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电力电子技术整流波形图

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电力电子技术课件-第3章 整流电路

电力电子技术课件-第3章 整流电路


Rid
2U2 sinwt
(3-2)
b)
图3-3 b) VT处于导通状态
在VT导通时刻，有wt=a，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
2U 2
sin(a
R (wta )
)e wL
Z
2U2 sin(wt ) (3-3)
Z
式中，Z
R2
(wL)2，
u
d
变且波形近似为一条水平线。
O i
d
iO
VT 1,4
I
d
wt
☞u2过零变负时，由于电感
I
d
的作用VT1、VT4仍有电流id，并
w t 不关断。
i
O
VT
2,3
I
d
wt
☞wt=p+a时刻，触发VT2和
O i
2
I
d
w t VT3，VT2和VT3导通，VT1和
O
I
u
d
VT 1,4
w t VT4承受反压关断，流过VT1和
二. 阻感负载
3、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 dT
p a 2p
Id
(3-5)
IT
1
2p
p a
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p
Id
(3-6)
√续流二极管的电流平均p 值 aIdDR和有效值IDR分别为
I dDR 2p I d
(3-7)
I DR
1
2p
2p a p
pa R
R
1 sin 2a p a
电力电子技术之整流电路2

电力电子技术之整流电路2


第五章：整流电路
5.1 整流器的性能指标 5.2 单相相控整流电路 5.3 三相相控整流电路 5.4 大容量相控整流电路 5.5 相控整流电路的换相压降 5.6 整流电路的谐波分析 5.7 有源逆变电路 5.8 晶闸管相控电路的驱动控制 5.9 PWM整流电路
5.5 相控整流电路的换相压降
Ll为变压器的每相绕组 折合到二次侧的漏抗
(5.6.17)
由图可知，α=90°时与谐波幅值最大。
图5.6.2 单相桥相控整流 电压的谐波电压特性
因此，实际应用中按α=90°选用平波电抗器。
5.6.2 单相和三相桥式相控整流电压 的谐波分析
1、单相桥相控整流电压的谐波分析 2）谐波参数分析：
m=2时（即单相桥）相控整流负载电压的有效值U=U2 , 谐波电压的有效值为
5.7.1 有源逆变的工作原理
1、有源逆变的条件：
（1）一定要有直流电动势源，其极性必须与晶闸 管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平 均电压。
（2）变流器必须工作在α＞ 的区域内，使Ud＜0。
5.7.1 有源逆变的工作原理
2、全波整流电路工作在整流状态
当移相控制角α在0~范围内变化时，单相全波整流电路直流 侧输出电压Ud > 0，如图5.7.1所示，电动机M作电机运行。整流器 输出功率，电机吸收功率，电流值为：
（5.4.9）
晶闸管承受的最大正反向电压的计算，与三相半波时相同。关于变压器所 流过的电流其二次绕组与三相半波时相同，一次绕组则与三相桥式相同。
5.4 大容量相控整流电路
3、结论
将双反星形电路与三相桥式电路进行比较：
（1）三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两 组三相半波并联，且后者需用平衡电抗器，同时有两相 导电，变压器磁路平衡，不存在直流磁化问题；
电力电子技术第3章 三相可控整流电路

电力电子技术第3章 三相可控整流电路

19
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍，在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通， 当经过自然换流点 ωt0 时，因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到，因而不能导通，而 uc 仍大于零，所 以 VT3 不能关断，直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通，VT3 承受反压关断，负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中，如果要采用 三相半波可控整流电路，每相要多个晶闸管并联， 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 （a）电路图 （b）α =30° （c）α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时，电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样，输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14（ b），通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时，晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流，所以续流管的导通 角 θVD=3（ α -30°）。晶闸管平均电流为
电力电子技术整流电路.

电力电子技术整流电路.

1 cos U d 0.45U 2 2
cos 2 60 1 0.21 0.45 220
U d 60V
78o
U 2 220 V
180o 78o 102o
U U2
1 sin 2 123.4V 4 2
③
单相半控桥带阻感负载的情况
在u2正半周，u2经VT1和VD4向负载供电。
u2 过零变负时，因电感作用电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD3续流。
在u2负半周触发角a时刻触发VT2，VT2导通，u2经VT2和VD3向 负载供电。 u2过零变正时，VD4导通，VD3关断。VT2和VD4续流，ud又为 零。
④
失控现象及解决办法
当a 突然增大至180或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸
管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正
弦半波，其平均值保持恒定，称为失控。 为避免这种情况的发生，可在负载侧并联一个续流二极管，感应 电势经续流二极管续流，而不再经过VT1和VD3，这样就可以使VT1 恢复阻断能力，
1 cos( ) 2
O ud
wt wt wt
Id Id
输出平均电流Id为：
Id Ud R
I d
O id i VTO i VD1 i VTO i VD 2 i VDO
3 R 4
Id Id

wt
晶闸管和续流二极管的平均电流分别为：
I VT
wt
Id
Id 2
R
w t1
w t
I. 感性负载加上续流二极管后 其输出平均电压Ud的波形与 阻性负载相同；
w t
Id
w t
电力电子技术-相控整流电路

电力电子技术-相控整流电路


2-16
基本数量关系 基本数量关系 • 直流输出电压平均值Ud为 直流输出电压平均值U
1 α +θ Ud = 2U 2 sin ωtd (ωt ) ∫α 2π
•
从Ud的波形可以看出，由于电感负载的 的波形可以看出， 存在， 存在，电源电压由正到负过零点也不会 关断，输出电压出现了负值波形， 关断，输出电压出现了负值波形，输出 电压和电流的平均值减小； 电压和电流的平均值减小；当带大电感 负载时，输出电压正负面积趋于相等， 负载时，输出电压正负面积趋于相等， 输出电压平均值趋于零， 也很小。 输出电压平均值趋于零，则id也很小。
U m = 2U 2
2-22
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的特点
VT的α 移相范围为 的 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 简单， 输出脉动大， 分量，造成变压器铁芯直流磁化。 铁芯直流磁化 分量，造成变压器铁芯直流磁化。 实际上很少应用此种电路。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
单相半波可控整流 电路 单相桥式全控整流 电路 单相桥式半控整流 电路
工作原理 基本数量 关系
单相桥式可控整流 电路
单相全波可控整流 电路
知识准备： 知识准备：
触发延迟角： 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, 表示,也称触发角或控制角。 触发脉冲止的电角度,用α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， 导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度， 用θ表示 。 移相： 的大小， 移相：改变控制角α的大小，即改变触发脉冲电压出现 的相位，称为移相。 的相位，称为移相。 移相控制：通过移相可以控制输出整流电压的大小， 移相控制：通过移相可以控制输出整流电压的大小，所 以把通过改变控制角调节输出整流电压的方式称为移相 控制。 控制。
电力电子技术整流波形图

电力电子技术整流波形图

波形图的特征分析包括对电压、电流波形的形状、幅度、频率和相位进行分析。这些特征反映了整流 电路的工作状态和性能。
分析波形图的特征可以帮助我们了解电路的工作效率、稳定性以及可能存在的问题。例如，如果输出 电压的波形出现畸变，可能表明电路存在谐波干扰或热稳定性问题。
波形图的优化建议
根据对波形图的解读和特征分析，可以提出针对性的优化建 议。优化建议可能涉及电路参数的调整、元件的更换或改进 电路拓扑结构等。
实例二：三相整流波形图
总结词
三相整流波形图在电力电子技术中常用 于描述三相整流电路的工作状态。
VS
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
三相整流电路通常用于大功率场合，如电 动机驱动、电网系统等。三相整流波形图 能够展示三相输入电压、输出电压和电流 的波形，帮助工程师了解电路的工作原理 和性能，并优化电路设计。
实例三：PWM整流波形图
更高效和更可靠
未来整流波形图将更加注重高效和可靠，通过优化控制策 略和改进电路拓扑结构，提高整流系统的稳定性和可靠性 。
更广泛的应用领域
随着电力电子技术的不断发展和应用领域的扩大，整流波 形图将应用于更多领域，如电动汽车、可再生能源、智能 电网等。
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电力电子技术整流波 形图
contents
目录
• 整流技术简介 • 整流波形图的基本概念 • 整流波形图的解析 • 整流波形图的应用实例 • 整流波形图的发展趋势与展望
01
整流技术简介
整流技术的定义
01
整流技术是一种将交流（AC）电 源转换为直流（DC）电源的电力 电子技术。
02
它通过利用二极管的单向导电性 ，将交流电的正负半周分别转换 为直流电的正负极。
电力电子技术整流波形图

电力电子技术整流波形图


T的二次侧电流i2正负各180的矩形波,其 相位由a角决定,有效值I2=Id。
第三页，共14页。
3） 带反电动势(fǎn diàn dònɡ shì三)负相半波(bàn bō)可控
载
整流电路
1)电阻负载
ud E
Oa q d
wt
id Id
O
wt
b)
负载为直流电动机时，如果出现 电流断续，则电动机的机械特性 (tèxìng)将很软。为了克服此缺 点，在主电路中直流输出侧串联 一个平波电抗器。
时相同
u
u
a
ub
u c
d
O a
wt
ia
O
wt i
b
O
wt
i c
O
wt
id
O
wt
O
u
wt
ac
a =60
三相桥式全控整流电路
第六页，共14页。
三相桥式全控整流
(电zh阻ěn(gdilàinúz)ǔ电)负路载
a=0
uud21 a= 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2
uu2dL
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ubc
发信号
uud21 a = 0°ua
ub
uc
uud21 a = 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1
1
1
wt
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1 1 1′
1 1′
o
uG2
2
ωt
o
ωt
2
uG2
2 2′
2 2′
电力电子技术 整流电路

电力电子技术 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 3.1.4 单相桥式半控整流电路
■整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最早 的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直 流用电设备。
■整流电路的分类 ◆按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 ◆按电路结构可分为桥式电路和零式电路。 ◆按交流输入相数分为单相电路和多相电路。 ◆按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为单 拍电路和双拍电路。
1
cos
2
(3-1)
直流输出电压平均值为：
Ud
1
2
2U2 sintd(t)
2U 2
2
(1
cos )
0.45U 2
1
cos
2
(3-1)
只要改变控制角α，即可改变整流输出电压的平均值，达到 可控整流的目的。
整流输出电压的平均值从最大值变化到零时所对应的α的变 化范围，称为移相范围。图3-1所示电路的移相范围为π 。
0 t1
2
t
ug
① 在电源的正半周，晶闸管VT
0
t 承受正向电压。在被触发导通
ud
前，晶闸管处于正向阻断状态，
0
t 电源电压全部加在晶闸管上，
uVT
负载上的电压为零，流过负载
的电流也为零。负载的工作情况
VT
T
u1
u2
uVT ud
id R
a)
u2
0 t1
2
t
ug
0
t
ud
0
t
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 式称为相控方式。
整流输出电压有效值为:
电力电子课程设计 单相半波可控整流

电力电子课程设计 单相半波可控整流

电力电子课程设计单相半波可控整流目录1. .......................................................................................................................... 绪论 (2)2. 单相半控桥式整流电路电路设计 (2)2.1电路原理图 (2)2.2单相桥式半控整流电路的计算公式 (3)2.3带阻感负载时的工作情况 (3)3. MATLUB仿真 (4)3.1 MATLUB仿真图 (4)3.2 元器件参数设置 (4)3.2.1设置晶闸管参数 (4)3.2.2设置交流电源参数 (5)3.2.3设置负载参数 (5)3.2.4设置脉冲参数 (6)3.3 仿真结果展示 (7)4. 结论 (8)参考文献 (9)1. 绪论电力电子技术是以电力、电能为研究对象的电子技术，又称电力电子学（Power Electronics）。

它主要研究各种电力电子半导体器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或设置，以完成对电能的变换和控制。

电力电子学是横跨“电子”“电力”“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

由于电力电子技术是将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，而构成的一门完整的学科。

故其学习方法与电子技术和控制技术有很多的相似之处。

单相桥式整流电路是一种相对重要的整流电路，把交流电能转换成直流电能的一种桥式整流电路。

它可以应用到很多的地方，在许多的元器件中都有用到，范围广泛。

本课程设计内容是设计一个单相桥式半控整流电路为PL负载提供直流电源。

本文需要研究的是设计一个主电路、控制电路组成的总电路，以及要进行MATLAB仿真实验。

其中主电路是要设计一个单相半控桥式整流电路，控制电路是要同步信号为锯齿波的触发电路。

2. 单相半控桥式整流电路电路设计单相半控桥式整流电路总体设计框图如图所示2.1 电路原理图实验电路如图所示。

电力电子技术第二章整流电路答案

电力电子技术第二章整流电路答案

1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L ＝20mH ，U 2＝100V ，求当α＝0︒和60︒时的负载电流I d ，并画出u d 与i d 波形。

解：α＝0︒时，在电源电压u 2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L 储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。

在电源电压u 2的负半周期，负载电感L 释放能量，晶闸管继续导通。

因此，在电源电压u 2的一个周期里，以下方程均成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑到初始条件：当ωt ＝0时i d ＝0可解方程得：)cos 1(22d t L U i ωω-= ⎰-=πωωωπ202d )(d )cos 1(221t t L U I =LU ω22=22.51(A)u d 与i d 的波形如下图：当α＝60°时，在u 2正半周期60︒~180︒期间晶闸管导通使电感L 储能，电感L 储藏的能量在u 2负半周期180︒~300︒期间释放，因此在u 2一个周期中60︒~300︒期间以下微分方程成立：t U ti Lωsin 2d d 2d= 考虑初始条件：当ωt ＝60︒时i d ＝0可解方程得：)cos 21(22d t L U i ωω-=其平均值为)(d )cos 21(2213532d t t L U I ωωωπππ-=⎰=L U ω222=11.25(A)此时u d 与i d 的波形如下图：2．图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化2U；②当负载是电阻或电感时，其问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为22输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

大学知识课件(作为考研考试参考)：电力电子技术基础5—可控整流

大学知识课件(作为考研考试参考)：电力电子技术基础5—可控整流

假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不 可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应的二 极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出 整流电压即为该相的相电压
一周期中，在t1~t2期间，VD1导通，ud=ua 在t2~t3期间， VD2导通，ud=ub 在t3~ t4期间，VD3导通，ud=uc
PW = 2ms MCR3918-10A
V0-V
PER = 20ms V1 = 0
TR = 10ns
V 2 = 15
V+
0
V4
TD = 5ms TF = 10ns 0VPPWER==22m0sms V1 = 0 TR = 10ns V 2 = 15
V 0V
R1
200
100V
第三部分 电力电子变换电路
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——单相全桥全控整流电路的特点
克服了单相半波可控整流电路 的缺点：电流脉动小，消除了 变压器的直流分量，提高了变 压器的利用率。
在小容量设备里边得到应用。
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻性负载
VT3
VT1
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
2R
1 sin 2
2
I VT
1I 2
★晶闸管电流平均值为负载电流平均值的一半
I dVT
1 2
Id
0.45 U 2 R
1
cos
2
★功率因数
cos P UI2 1 sin2

电力电子技术-第三章--单相整流讲解


3.1.1 单相半波可控整流电路
（Single Phase Half Wave Controlled Rectifier）
1. 电阻负载的工作情况
在工业生产中，某些负载基本上是电阻性的， 如电阻加热炉、电解和电镀等。
电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形 相同并且同相位，电流可以突变。 • 1. 工作原理 • 首先假设以下几点： • (1) 开关元件是理想的，即开关元件(晶闸管)导通 时，通态压降为零，关断时电阻为无穷大； • 一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 • (2) 变压器是理想的，即变压器漏抗为零，绕组的 电阻为零、励磁电流为零。
id 的连续波形每周期分为两 段：u2过零前一段流经SCR， 时宽为π-α；之后一段流经 VDR ，时宽为π+α。由两器 件电流拼合而成。
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有
SCR 平均值： I a I
dVT
2 d
（2-5）
SCR 有效值：
IVT
1
2
a
I
d2d
(t
在ωt=0到α期间，晶闸管uAK大于零， 但门极没有触发信号，处于正向关断状
态，输出电压、电流都等于零。
在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管 被触发导通，负载电压ud= u2。 在ωt1时刻，触发VT使其开通，u2加 于负载两端，id从0开始增加。这时，交 流电源一方面供给电阻R消耗的能量， 另一方面供给电感L吸收的磁场能量。
)

a 2
I
（2-6）
d
VDR 平均值： VDR 有效值：
a IdVDR 2 Id
（2-7）
IVDR
1
2
2 a

电力电子技术-三相桥式整流


三相桥式全控整流电路的特点 （1）2个晶闸管同时通形成供电回 路，其中共阴极组和共阳极组各1个， 且不能为同1相器件 （ 2 ） u d 一周期脉动 6 次，每次脉动波 形一样，故该电路为6脉波整流电路。
（ 3 ）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。
晶闸管一周期中有1200处于通态， 240 0 处于断态，由于负载为电阻， 故晶闸管处于通态时的电流波形与 相应时段的Ud波形相同。
b
u
c
O
u
d2
w t1
Ⅰ u ab Ⅱ u ac Ⅲ u bc Ⅳ
ba
w t
Ⅴ u ca Ⅵ u cb
u 2L ud
u
u
ab
u
ac
O
w t
ia O
w t
u
VT
1
u
ab
u
ac
u
bc
u
ba
u
ca
u
cbΒιβλιοθήκη uabuac
O
w t
u
ab
u
ac
三相桥式全控整流电路带电阻负载 a = 300 时的波形
u
d1
a = 30 u a
三相桥式全控整流电路带阻感负载 a = 900 时的波形
u d1
a = 90
ub
uc
ua
O u d2 ud
w t1
Ⅰ u ac Ⅱ u bc Ⅲ u ba Ⅳ u ca Ⅴ u cb Ⅵ u ab
w t
u ab
u ac
O
w t
u VT
1
u ac
u ac
O u

电力电子电路常见波形及分析

电力电子电路常见波形及分析电力电子电路的功率输出级是在大信号条件下工作的电路，由于工作电压高、传输电流大，在电路的设计中经常需要对电路的各部分进行电压、电流和功率等参数的计算或估算，这种计算或估算甚至要细化到每一个元件。

电路参数的计算或估算可使设计者清楚地了解功率输出级各个部分的详细情况，这对于整个电路的设计和器件的选择是非常重要的。

计算电路参数的作用可大致归结为以下几点：(1)电路输出功率的分析。

电力电子电路的作用就是驱动大功率的负载，因此，电路输出的电压和电流能否满足负载的功率要求，是设计中首先必须考虑的问题。

(2)功率器件自身功耗的分析：电力电子电路中，功率器件工作在高电压、大电流的条件下，器件的功耗往往也会比较大，故在电路设计中，分析器件自身将承受的电压、电流和器件可能产生的功耗是合理选择功率器件和有效使用功率器件的重要前提。

(3)电路供电电源容量的确定。

电力电子电路常常要采用多组电源，分别为控制级、驱动级和功率输出级电路供电。

控制级电路属于小电力电子电路，因此其电源功耗很小。

驱动级电路在功率输出器件处于稳态时，电源功耗也很小，但在驱动功率器件动作的瞬间，其电流常会达到几安数量级，要根据驱动电路的具体参数设计此部分的电源容量。

功率输出级电路的供电方式有两种，一种是以稳压电源供电，故供电电源的容量应大于输出功率和功率器件自身功耗的总和；另一种是以电力线路的交流电源直接供电，此时也应根据输出功率和功率器件自身功耗考虑电力线路的容量和电力变压器的容量。

(4)印刷线路板布线形式的重要参考。

电力电子电路的功率输出级采用大信号方式工作，其导线上电压高、电流大，并且在电路状态发生切换时，流过大信号的导线会产生很大的电磁干扰。

因此，电力电子电路的印刷线路板布线时，要清楚每条导线的电流、电压值以及电磁干扰情况，并依据这些数据合理进行布线。

合理布线的基本要求是：将电流大的导线设置成较大的宽度，以保证导线的可靠性；使低电压导线尽量远离高电压导线，避免出现“打火”现象；将电磁干扰比较大的导线与易受干扰的小信号电路部分尽量在空间上隔离开，并避免大信号导线与小信号导线的平行摆放，以减少强信号部分对弱信号部分的干扰。

电力电子技术之第2-3章 三相半波整流

2012-2-22 电力电子技术 6
Ud 负载电流平均值为 负载电流平均值为 Id = R 1 晶闸管电流平均值为 晶闸管电流平均值为 I Id dT = 3
晶闸管电流有效值， 晶闸管电流有效值，当 α ≤ 30°时 °
（3 - 3） ）
IT =
1 2π
∫
5π +α 6 π +α 6
2U 2 Sin ωt 2 ( ) d (ωt ) R
（3 - 4） ）
U2 = R
2012-2-22
1 2π 3 ( + cos 2α ) 2π 3 2
电力电子技术
7
晶闸管电流有效值， 晶闸管电流有效值，当 α > 30°时 °
IT =
1 2π
2U 2 Sin ω t 2 ) d (ω t ) ∫π6 +α ( R
π
U2 = R
1 5π 3 1 ( −α + cos 2α + sin 2α ) 2π 6 4 4
u2 过零时 ， VT1 不关断 ， 直到 2 的脉冲到 过零时， 不关断， 直到VT 才换流， 导通向负载供电， 来， 才换流 ， 由VT2导通向负载供电，同时 施加反压使其关断——ud 波形中出现 向 VT1 施加反压使其关断 负的部分 晶闸管仍导通120° 晶闸管仍导通 ° 动画 阻感负载时的移相范围 移相范围为 ° 阻感负载时的移相范围为90°
（3 - 5） ）
2012-2-22
电力电子技术
8
晶闸管承受的最大反向电压， 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰 最大反向电压 值，即 （3 - 6） ）
U RM = 2 × 3U 2 = 6U 2 = 2.45U 2

电力电子技术整流电路

d) O
i VT
e) O
i VD R f)
O u VT
g) O
w t1
Id -
Id +
特点：
I. 感性负载加上续流二极管后
wt
其输出平均电压Ud的波形与
阻性负载相同；
wt
II. 由于负载电感较大，可把负
载上的输出电流Id近似的看
wt
成一个常数；
w t III.晶闸管与二极管的平均电 流分别是
wt
wt
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单相全波可控整流电路
ud
O
wt
i1
O
wt
a)
b)
单相全波可控整流电路及波形
U d
1
2U
2
s
in
wtd
(wt
)
0.9U
2
1
c
os( 2
)
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例3. 整流电路如下图所示，由一只晶闸管与一只整流二极管 组成，已知U2=220 V，α=45°。求：
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② 输出波形与工作原理
假设负载电感很大，负载电流id 2
连续且波形近似为一水平线。 O
wt
u2 过零变负时 ， 晶闸管 VT1 和 u d
VT4并不关断。
O
wt
id
Id
至ωt=π+a
时刻，晶闸管VT2
i VT
O
1,4
Id
wt
和VT3得到控制脉冲，VT2和VT3

电力电子技术 第七章：脉冲整流


谐波含量低，减少对电网污染；
体积小、重量轻、动态响应快。
二、基本原理
控制目标：使交流侧电 流与电压同相位
u N (t ) 2U N sin t
i N (t ) 2I N sin t
Pd (t ) ud (t ) id (t ) PN (t ) u N (t ) iN (t ) U N I N (1 cos 2t )
+
IN uN
LN us
T2
A
T4
2
L2 Cd C2 ud
B
4
D D 变流器工作模式及能流关系（网压 uN (t) 为正半波时）
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
T1
T3 D1 D3
+
IN uN
LN us
u C 变流器工作模式及能流关系（网压 uN (t) 为正半波时） B C T T
d d
CN
Ld Id
T1
T3
负 载
T2
T4
图7.15 电流型单相PWM整流器
与电压型类似，根据各功率器件的工作状态及能量流 向，变流器的工作模式也可分成3类12种模式： （1）电源断接（us=0）：电源与CN交换能量（4种） （2）整流：变流器从交流电源或CN吸收能量（4种） （3）逆变：变流器向交流电源或CN泄放能量（4种）
1、直接电流控制——电流跟踪控制
双闭环控制系统 根据外环的比较结果确定参考电流幅值和极性
根据内环的比较结果确定功率开关的通/断状态 特点： 控制系统简单； u 电流响应快； + u 开关频率不固定， 滤波困难。
* d
iaibic
-
PI
id
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uc
ua
ub
O
wt
O
w
u d2
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
u d2
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
O
wt
O
w
id
id
O
uG 5
宽o 脉 uG 4
6
1 2
3 4
5 6
1
2
3 4
冲o
wt
O
双 uG
窄 ωt o 脉 uG
uud21 a = 0 °ua
ub
uc
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG 1
3
5
1
3
5
o
ωt
uG
2
4
6
2
4
6
o
ωt
宽 脉 冲
uG
1
o
uG 6
2
3
5
4
6
1
3
2
4
5
ωt
6
o
ωt
uG
双窄 o 脉冲 uG
1 1′ 3 3′ 5 5′ 1 1′ 3 3′ 5 5′
ωt
6′ 2 2′ 4 4′ 6 6′ 2 2′ 4 4′ 6
wt
O
wt
O
wt ia
u ab
u ac
O
uab uac
h
•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
wt
7
三相桥式全控整流电路
电阻负载 a=60
电阻负载 a=90
ud1 a = 60°ua
ub
uc
wt1 O
ud2 ud
uab uⅠac uⅡbc uⅢba uⅣca uⅤcb uⅥab uac
o
ωt
h
9
三相桥式可控整流电路 6个晶闸管门极触发信号
uud21 a = 0°ua
ub
uc
uud21 a = 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1
1
1
wt
O wt1
wt
ud2 ⅠⅡ ⅢⅣ ⅤⅥ
uG1 1 1′
1 1′
o
uG2
2
ωt
o
ωt
2
uG2
2 2′
2 2′
o
uG3
3
ωt
o
3
wt O wt1
wt
u d2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
O
iVT1
O uVT1
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
O
wt
wt
u VT1
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
h
wt wt wt wt wt wt
2
单相桥式全控整流电路
1) 带电阻负载
u (i )
u
dd
d
i
d
0a
pa
wt
u
VT 1,4
0
wt
i
2
0
wt
O 2）带阻感负载
u
d
O i
d
i
O
VT 1,4
i
O
VT
2,3
O i
2
O u
VT 1,4
O
I
d
I
d
I d
I
d
wt
wt I
d
wt wt wt wt
wt
p ww p a a U d 1a p a2 U 2sitd n (t) 22 U 2co 0 s .9 U 2co
单相半波可控整流电路
1）带电阻负载
T
a)
u
1
u
2
VT
i
u
d
VT
u
d
R
2) 带阻感负载
u
2
b)
0
wt
p
1
u
g
c) 0
u
d
d)
0a
q
u
VT
e) 0
u 2
b)
2p
wt
0
wt1
p
2p
wt
ug
c)
0
wt
ud
+
d) 0a
wt
id
e)
0
q
u VT
wt +
wt
wt
wt
f) 0
wt
h
1
续流二极管
数量关系(id近似恒为Id）
IdVTp2pa Id
IVT
21 pa pId 2d(wt)
pa 2pId
pa
p IdVD R 2
Id
IVR D
p w 2 1p2paId 2d( t)
pa 2pId
a)
u2
b) O u
d
c) O i
d
d) O
i VT
e) O
i
VD R
f) O
u VT
g) O
w t1
I d
p-a
Id p+a
u
a =0
u
a
2
u
uR
b
c
b)
O
wt 1
wt 2
wt 3
u
G
c)
O u
d
d) O
i
VT 1
e)
O
u
f)
VT 1
O
u
u
ab
ac
h
a =0时的波形
i
d
wt
wt wt wt wt
4
三相半波可控整流电路 电阻负载 a=30
三相半波可控整流电路 电阻负载 a=60
u2 a =30°ua ub
uc
u2 a=60u°a ub
SCR移相范围为90 SCR承受的最大正反向电压均为 SCR导通角θ与a无关，均为180
T的二次侧电流i2正负各180的矩形波, h 其相位由a角决定,有效值I2=Id。 3
3） 带反电动势负载
三相半波可控整流电路
1)电阻负载
ud E
Oa q d
wt
id Id
O
wt
b)
负载为直流电动机时，如果 出现电流断续，则电动机的 机械特性将很软。为了克服 此缺点，在主电路中直流输 出侧串联一个平波电抗器。
wt
i
c
O
wt
i
d
O
wt
三相桥式全控整流电路
Ou
wt
ac
a =60
h
6
三相桥式全控整流电路
uud21 a = 0°ua
电阻负载 a=0
ub
uc
ud1 a = 30° ua
电阻负载 a=30
ub
uc
O wt1
ud2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
uu2dL
uab uac ubc uba uca ucb uab uac
冲
ωt
o
w
5 5′ 1 1′ 3 3′ 5 5′ 1 1′ 3 3′
ωt
4′ 6 6′ 2 2′ 4 4′ 6 6′ 2 2′ 4
ωt
h
11
三相桥式全控整流电路
阻感负载 a=0
uud21 a= 0°ua
ub
uc
O wt1
ud2 uu2dL
ⅠⅡ uab uac
Ⅲ ubc
Ⅳ uba
Ⅴ uca
uⅥcb
uab
uac
阻感负载 a=30
ud1 a = 30°ua
ub
uc
wt O wt1
wt
ud2
ud
uⅠab uⅡac uⅢbc uⅣba uⅤca uⅥcb uab uac
O
wt O
wt
id
id
iVTO1
uc
O
uG O ud
O iVT1
wt1
O uVT1 uac
O
uab
uac
wt
O
wt
uG
wt
uOd
wt
O
iVT1
wt
hO
wt wt wt 5 wt
三相半波可控整流电路
阻感负载{移相范围为90}
L值很大，id波形基本平直。 a≤30:整流电压波形与电阻负载时相同
u
u
u
u
a
b
c
d
Oa
wt
i
a
O
ib
wt
O
ud1
ua
ub
uc
ua
ub
wt O
wt
ud2
ud
uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
O
uVT1 uac
O
wt O
id
uac
O
iVT1
wt O
ia
uab
O
h
•带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120
wt
wt wt wt
8
三相桥式全控整流电路的触发脉冲
uG3
3 3′
ωt
3 3′
o