第6讲 单相可控整流电路

(3-9)
α=0时，Ud= Ud0=0.9U2。α=180时，Ud=0。 可见，α角的移相范围为180。
☞向负载输出的直流电流平均值为：
Id U d 2 2U 2 1 cos U 1 cos 0.9 2 R R R 2 2
(3-10)
30
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a)
b) u VT c)
ud id 0
1,4
u d( i d )
VT2和VT3 的=0处为 t=
t
0 i2 d) 0
t
t
图3-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
28
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞到u2过零时，电流又降为 零，VT2和VT3关断。 ☞晶闸管承受的最大正向电 压和反向电压分别为 2 U2 和 2U 2。 2
22
3.1.1 单相半波可控整流电路
☞基本数量关系 √流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT分别为：
I
IT
dT
I 2
I d2 d ( t )
d
(3-5)
1 2


Id 2
(3-6)
√续流二极管的电流平均值IdDR和有效值IDR分别为
I
dDR

2
3
第3章 整流电路
本章是电力电子电路分析的基础 历史最长、讲授内容有广泛代表性 波形和电量分析是本章的重点 由基本电路分析引出涉及到的典型问题
4
引言
1、什么是整流电路？ 2、整流电路的分类。（四种） 不可控、半控、全控 桥式、零式 单相、多相 单拍、双拍 3、本章内容简介。
5
引言
VT u2 L R a) u2 L R b)
18
3.1.1 单相半波可控整流电路
√VT处于通态时，如下方程成立：
di d (3-2) L Ri d 2U 2 sin t dt 在VT导通时刻，有t=，id=0，这是式（3-2）的 初始条件。求解式（3-2）并将初始条件代入可得
id
13
3.1.1 单相半波可控整流电路
sin td (t ) cos t C
☞直流输出电压平均值
1 Ud 2


2U 2 sin td (t )
1 cos 2U 2 (1 cos ) 0.45U 2 2 2
☞随着增大，Ud减小，该电路中VT的移相范围 为180。 10、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。
1,4 2,3
t
t
Id Id Id Id Id
O
t t t t t
O O i2
u
O
VT
1,4
O
图3-6 单相桥式全控整流电流带 阻感负载时的电路及波形
32
☞流过晶闸管的电流平均值 ：
I dT U 1 cos 1 I d 0.45 2 R 2 2
U2 2U 2 sin t ) 2 d ( t ) R 2R 1 sin 2 2
(3-11)
☞流过晶闸管的电流有效值为：
IT 1 2


(
(3-12)
☞变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值I相等， 为
14
3.1.1 单相半波可控整流电路
■带阻感负载的工作情况
常见的负载都是阻感负载 当 L
R
时，称为电感负载。
典型的电感负载有： 电机的励磁绕组
15
3.1.1 单相半波可控整流电路
1、阻感负载的特点是电感 对电流变化有抗拒作用，使 得流过电感的电流不能发生 突变。 2、电路分析 ☞晶闸管VT处于断态, ud=0, id=0,uVT=u2。 ☞在t1时刻，即触发角处 √ud=u2。 √L的存在使id不能突变，id 从0开始增加。
9
3.1.1 单相半波可控整流电路
T VT u VT id ud R
2、变压器T起变换电压和 隔离的作用， 3、瞬时值用u1和u2表示， 有效值用U1和U2表示， 4、U2的大小根据需要的直 流输出电压平均值Ud确定。
a)
u1
u2
u2 b) 0 ug c) 0 ud d) 0 u VT e) 0
t
R
t1
t t
Id
√当u2过零变负时，VDR导通， u2通过VDR向VT施加反压使 其关断，电流id在L-R-VDR 回路中流通，ud为零，此过 程通常称为续流。 √若L足够大，id连续，且id波 形接近一条水平线 。
t
Id - +
t t t
O u VT O
图3-4 单相半波带阻感负载有 续流二极管的电路及波形
4、学习整流电路的工作原理时，根据电路中的开关 器件通、断状态及交流电源电压波形和负载的性 质，分析其输出直流电压、电路中各元件的电压 和电流波形。在掌握该方法的基础上，得到整流 输出电压与移相控制角之间的关系。 晶闸管的静态特性（导通和关断的条件）是什么？ 5、相位控制和斩波控控制。
6
3.1 单相可控整流电路
u2
b) 0
t 1

2
t
ug
c) 0
t
ud
d) 0
+
+

t
id
e) 0

t
uVT
f) 0
t
图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形
16
3.1.1 单相半波可控整流电路
☞在π时刻，u2降到零，由 于电感的存在，id仍大于零， 因此VT仍导通，ud开始由正 变负。 ☞t2时刻，电感能量释放完 毕，id降至零，VT关断并立 即承受反压。 ☞由于电感的存在延迟了 VT的关断时刻，使ud波形出 现负的部分，与带电阻负载 时相比其平均值Ud下降。
I I2

1

(
2U 2 U sin t ) 2 d (t ) 2 R R
T
1 sin 2 2
(3-13)
(3-14) 由式（3-12）和（3-13）可见： I 12 I ☞不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。
31
3.1.2 单相桥式全控整流电路
a) b) c) d) e) T u1 u2 VT u VT id ud R
u2 0 ug 0 ud 0 u VT 0
t
1

2
t
t


t
t
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
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3.1.1 单相半波可控整流电路
T a) u1 u2 VT u VT id ud R
6、电路分析 ☞VT断态时，ud=0，uVT=u2 ☞VT通态时，ud=u2，uVT=0
2
I
d
(3-7)
I DR
1 2

I d ( t )
2 d
Id 2
(3-8)
23
3.1.1 单相半波可控整流电路
☞基本数量关系 √其移相范围为180，其承受的最大正反向电压均 为u2的峰值即 2U 2 。续流二极管承受的电压为-ud， 其最大反向电压为 2U 2 ，亦为u2的峰值。
■带阻感负载的工作情况 1、电路分析 ☞在u2正半周期 √触发角处给晶闸管VT1和 VT4加触发脉冲使其开通， ud=u2。 √负载电感很大，id不能突变 且波形近似为一条水平线。
☞u2过零变负时，由于电感 的作用晶闸管VT1和VT4中 仍流过电流id，并不关断。
u
2
O ud O id i VT i VT
电力电子技术
（第6讲）
授课：张可畏
2016.10.13
1
第一、二章答疑 读一篇文章
2
复习
半控型、全控型、不可控 单极型、双极型、复合型 电流驱动型、电压驱动型 电平控制型、脉冲触发型 电流、电压、功率、开关速度、温度、电 流电压上升率 垂直导电机构、本征半导体层、电导调制 效应、多元集成结构
u2
b) 0
t 1

2
t
ug
c) 0
t
ud
d) 0
+
+

t
id
e) 0

t
uVT
f) 0
t
图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形
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3.1.1 单相半波可控整流电路
6、有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二 极管时的情况是一样的。
a)
u2 b) O ud c) d) e) i VD f) g) O id O i VT O
a)
b) u VT c)
ud id 0
1,4
u d( i d )
VT2和VT3 的=0处为 t=
t
0 i2 d) 0
t
t
图3-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形
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3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞当u2过零时，流经晶闸管 的电流也降到零，VT1和 VT4关断。 ☞在u2负半周，仍在触发角 处触发VT2和VT3，VT2和 VT3导通，电流从电源b端 流出，经VT3、R、VT2流 回电源a端。
包括： 1、单相半波可控整流电路 2、单相桥式全控整流电路 3、单相全波可控整流电路 4、单相桥式半控整流电路。 共同特点： 交流侧接单相电源。
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3.1.1 单相半波可控整流电路
8
3.1.1 单相半波可控整流电路
■带电阻负载的工作情况
典型的电阻负载有：电阻加热炉、电解装置、电 镀装置 1、电阻负载的特点是电压与电流成正比，两者波 形相同。