2uaubucOOOOuGudiVT1阻感負載波形阻感負載波形三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及 =60時的波形特點：阻感負載，L值很大，i id d波形基本平直。a30時：整流電壓波形與電阻負載時相同。30時u2過零時，VT1不關斷，直到VT2的

17、脈沖到來，才換流，ud波形中出現負的部分。若增大，波形中負的部分將增多，直到=/2時，Ud波形中正負面積相等，Ud=0udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOtttcos323)(sin23656mmdVttdVU阻感負載帶續流二極管阻感負載帶續流二極管cos323)(sin23656mmdVttdVU三相半波可控整流電路，阻感負載時的電路及 =60時的波形 為了避免整流輸出電壓波形出現負值，可在大電感負載兩端并聯續流二極管，以提高輸出平均電壓值，改善負載電流的平穩性udiauaubucibiciduacOtOtOOtOOttt數量關系（與阻性一樣）/6時：)6cos(123)

18、(sin236mmdVttdVU晶閘管的平均電流IvtdTII360150例6.三相半波可控整流電路，U2=100V，帶電阻電感負載， R=5 ，L值極大，當=/3時，要求： 畫出Ud、Id和Ivt1的波形； 計算Ud、Id和Idvt。 例7. 三相半波可控整流電路，負載電感極大，電阻R=2 、U2=220V，當=/3，求出不接續流二極管和接續流二極管兩種電路結構下的負載平均電壓Ud、平均電流Id和流過晶閘管的平均電流Ivt。)(5 .5860cos10017. 1cos17. 12VUUd)(7 .1155 .58ARUIdd)(9 . 337 .113AIIddVT不接續流二極管時： )(

19、11760cos22017. 1cos17. 12VUUd)(5 .582117ARUIddd)(5 .195 .583131AIIdVT 接續流二極管時：6cos1675. 02UUd)(13536cos1220675. 0V)(5 .672135ARUIddd )(8 .165 .67360150360150AIIdT4.3.2 三相橋式全控整流電路共陰極組共陰極組陰極連接在一起的3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）共陽極組共陽極組陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）電路結構三相橋式可控整流電路帶電阻負載a=0時的波形u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubc

20、ubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1整流原理u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1整流原理分段分析a=0時的波形電流流向：aVT1 負載VT6 b此時負載R上的電壓是多大呢？整流原理等效分析由于此時電流從a點VT1 負載VT6 b點，其中a點電位為正，b點為負。也就是說負載上端電位為正，下端為負。找到負載中電勢為零的點O，將負載一分為二，同時由于三

21、相電源的中點O也是零電位，故將O與O用輔助線連接起來，這樣就得到了下面的等效電路圖。整流原理等效分析依據等效電路可以將電流流向做如下分解：a點VT1 負載VT6 b點a點VT1 R1O O點O點 O R2VT6 b點此時R1上的電壓Upo為a相的相電壓Ua，R2上的電壓Uoq為b相的相電壓，且是負的即Uoq=-Ub，所以整個負載上的電壓Upq= Upo+ Uoq=Ua+（-Ub）=Ua-Ub=Uab，此處Uab為線電壓這樣就可以把三相橋式全控看成兩個三相半波的疊加，上面的是共陰的三相半波，下面一個是共陽的三相半波相電壓與線電壓)120sin(2)120sin(2sin2222ocobatUUt

22、UUtUU)60cos(62obaabtUUUUu2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1整流原理分段分析u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1整流原理分段分析u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuau

23、cubt1OtOtOtOt = 0iVT1uVT1整流原理分段分析時 段IIIIIIIVVVI共陰極組中導通的晶閘管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共陽極組中導通的晶閘管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流輸出電壓udua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb晶閘管及輸出整流電壓的情況如下表所示（1）2管同時通形成供電回路，其中共陰極組和共陽極組各1，且不能為同1相器件。（2）對觸發脈沖的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的順序，相位依次差60。共陰極組V

24、T1VT1、VT3VT3、VT5VT5的脈沖依次差120，共陽極組VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2也依次差120。同一相的上下兩個橋臂，即VT1VT1與與VT4VT4，VT3VT3與與VT6VT6，VT5VT5與與VT2VT2，脈沖相差180。（3）u ud d一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。（4）需保證同時導通的2個晶閘管均有脈沖可采用兩種方法：一種是寬脈沖觸發 一種是雙脈沖觸發（常用） (5）晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電壓的關系也相同。三相橋式可控控整流電路帶電阻負載a= 30 時的波形ud1ud2 = 30iaOt

25、OtOtOtuduabuacuaubuct1uabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuVT1三相橋式可控整流電路帶電阻負載a= 60 時的波形 = 60ud1ud2uduacuacuabuabuacubcubaucaucbuabuacuaubucOtt1OtOtuVT1 三相橋式全控整流電路帶電阻負載a= 90 時的波形ud1ud2uduaubucuaubtOtOtOtOtOiaiduabuacubcubaucaucbuabuacubcubaiVT1帶電阻負載時三相橋式全控整流電路a角的移相范圍是120a a6060 時時u ud d波形

26、連續，工作情況與帶電阻負載時十分相似。 各晶閘管的通斷情況 輸出整流電壓u ud d波形 晶閘管承受的電壓波形阻感負載時的工作情況阻感負載時的工作情況主要包括a a 60 60 時時阻感負載時的工作情況與電阻負載時不同。 電阻負載時，u ud d波形不會出現負的部分。 阻感負載時，u ud d波形會出現負的部分。帶阻感負載時，三相橋式全控整流電路的a a角移相范圍為90 。區別在于：得到的負載電流i id d波形不同。 當電感足夠大的時候， i id d的波形可近似為一條水平線。定量分析定量分析當整流輸出電壓連續時（即帶阻感負載時，或帶電阻負載a a6060 時）的平均值為： 帶電阻負載且a

27、60時，整流電壓平均值為：輸出電流平均值為 ：I Id d= =U Ud d / /R Rcos34.2)(sin63123232dUttdUU)3cos(134.2)(sin63232dUttdUU接反電勢阻感負載時，在負載電流連續的情況下，電路工作情況與電感性負載時相似，電路中各處電壓、電流波形均相同。僅在計算I Id d時有所不同，接反電勢阻感負載時的I Id d為：REUIdd式中R和E分別為負載中的電阻值和反電動勢的值。例8. 三相橋式全控，直流電機負載。E=200v Rd=1，U2=220v，=30度。當1）電源漏感Lb=0 2）Lb=1mH時，分別求Ud，Id，。 例9. 三相半

28、波可控整流，大電感負載，Id=10A不變，U2=100V，=10度（換相重疊角），=60度。求：整流輸出電壓Ud？ u變壓器漏感對整流電路的影響：換相重疊現象現以三相半波為例，然后將其結論推廣。問題的提出：考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形udidtOtOgiciaibiciaIduaubuci ik k= =i ib b是逐漸增大的， 而i ia a= =I Id d- -i ik k是逐漸減小的。當ik k增大到等于I Id d時，i ia a=0=0，VT1關斷,換流過程結束。VT1換相至VT2的過程：因a a、b b兩相均有漏感，故i ia a、i ib b均不能突變。于是VT1和VT2同時導通，相當于將a、b兩相短路，在兩相組成的回路中產生環流i ik k。考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形udidtOtOgiciaibiciaIduaubuc換相重疊換相重疊角角換相過程持續的時間，用電角度表示。換相過程中，整流電壓u ud d為同時導通的兩個晶閘管所對應的兩個相電壓的平均值