三相半波可控整流电路课件.ppt

1、a)wtwab)udi1OOt带电阻负载时带电阻负载时 电路分析电路分析 变压器变压器T带带中心抽头中心抽头。 在在u2正半周，正半周，VT1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。工作，变压器二次绕组上半部分流过电流。 u2负半周，负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的工作，变压器二次绕组下半部分流过反方向的 电流。电流。 变压器也变压器也不存在直流磁化不存在直流磁化的问题。的问题。 1、电阻性负载a)b)u1TRu2u2i1VT1VT2ududi1OOawtwt 单相全波可控整流电路又称单相双半波可控整流电路。T的副边带有中心抽头。当U2/2为上正下负时，VT1工作，当U2/

2、2为下正上负，VT2工作。注意此时副边的电压有效值为2U2； 单相双半波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看波形均是基本一致的。 当电路处于每半周的触发脉冲到来之前，因两个晶闸管均处于阻断状态，一个管承受正压，另一个管承受反压，其值均为u2。一但出现触发脉冲，承受正压的晶闸管导通，处于反压的晶闸管承担全部uab电压。 晶闸管可能承受的最 大正向电为 而最大反向电压为222U22U 单相全波可控整流电路控制角的移相范围及导通角的变化范围与单相半波时相同。其输出直流电压是单相半波可控整流时的2倍，输出电压有效值是单相半波整流时的 倍2导通角相同时，全波整流电路的功率因数比半波整流时提高了 倍。

3、2VT2导通才始得VT1承受反压关断，负载电流由原来VT1换到VT2供给。电源换流：电源换流：电流从一个晶闸管换到另一个晶闸管是自然进行的，用不到任何换流措施，只是在换流瞬间，利用交流输入电压的正确极性，使得待导通的管子承受正压方能触发导通，使已导通的管子承受反电压而判断。2、阻感性负载090 每一个晶闸管始终导通半个周期即180 90 负载上得到断续的电流波形，每个晶闸管的导通角约为22 90 若电感足够大，则负载端得到正负面积近似相等的交流电压，Ud约等于0。 显然，在 90时，Ud约等于0，所以控制角只需工作在090 的范围。Ud=0.9U2cos 全波整流电路在带电感性负载时，晶闸管元

4、件可能承受的最大正向电压为，这与带电阻性负载时不同。 为了提高输出电压，消除输出电压中负电压部分，同时使输出电流更加平直，在实际应用中，可加接续流二极管VD。 这时输出电压及平均电流的计算公式与电阻负载相同。 这种电路要求有带中心抽头的整流变压器，每个二次绕组一周期内只工作一半时间，利用率低，所用晶闸管正反向耐压要求较高，故只适用于较小容量的可控整流。 在单相桥式二极管整流电路中，把其中两个二极管换成晶闸管就组成单相半控桥式整流电路。 这种电路由于对变压器的容量和晶闸管参数的要求都比全波整流电路低，也不需要中心抽头的变压器，因比广泛应用于中小容量场合。aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2

5、+T1T2RLuoD1D2+bRLD1T2a 电路功率因数、电流波形系数等均与全波可控整流时一样。 承受的最大正反向电压为电源峰值的 倍。2 输出电压与控制角的关系与全波整流时一样。2、大电感负载图图3-11 单相桥式半控整流电路，有续流单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形二极管，阻感负载时的电路及波形与全控电路在电阻负载时的工作情况与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。相同。带电感负载带电感负载 电路分析（先不考虑电路分析（先不考虑VDR ） 每一个每一个导电回路导电回路由由1个晶闸管个晶闸管和和1个二极管个二极管构成。构成。 在在u2正半周，正半周，a a处触发处触发

6、VT1，u2经经VT1和和VD4向负载供电。向负载供电。 u2过零变负时，因电感作用使电流过零变负时，因电感作用使电流连续，连续，VT1继续导通，但因继续导通，但因a点电位低于点电位低于b点电位，电流是由点电位，电流是由VT1和和VD2续流续流 ，ud=0。 在在u2负半周，负半周，a a处触发触发处触发触发VT3，向向VT1加反压使之关断，加反压使之关断，u2经经VT3和和VD2向负载供电。向负载供电。 u2过零变正时，过零变正时，VD4导通，导通，VD2关关断。断。VT3和和VD4续流，续流，ud又为零又为零。 Ob)2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIIdawtwtwtwtwtw

7、twtap-ap-aiVT1iVD4iVT2iVD3iVDRu续流二极管续流二极管VDR 若无续流二极管，则当若无续流二极管，则当a a突然增大至突然增大至180 或触或触发脉冲丢失发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两时，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，这使个二极管轮流导通的情况，这使ud成为成为正弦半波正弦半波，即半周期即半周期ud为正弦，另外半周期为正弦，另外半周期ud为零，其平均为零，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，称为的波形，称为失控失控。 有有续流二极管续流二极管VDR时，续流过程由时，续流过

8、程由VDR完成，完成，避免了失控的现象。避免了失控的现象。 续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一续流期间导电回路中只有一个管压降，少了一个管压降，有利于降低损耗。个管压降，有利于降低损耗。 1. 电阻负载的工作情况晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成。在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即上面为1、3，下面为2、4。RTpu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidwtwtwt000i2udidb)c)d)ud(id)aauVT1,4u (i )pwtwtwt000i2udidb)c)d)ddaauVT1,4图图3-5 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时电路及

9、波形带电阻负载时电路及波形a)电路分析电路分析 闸管闸管VT1和和VT4组成一对桥臂，组成一对桥臂，VT2 和和VT3组成另一对桥臂。组成另一对桥臂。 在在u2正半周（即正半周（即a点电位高于点电位高于b点电点电位）位） 若若4个晶闸管均不导通，个晶闸管均不导通，id=0,ud=0,VT1、VT4串联承受电压串联承受电压u2。 在触发角在触发角a a处给处给VT1和和VT4加触发加触发 脉脉冲，冲，VT1和和VT4即导通，电流从电源即导通，电流从电源a端经端经VT1、R、VT4流回电源流回电源b端。端。 当当u2过零时，流经晶闸管的电流也降过零时，流经晶闸管的电流也降到零，到零，VT1和和VT

10、4关断。关断。 在在u2负半周，仍在触发角负半周，仍在触发角a a处触发处触发VT2和和VT3，VT2和和VT3导通，电流从电源导通，电流从电源b端流出，经端流出，经VT3、R、VT2流回电源流回电源a端。端。 到到u2过零时，电流又降为零，过零时，电流又降为零，VT2和和VT3关断。关断。 VT2和和VT3的的a a=0处为处为w wt=p p（1） 0 t1: U2为正，VT1和VT4无触发脉冲截止，VT1和VT4分担U2/2的正向电压，VT2和VT3分担U2/2 的反向电压, Ud=0;（2） t1 : U2为正， VT1和VT4 由于触发脉冲UG的作用而导通， VT2和VT3承受U2

11、的反向电压， id =U2/R ；（3） t2( + t1) ： U2为负，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和VT4分担U2/2 的反向电压, Ud=0;（4） t2( + t1) 2: U2为负， VT2和VT3 由于触发脉冲UG的作用而导通， VT1和VT4承受U2 的反向电压， id =U2/R，且方向保持不变 。RTpu1u2a)i2abVT1VT3VT2VT4udidwtwtwt000i2udidb)c)d)ud(id)aauVT1,4基本数量关系基本数量关系 晶闸管承受的最大晶闸管承受的最大正向电压正向电压和和反向电压反向电压分别为分别为

12、和和 。 整流电压平均值为：整流电压平均值为： =0时，时，Ud= Ud0=0.9U2。=180 时，时，Ud=0。可见，。可见，角的角的移相范围移相范围为为180 。 向负载输出的直流电流平均值为：向负载输出的直流电流平均值为： 222U22Upaaapwwp2cos19 . 02cos122)( dsin21222UUttUUd2cos19 . 02cos12222aapRURURUIdd流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值 ： 流过晶闸管的电流有效值为：流过晶闸管的电流有效值为： 变压器二次侧电流有效值变压器二次侧电流有效值I2与输出直流电流有效值与输出直流电流有效值I相等，相等

13、，为为 可见：可见：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。2cos145. 0212aRUIIddTpapapwwppa-2sin212)(d)sin2(21222RUttRUITpapapwwppa-2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIIIT212OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u图图3-6 单相桥式全控整流电流带单相桥式全控整流电流带阻感负载时的电路及波形阻感负载时的电路及波形 电路分析电路分析 在在u2正半周期正半周期 触发角触发角a

14、a处给晶闸管处给晶闸管VT1和和VT4加加触发脉冲使其开通，触发脉冲使其开通，ud=u2。 负载电感很大，负载电感很大，id不能突变且波不能突变且波形近似为一条水平线。形近似为一条水平线。 u2过零变负时，由于电感的作用过零变负时，由于电感的作用晶闸管晶闸管VT1和和VT4中仍流过电流中仍流过电流id，并不，并不关断。关断。 w wt=p p+a a时刻，触发时刻，触发VT2和和VT3，VT2和和VT3导通，导通，u2通过通过VT2和和VT3分别分别向向VT1和和VT4施加反压使施加反压使VT1和和VT4关断，关断，流过流过VT1和和VT4的电流迅速转移到的电流迅速转移到VT2和和VT3上，此

15、过程称为上，此过程称为换相换相，亦称，亦称换流换流。 2、带阻感负载的工作情况、带阻感负载的工作情况基本数量关系基本数量关系 整流电压平均值为：整流电压平均值为： 当当a a=0时，时，Ud0=0.9U2。a a=90 时，时，Ud=0。晶闸管。晶闸管移相范移相范围围为为90 。 晶闸管承受的最大晶闸管承受的最大正反向电压正反向电压均为均为 。 晶闸管导通角晶闸管导通角 与与a a无关，均为无关，均为180 ，其电流平均值和，其电流平均值和有效值分别为：有效值分别为： 和和 。 变压器二次侧电流变压器二次侧电流i2的波形为正负各的波形为正负各180 的矩形波，其的矩形波，其相位由相位由a a角

16、决定，有效值角决定，有效值I2=Id。 apaaapwwpcos9 . 0cos22)( dsin21222dUUttUU22UddT21IIddT707. 021III第三章第三章 三相可控整流电路三相可控整流电路其交流侧由其交流侧由三相电源三相电源供电。供电。 当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路。时，应采用三相整流电路。最基本的是最基本的是三相半波三相半波可控整流电路可控整流电路。应用最为广泛的应用最为广泛的三相桥式三相桥式全控整流电路、以及全控整流电路、以及双反星形双反星形可可控整流电路、控整流电路、

17、十二脉波十二脉波可控整流电路等。可控整流电路等。 3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 b)c)d)e)f)u2Riduaubuca =0Owt1wt2wt3uGOudOOuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt a)图图3-13 三相半波可控整流电路共阴极接三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及法电阻负载时的电路及a a=0 时的波形时的波形 电阻负载电阻负载 电路分析电路分析 为得到零线，变压器二次侧必须为得到零线，变压器二次侧必须接成接成星形星形，而一次侧接成，而一次侧接成三角形三角形，避，避免免3次谐波次谐波流入电网。流入电网。 三个晶闸管按三个晶闸管按

18、共阴极接法共阴极接法连接连接,这种接法触发电路有公共端，连线方这种接法触发电路有公共端，连线方便。便。 假设将晶闸管换作二极管，三个假设将晶闸管换作二极管，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相所对应的二极管导通，并大，则该相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出整流电压即为该相的相电压相电压。 自然换相点自然换相点 在相电压的交点在相电压的交点w wt1、w wt2、w wt3处，处，均出现了二极管换相，称这些交点为均出现了二极管换相，称这些交点为自然换相点自然换相点。 将其作为将其

19、作为a a的起点的起点，即，即a a=0。a =30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uaca a=0 (波形见上页波形见上页) 三个晶闸管轮流导通三个晶闸管轮流导通120 ，ud波形为三个相电波形为三个相电压在正半周期的压在正半周期的包络线包络线。 变压器二次绕组电流有变压器二次绕组电流有直流分量直流分量。 晶闸管电压由一段晶闸管电压由一段管压管压降降和两段和两段线电压线电压组成，随组成，随着着a a增大，晶闸管承受的电增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。压中正的部分逐渐增多。a a=30 负载电流处于负载电流处于连续和断连续和断续

20、的临界状态续的临界状态，各相仍导，各相仍导电电120 。 图图3-14 三相半波可控整流电路，三相半波可控整流电路，电阻负载，电阻负载，a a=30 时的波形时的波形wwttwtwta =60u2uaubucOOOOuGudiVT1图图3-15 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=60 时的波形时的波形a a30 当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未触发而不导通，此时输出电压电流为零。触发而不导通，此时输出电压电流为零。 负载电流负载电流断续断续，各晶闸管导通角，各晶

21、闸管导通角小于小于120 。 基本数量关系基本数量关系电阻负载时电阻负载时a a角的角的移相范围移相范围为为150 。 整流电压平均值整流电压平均值 a a30 时，负载电流时，负载电流连续连续，有，有 当当a a=0时，时，Ud最大，为最大，为Ud=Ud0=1.17U2。 a a30 时，负载电流时，负载电流断续断续，晶闸管导通角减小，此时有，晶闸管导通角减小，此时有 aapwwpapapcos17.1cos263)(sin2321226562UUttdUUd)6cos(1675.0)6cos(1223)(sin2321262apappwwppapUttdUUd(3-18)(3-19)Ud/

22、U2随随a a变化的规律变化的规律 03060901201500.40.81.21.17321a/( )Ud/U2图图3-16 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路Ud/U2与与a a的关系的关系电阻电阻负载负载电感电感负载负载电阻电电阻电感负载感负载负载电流平均值为负载电流平均值为晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值,即即 晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的晶闸管阳极与阴极间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即峰值，即 RUIdd22245. 2632UUUURM22UUFM(3-20)(3-21)(3-22)阻

23、感负载阻感负载 电路分析电路分析 L值很大，整流电流值很大，整流电流id的的波形基本是平直的，流过晶波形基本是平直的，流过晶闸管的电流接近闸管的电流接近矩形波矩形波。 a a30 时，整流电压波形时，整流电压波形与电阻负载时相同。与电阻负载时相同。 a a30 时，当时，当u2过零时，过零时，由于电感的存在，阻止电流由于电感的存在，阻止电流下降，因而下降，因而VT1继续导通，继续导通，直到下一相晶闸管直到下一相晶闸管VT2的触的触发脉冲到来，才发生换流，发脉冲到来，才发生换流，由由VT2导通向负载供电，同导通向负载供电，同时向时向VT1施加反压使其关断。施加反压使其关断。 uuuudiaabc

24、ibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu图图3-17 三相半波可控整流电路，阻三相半波可控整流电路，阻感负载时的电路及感负载时的电路及a a=60 时的波形时的波形基本数量关系基本数量关系 a a的的移相范围移相范围为为90 。 整流电压平均值整流电压平均值 Ud/U2与与a a的关系的关系 L很大，如曲线很大，如曲线2所示。所示。 L不是很大，则当不是很大，则当a a30 后，后，ud中负的部分中负的部分可能减少，整流电压平均可能减少，整流电压平均值值Ud略为增加，如曲线略为增加，如曲线3 所示。所示。acos17.12dUU03060901201500.40.81.21.

25、17321a/( )Ud/U2图图3-16 三相半波可控整三相半波可控整流电路流电路Ud/U2与与a a的关系的关系 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 晶闸管的额定电流为晶闸管的额定电流为 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值，晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值，即即 三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次电流中含有中含有直流分量直流分量，为此其应用较少。，为此其应用较少。ddTIIII577. 0312ddAVTIII368. 057. 1)(245. 2UUURMFM(3-23)(3-24)(3-25)