第三章相控整流電路Feb,20041北京交通大學電氣工程學院3.1概述

3.1.1整流電路的分類不可控整流電路直流整流電壓和交流電源電壓的比固定全控整流電路直流整流電壓的平均值和極性可調半控整流電路負載電壓平均值可調、極性不能改變Feb,20042北京交通大學電氣工程學院可控整流電路的分類按電路結構分類橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路）零式電路（又稱半波電路或單拍電路）按輸出電壓脈波數分類單脈波電路雙脈波電路三脈波電路多脈波電路Feb,20043北京交通大學電氣工程學院3.1.2可控整流電路的一般結構整流電路在應用中，應滿足的基本技術要求整流電路的理想條件：理想器件理想電源Feb,20044北京交通大學電氣工程學院3.2單相橋式全控整流電路

3.2.1可控整流的基本概念工作原理波形分析Feb,20045北京交通大學電氣工程學院整流電路的基本概念自然換相點當電路中的可控元件全部由不可控元件代替時，各元件的導電轉換點。控制角從晶閘管開始承受正向電壓到被觸發導通這一角度。導通角晶閘管在一個周期內導通的電角度。Feb,20046北京交通大學電氣工程學院整流電路的基本概念（續）移相改變控制角的大小，即改變觸發脈沖出現的相位。移相控制移相范圍控制角的允許調節范圍。同步觸發脈沖信號和晶閘管電壓（即電源電壓）在頻率和相位上的協調配合關系。Feb,20047北京交通大學電氣工程學院3.2.2單相橋式全控整流電路一、電阻負載工作原理波形分析Feb,20048北京交通大學電氣工程學院單相全控橋電路（R負載）電量計算輸出平均電壓Ud移相范圍0o～180o輸出平均電流IdSCR平均電流IdT=

Id/2Feb,20049北京交通大學電氣工程學院負載電壓有效值U變壓器副邊繞組電流有效值I2流過晶閘管的電流有效值功率因數cos

Feb,200410北京交通大學電氣工程學院整流電路的分析方法波形分析法：根據電源電壓u2

和控制角以及負載性質，作出負載電壓ud、負載電流id、和整流元件的電壓、電流波形圖，從而導出基本電量的計算公式及數量關系。具體步驟：1、繪出主電路原理圖，標出各電量和元件序號；2、畫出相（線）電壓波形圖，確定自然換相點；Feb,200411北京交通大學電氣工程學院整流電路的分析方法（續）3、根據控制角在相應位置上繪出觸發脈沖，并

標明相應序號；4、根據可控整流電路的工作原理，繪出負載電壓

ud、負載電流id、SCR電流iT

等波形；5、根據波形圖，導出基本電量的計算式；6、對整流電路進行綜合評價。例如：電路的優、

缺點；電路的可控移相范圍；負載電流是否連

續；整流元件承受的最大正、反向電壓值；整

流電壓ud

的脈動程度等。Feb,200412北京交通大學電氣工程學院二、電感負載工作原理波形分析Feb,200413北京交通大學電氣工程學院單相全控橋電路（L負載）電量計算輸出平均電壓Ud移相范圍0o～90o輸出平均電流IdFeb,200414北京交通大學電氣工程學院單相全控橋電路（L負載）電量計算（續）SCR平均電流IdT=

Id/2流過晶閘管的電流有效值IT

變壓器副邊繞組電流有效值I2Feb,200415北京交通大學電氣工程學院電流斷續時特性分析負載電流斷續時整流電壓、電流波形電流斷續時、、的關系：越大，越小越大，越大Feb,200416北京交通大學電氣工程學院三、單相全控橋整流電路（反電勢負載）工作原理波形分析Feb,200417北京交通大學電氣工程學院

電量計算（反電勢負載）最小起始導電角>時<時Feb,200418北京交通大學電氣工程學院四、單相全控橋（R、L、E負載）工作原理波形分析電量計算和電感型負載相同Feb,200419北京交通大學電氣工程學院3.3單相橋式半控整流電路（L）工作原理波形分析Feb,200420北京交通大學電氣工程學院單相橋式半控整流（L）電量計算Ud

、Id、

U計算公式與全控橋（R）一樣流過變壓器副邊繞組的電流有效值I2流過SCR和整流管的電流平均值和有效值Feb,200421北京交通大學電氣工程學院

失控現象分析產生原因突然將觸發脈沖切斷將角增大到180o實質：對晶閘管的工作失去控制作用避免方法：加續流二極管Feb,200422北京交通大學電氣工程學院失控現象分析（續）工作原理波形分析Feb,200423北京交通大學電氣工程學院其它形式的單相橋式半控電路Feb,200424北京交通大學電氣工程學院反電勢負載單相半控橋式整流電路波形分析（b）電流連續時的電壓電流波形（c）電流斷續時的電壓電流波形Feb,200425北京交通大學電氣工程學院單相整流電路的優、缺點優點：結構簡單對觸發電路的要求較低缺點：輸出直流電壓脈動大易造成電網負載不平衡Feb,200426北京交通大學電氣工程學院3.4三相半波可控整流電路

一、R負載工作原理波形分析（＝0o）自然換相點Feb,200427北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流（R負載）（續）＝30o的工作情況此時負載電流

處于連續和斷

續的臨界狀態。Feb,200428北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流（R）（續）>30o的工作情況電壓電流波形斷續移相范圍為150oFeb,200429北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流（R）電量計算0o

30o30o

150oFeb,200430北京交通大學電氣工程學院二、三相半波可控整流電路（L負載）假設：L=，電流平直工作原理波形分析（30o）Feb,200431北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流（L）電量計算整流電壓Ud整流電流Id變壓器的相電流I2，SCR的電流有效值ITFeb,200432北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流（L）電量計算變壓器副邊容量S2=3U2I2=1.48Pd變壓器原邊容量S2=3U1I1=3U2I1=1.21Pd(假設W1=W2）變壓器容量

Feb,200433北京交通大學電氣工程學院三相半波可控整流電路的優、缺點優點：輸出電壓脈動小輸出功率大三相負載平衡缺點變壓器利用率低容易出現直流磁化現象零線上通過較大的負載電流Feb,200434北京交通大學電氣工程學院3.5三相橋式全控整流電路結構：共陰極半波加共陽極半波Feb,200435北京交通大學電氣工程學院一、三相橋式全控整流電路（L）工作原理波形分析（=0o）Feb,200436北京交通大學電氣工程學院結構：由兩個（一個為共陰極，一個為共陽極）

三相半波整流電路組成。優點：六脈波電路，輸出電壓脈動更小；變壓器繞組無直流磁勢；變壓器繞組正負半周都工作，效率高。Feb,200437北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流電路的觸發要求本組內SCR每隔120換流一次；

共陰極與共陽極組的換流點相隔60。SCR的導通順序：(6-1)(1-2)(2-3)(3-4)(4-5)(5-6)自然換相點為相電壓（或線電壓）的交點。必須使用雙窄脈沖或寬脈沖（見下頁）。Feb,200438北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流的觸發要求（續）（a）變壓器副邊

三相電壓波形（b）寬脈沖觸發（c）雙窄脈沖觸發Feb,200439北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流電路（L）（續）=30o=60oFeb,200440北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流電路（L）（續）=90o=120oFeb,200441北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流（L）電量計算整流電壓Ud變壓器的相電流I2Feb,200442北京交通大學電氣工程學院二、三相橋式全控整流電路（R）工作原理波形分析（a）=60o（b）60o

120oFeb,200443北京交通大學電氣工程學院三相橋式全控整流（R）電量計算整流電壓Ud0o

60o60o

120oFeb,200444北京交通大學電氣工程學院3.6三相橋式半控整流電路工作原理

由一個三相半

波不控整流電

路與一個三相

半波可控整流

電路串聯而成Feb,200445北京交通大學電氣工程學院一、三相橋式半控整流電路（R負載）=30o=120oFeb,200446北京交通大學電氣工程學院三相橋式半控整流（R）電量計算整流電壓Ud輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓

與可控的三相半波電路輸出電壓之和Feb,200447北京交通大學電氣工程學院二、三相橋式半控整流電路（L負載）60o60o

180oFeb,200448北京交通大學電氣工程學院三相橋式半控整流（L）電量計算整流電壓Ud同電阻性負載輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓

與可控的三相半波電路輸出電壓之和Feb,200449北京交通大學電氣工程學院三相橋式半控（L）電量計算（續）SCR電流的有效值IT、整流管電流有效值IDSCR電流的平均值IdD、整流管電流平均值IdTFeb,200450北京交通大學電氣工程學院三相橋式半控（L）電量計算（續）變壓器副邊繞組電流有效值I260o

60o

180oFeb,200451北京交通大學電氣工程學院三、三相橋式半控整流的失控現象產生原因突然將觸發脈沖切斷將角增大到180o實質：對晶閘管的工作

失去控制作用避免方法：加續流二極管Feb,200452北京交通大學電氣工程學院3.7整流器交流側電抗的影響原因變壓器存在一定的漏電感交流回路存在一定的電感結果出現重迭導通現象（兩條支路同時導電）簡化考慮把所有交流側的電感都折算到變壓器副邊，用集中電感LB

表示。Feb,200453北京交通大學電氣工程學院3.7.1換流期間電壓電流波形分析以電感負載，三相半波可控整流電路為例Feb,200454北京交通大學電氣工程學院換相過程：Id0

或0

Id換相重疊角

：換相過程所對應的相角換相電壓：換相過程中兩相間電位差瞬時值

uba=ub-ua換相電壓的作用：強制導通元件中的電流下降為零；保證退出導通的元件恢復阻斷能力。Feb,200455北京交通大學電氣工程學院重迭對輸出波形的影響換相過程中，整流電壓的瞬時值與=0時相比，產生了換相壓降

UdFeb,200456北京交通大學電氣工程學院3.7.2