整流电路的谐波和功率因数分析课件.ppt

1、1/159引言引言整流电路（整流电路（Rectifier）是电力电子电路中出现最）是电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电变为直流电。早的一种，它的作用是将交流电变为直流电。整流电路的分类整流电路的分类 按组成的器件可分为按组成的器件可分为不可控不可控、半控半控、全控全控三种。三种。按电路结构可分为按电路结构可分为桥式桥式电路和电路和零式零式电路。电路。按交流输入相数分为按交流输入相数分为单相单相电路和电路和多相多相电路电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，分为为单拍单拍电路和电路和双拍双拍电路。电路。2/159引言引言整流电路整流电路单

2、相单相三相三相半波可控半波可控全波可控全波可控桥式全控桥式全控桥式半控桥式半控电阻负载电阻负载阻感负载（续流二极管）阻感负载（续流二极管）电阻负载电阻负载阻感负载阻感负载反电动势负载反电动势负载半波可控半波可控桥式全控桥式全控电阻负载电阻负载阻感负载阻感负载电阻负载电阻负载阻感负载阻感负载3/1593.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路4/1593.1.1 单相半波可控整流电路单

3、相半波可控整流电路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00图图3-1 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况 变压器变压器T起变换电压和起变换电压和隔离的作用，其一次侧和隔离的作用，其一次侧和二次侧电压瞬时值分别用二次侧电压瞬时值分别用u1和和u2表示，有效值分别用表示，有效值分别用U1和和U2表示，其中表示，其中U2的大的大小根据需要的直流输出电小根据需要的直流输出电压压ud的平均值的平均值Ud确定。确定。5/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路w

4、wwwtTVTR0u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq000图图3-1 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形分析整流电路的前提条件：分析整流电路的前提条件：1、晶闸管为、晶闸管为理想器件；理想器件；2、晶闸管的开通与关断过、晶闸管的开通与关断过 程程瞬时完成瞬时完成。分析其波形：分析其波形：晶闸管晶闸管VT导通前导通前 在在w wt1时刻时刻u2由正变负的过零点处由正变负的过零点处 6/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路wwwwtTVTR0u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq000图图3-1 单相半

5、波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形 右电路图为单相？半右电路图为单相？半波？可控？整流？电路波？可控？整流？电路。输出电压的波形在一输出电压的波形在一个电源周期中只脉动个电源周期中只脉动1次次，故该电路为故该电路为单脉波单脉波整流电路整流电路。7/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00图图3-1 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形 基本数量关系基本数量关系 触发角触发角a a：从晶闸管从晶闸管开始开始承受承受正正向向阳极电压起到施加触阳

6、极电压起到施加触发脉冲止的电角度。发脉冲止的电角度。导通角导通角q q：晶闸管在晶闸管在一个电源周一个电源周期期中处于通态的电角度。中处于通态的电角度。apq？8/159 通过控制触发脉冲的通过控制触发脉冲的相位相位来控制直流输出电压大小的方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。式称为相位控制方式，简称相控方式。3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路paaapwwp2cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUd直流输出电压平均值直流输出电压平均值随着随着a a增大，增大，Ud减小，该电路中减小，该电路中VT的的a a移相范围移相范围

7、为为180。9/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 阻感负载的特点：电流阻感负载的特点：电流不能突变。不能突变。电路分析电路分析晶闸管晶闸管VT导通前导通前 在在w wt1时刻时刻u2由正变负的过零点处由正变负的过零点处w wt2时刻时刻由于电感的存在与带电阻由于电感的存在与带电阻 负载时相比其输出电压平负载时相比其输出电压平 均值下降。均值下降。图图3-2 带阻感负载的单相半带阻感负载的单相半波可控整流电路及其波形波可控整流电路及其波形uwttwwtwtw20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qa+wt210/1593.

8、1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路分析电力电子电路的基本分析电力电子电路的基本 方法方法把开关器件理想化把开关器件理想化以单相半波电路为例以单相半波电路为例 当当VT处于关断状态时处于关断状态时 当当VT处于导通状态时处于导通状态时 a)b)VTRLVTRLu2u2图图3-3 单相半波可控整流电单相半波可控整流电路的分段线性等效电路路的分段线性等效电路 a)VT处于关断状态处于关断状态 b)VT处于导通状态处于导通状态11/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路RLLRZwwarctan222；式中：VTRLu2tURitiLwsin2dd2dd)(22)si

9、n(2)sin(2awwawtLRdeZUtZUi图图3-3 b)VT处于导通状态处于导通状态 在在VT通态时：通态时：uwttwwtwtw20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+在在VT刚导通时刻，上式的初始条件为刚导通时刻，上式的初始条件为0d1it，wa如何求导如何求导通角？通角？12/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路)sin()sin(aqawqLRe当当w wt=q q+a a 时，时，id=0，代入上式得：，代入上式得：uwttwwtwtw20wt1p2 ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+。越接近且平均

10、值越大，越大，为定值，若越小。越大，为定值，若0dURLRLqwaqaw13/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 有续流二极管的电路有续流二极管的电路电路分析电路分析晶闸管晶闸管VT导通前导通前 在在w wt1时刻时刻当当u2过零变负时，过零变负时，VDR导通，导通，VT关断，关断，id在在L-R-VDR回路回路续流续流若若L足够大，则足够大，则id连续连续，近似认为近似认为id波形为一条波形为一条 水平线水平线，大小恒为，大小恒为Id。u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR图图3-4 单相半波带阻感负载有单相半波

11、带阻感负载有续流二极管的电路及波形续流二极管的电路及波形 14/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路基本数量关系基本数量关系值为：流过晶闸管的电流平均ddVTIIpap2ddVTItdIIpapwppa2)(212值为：流过晶闸管的电流有效u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR15/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路基本数量关系基本数量关系ddVDIIRpap2ddVDItdIIRpapwpapp2)(2122平均值为：流过续流二极管的电流有效值为：流过续流二极管的电流u2udiduVTiVT

12、IdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR16/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路。的峰值，即均为压其承受的最大正反向电，晶闸管移相范围为2202180Uuu2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR2cos145.0)cos1(22)(sin221222aapwwppaUUttdUUd直流输出电压平均值直流输出电压平均值222uUud的峰值，即向电压为，其承受的最大反电压为续流二极管承受的反向17/1593.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路u2udiduVTiVTIdIdwt

13、1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR 单相半波可控整流电单相半波可控整流电路简单，但输出脉动大，路简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯流分量，造成变压器铁芯直流磁化直流磁化。为使变压器铁。为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量。面积，增大了设备的容量。18/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4图图3-5 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形带电阻负载的工作情况带电阻负

14、载的工作情况 VT1和和VT4一对桥臂一对桥臂 VT2和和VT3一对桥臂一对桥臂在在u2正半周（即正半周（即a点电位点电位高于高于b点电位）点电位）若若4个晶闸管均不导通个晶闸管均不导通在触发角在触发角a a处给处给VT1和和 VT4加触发脉冲加触发脉冲VT2和和VT3的的a a=0处为处为w wt=p p19/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况 当当u2过零时，流经晶过零时，流经晶闸管的电流降到零，闸管的电流降到零，VT1和和VT4关断。关断。在在u2负半周，在触发负半周，在触发角角a a处触发处触发VT2和和VT3 到到u2过

15、零时，电流又过零时，电流又降为零，降为零，VT2和和VT3关断。关断。u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4图图3-5 单相全控桥式单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形带电阻负载时的电路及波形VT2和和VT3的的a a=0处为处为w wt=p p20/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路基本数量关系基本数量关系222U22U2cos19.02cos122)(dsin21222aapwwppaUUttUUd角的角的移相范围移相范围为为整流电压平均值为：整流电压平均值为：u(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4 晶闸管承受的最大晶闸管

16、承受的最大正向电压正向电压 晶闸管承受的最大晶闸管承受的最大反向电压反向电压018021/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路基本数量关系基本数量关系2cos19.02aRURUIddu(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4 向负载输出的直流电流平均值向负载输出的直流电流平均值:流过晶闸管的电流平均值流过晶闸管的电流平均值：2cos145.0212aRUIIddVT流过晶闸管的电流有效值为：流过晶闸管的电流有效值为：papapwwppa2sin212)(d)sin2(21222RUttRUIVT22/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整

17、流电路基本数量关系基本数量关系papapwwppa2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIu(i)pwtwtwt000i2udidddaauVT1,4 变压器二次侧电流有效值变压器二次侧电流有效值:输出直流电流有效值输出直流电流有效值:papapwwppa2sin21)()sin2(1222RUtdtRUIVTII22即倍，的过晶闸管的电流有效值效值为流可得：输出直流电流有23/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u图图3-6 单相桥式全控整流电流

18、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带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 在在u2正半周期正半周期 触发角触发角a a处处给晶闸管给晶闸管VT1和和VT4加触发脉冲使其开通，加触发脉冲使其开通，ud=u2。负载电感很大，负载电感很大，id不能突变不能突变且波形近似为一条水平线。且波形近似为一条水平线。u2过零变负时过零变负时，由于电感的，由于电感的作用晶闸管作用晶闸管VT1和和VT4中仍流过电中仍流过电流流id，并不关断。，并不关断。24/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路图图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

19、载时的电路及波形阻感负载时的电路及波形带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况 w wt=p p+a a时刻时刻，触发，触发VT2和和VT3，VT2和和VT3导通，导通，u2通通过过VT2和和VT3分别向分别向VT1和和VT4施加反压使施加反压使VT1和和VT4关断，流关断，流过过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，此过程称为上，此过程称为换相换相，亦称亦称换流换流。2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u25/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路。22U。22U基本

20、数量关系基本数量关系均为向电压晶闸管承受的最大正反整流电压平均值为：整流电压平均值为：aapwwpapacos9.0cos22)(dsin21222dUUttUU当当a a=0时，时，Ud=0.9U2。a a=90 时，时，Ud=0。晶闸管。晶闸管移相范围移相范围为为90。2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u26/1593.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路。22UddVT707.021III基本数量关系基本数量关系晶闸管导通角晶闸管导通角q q与与a a无关，均为无关，均为180 其电流有效值为其电流

21、有效值为其电流平均值为其电流平均值为ddVT21II变压器二次侧电流变压器二次侧电流i 的波形为的波形为正负各正负各180 的矩形波，其相位由的矩形波，其相位由a a角决定，有效值角决定，有效值I =I 。2d22OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4u27/159带反电动势负载时的工作情况带反电动势负载时的工作情况 当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电当负载为蓄电池、直流电动机的电枢（忽略其中的电感）等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，感）等时，负载可看成一个直流电压源，对于整流电路，它们就是反电动势

22、负载。它们就是反电动势负载。3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路图图3-7 单相桥式全控整流电路接反电动势单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路电阻负载时的电路28/159电路分析电路分析|u2|E 时，才有晶闸管承受正电压，有导通时，才有晶闸管承受正电压，有导通可能。可能。3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路 晶闸管导通之后，晶闸管导通之后，ud=u2，直至，直至|u2|=E，id即降至即降至0使得晶闸管关断，此后使得晶闸管关断，此后ud=E。idOEudwtIdOwtaqd29/159 3.1.2 单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路idOEud

23、wtIdOwtaqd与电阻负载时相比，晶闸管提前了与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度电角度d d 停止导电，停止导电，d d 称为称为停止导电角停止导电角。22arcsinUEd当当a a30 a a=60 的波形如的波形如右图所示。右图所示。负载电流负载电流断续断续，各晶闸管导通角各晶闸管导通角小于小于120。50/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路aapwwpapapcos17.1cos263)(sin2321226562UUttdUUd基本数量关系基本数量关系整流电压平均值整流电压平均值a a30 时时u2Riduaubuca=0Owt1wt2wt3uGOudO

24、OuabuacOiVT1uVT1wtwtwtwtwt2017.10UUUUddd最大时，当aa=30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac51/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a a30 时：时：)6cos(1675.0)6cos(1223)(sin23212262apappwwppapUUttdUUdwwttwtwta=60u2uaubucOOOOuGudiVT1a a角的角的移相范围移相范围为为150 52/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路RUIdd22245.2623UUUURM2

25、2UUFM负载电流平均值为负载电流平均值为晶闸管承受的晶闸管承受的最大反向最大反向电压电压为变压器二次线电压为变压器二次线电压峰值，即峰值，即晶闸管阳极与阴极间的最大电压（晶闸管阳极与阴极间的最大电压（最大正向电压最大正向电压）等于变压器二次相电压的峰值，即等于变压器二次相电压的峰值，即 53/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 三相半波可控整流电路电阻负载动画演示三相半波可控整流电路电阻负载动画演示电阻负载电阻负载 0，3 0，60 波形比较波形比较54/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 电路分析电路分析 L值很大，整流电值很大，整流电 流流

26、id的波形基本是平直的波形基本是平直的，流过晶闸管的电流的，流过晶闸管的电流接近接近矩形波矩形波。a a30 时，整流电时，整流电压波形与电阻负载时相压波形与电阻负载时相同。同。阻感负载阻感负载a=30u2uaubucOwtOwtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uac55/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a a30 时（时（a a=60 ）uuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu56/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路基本数量关系基本数量关系acos17.12dUUa a的的移相范

27、围移相范围为为90。整流电压平均值整流电压平均值晶闸管最大正反向晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器电压峰值均为变压器二次线电压峰值，即二次线电压峰值，即245.2UUURMFMuuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu57/1593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 变压器二次电变压器二次电流有效值即晶闸管流有效值即晶闸管电流的有效值为电流的有效值为 ddVTIIII577.0312dVTAVVTIII368.057.1)(uuudiaabcibiciduacOwtOwtOOwtOOwtawtwtu晶闸管的额定晶闸管的额定电流为电流为 58/1

28、593.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 三相半波可控整流电路阻感负载动画演示三相半波可控整流电路阻感负载动画演示阻感负载阻感负载 0，3 0，60 波形比较波形比较59/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路原理图原理图 阴极连接在一阴极连接在一起的晶闸管组称为起的晶闸管组称为共阴极组共阴极组；阳极连；阳极连接在一起的晶闸管接在一起的晶闸管组称为组称为共阳极组共阳极组。图图3-18 三相桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路原理图60/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路晶闸管的导通顺序为晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-

29、VT4-VT5-VT6带电阻负载时的工作情况带电阻负载时的工作情况当当a a60 时时 a a=0 时，波形见时，波形见图图3-19。各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。压的交点。61/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 每个时刻均需每个时刻均需2个个晶晶闸管同时导通，形成向负闸管同时导通，形成向负载供电的回路，共阴极组载供电的回路，共阴极组的和共阳极组的的和共阳极组的各各1个个，且，且不能为同一相不能为同一相的晶闸管。的晶闸管。三相桥式全控整流电路的一些特点三相桥式全控整流电路的一些特点对触发脉冲的要求对触发脉

30、冲的要求 6个晶闸管的脉冲按个晶闸管的脉冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差的顺序，相位依次差60 。62/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 共阴极组共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差的脉冲依次差120，共阳极组共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差也依次差120 。同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差，脉冲相差180 。整流输出电压整流输出电压ud一周期一周期脉动脉动6次次，每次脉动的波，每次脉动的波形都一样，故该电路为形都一样，故该电路为6脉波整流电路

31、脉波整流电路。晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶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、反向电压的关系也一样。闸管承受最大正、反向电压的关系也一样。63/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为确保电路的正常工作，需保证同时导通的为确保电路的正常工作，需保证同时导通的2个晶个晶闸管均有脉冲闸管均有脉冲 宽脉冲宽脉冲触发触发：使脉冲宽度大于：使脉冲宽度大于60（一般取（一般取80 100）双脉冲双脉冲触发触发：用两个窄脉冲代替宽脉冲，两：用两个窄脉冲代替宽脉冲，两个窄脉冲的前沿

32、相差个窄脉冲的前沿相差60，脉宽一般为，脉宽一般为20 30 。常用的是双脉冲触发。常用的是双脉冲触发。64/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 a a=30 时，波形见时，波形见图图3-20，晶闸管起始导通时，晶闸管起始导通时刻推迟刻推迟30，组成，组成ud的每一段线电压因此推迟的每一段线电压因此推迟30，ud平均值降低。平均值降低。a a=60 时，波形见时，波形见图图3-21，ud波形中每段线电波形中每段线电压的波形继续向后移，压的波形继续向后移，ud平均值继续降低。平均值继续降低。a a=60 时时ud出现了出现了为零的点为零的点。当当a a60 时时 a a=

33、90 时的波形见时的波形见图图3-22。因为。因为id与与ud一致，一一致，一旦旦ud降为至零，降为至零，id也降至零，晶闸管关断，输出整也降至零，晶闸管关断，输出整流电压流电压ud为零为零，ud波形不能出现负值波形不能出现负值。65/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况 电路分析电路分析当当a a60 时时a a=0 时的波形见时的波形见图图3-23 a a=30 时的波形见时的波形见图图3-24 当当a a60 时时 a a=90 时的波形见时的波形见图图3-25 由于电感由于电感L的作用，的作用，ud波形会出现波形会出现负的部

34、分负的部分。66/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路基本数量关系基本数量关系整流输出电压平均值整流输出电压平均值带阻感负载时，或带电阻负载带阻感负载时，或带电阻负载a a60 时时awwpapapcos34.2)(sin6323232UttdUUdud1u2ud2u2LudidwtOwtOwtOwtOuaa=0ubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaciVT1ud1a=30ud2uduabuacubcubaucaucbuabuacwtOwtOwtOwtOidiawt1uaubuca=90ud1ud2uacubcubaucaucbuabuacuabud

35、uacuabuacwtOwtOwtOubucuawt1uVT167/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路带电阻负载且带电阻负载且a a60 时时 ud1ud2uduaubucuaubwtOwtOwtOiduabuacubcubaucaucbuabuacubcuba)3cos(134.2)(sin63232apwwppapUttdUUd68/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带电阻负载时三相桥式全控整流电路带电阻负载时三相桥式全控整流电路a a角的角的移相范围是移相范围是120，带阻感负载时，三相桥式全控整，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的流电

36、路的a a角移相范围为角移相范围为90。awwpapapcos34.2)(sin6323232UttdUUd)3cos(134.2)(sin63232apwwppapUttdUUd69/1593.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 带阻感负载时，变压器二次侧电流为正负半周带阻感负载时，变压器二次侧电流为正负半周各宽各宽120、前沿相差、前沿相差180 的矩形波，其有效值为：的矩形波，其有效值为：2221222()0.8162333ddddIIIIIppp 70/159三相整流电路基本数量关系小结三相整流电路基本数量关系小结acos17.12UUdacos34.22UUdap3co

37、s134.22UUd三相三相半波可控半波可控桥式全控桥式全控电阻负载电阻负载电阻负载电阻负载晶闸管最大正反向电压晶闸管最大正反向电压，22U030a030a)6cos(1675.02apUUd2245.26UU 阻感负载阻感负载acos17.12UUd晶闸管最大正反向电压晶闸管最大正反向电压2245.26UU 060a060a阻感负载阻感负载acos34.22UUd71/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感变压器漏感 实际上变压器绕组总有实际上变压器绕组总有漏感漏感，该漏感可用一个，该漏感可用一个集中的电感集中的电感LB表示，并将其折算到表示，并将其折算

38、到变压器二次侧变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此不能突变，因此换相换相过程不能瞬间完成，而是会过程不能瞬间完成，而是会持持续一段时间续一段时间。现以三相半波为例来分析现以三相半波为例来分析 假设负载中电感很大，假设负载中电感很大，负载电流为水平线负载电流为水平线。72/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响在在w wt1时刻之前时刻之前VT1导通，导通，w wt1时刻触发时刻触发VT2，因，因a、b两相均有两相均有漏感，故漏感，故ia、ib均不能均不能突变，突变，VT1和和VT2同时同时导通，

39、相当于将导通，相当于将a、b两相短路两相短路，两相间电，两相间电压差为压差为ub-ua，它在两，它在两相组成的回路中产生相组成的回路中产生环流环流ik如图所示。如图所示。udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca w wt1 时刻时刻 图图3-26 考虑变压器漏感时的三相半考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形波可控整流电路及波形 从从VT1换相至换相至VT2的过程的过程 73/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 ik=ib是逐渐增是逐渐增大的，而大的，而 ia=Id-ik是是逐渐减小的。逐渐减小的。当当ik增大到等增大到等于于Id时，时

40、，ia=0，VT1关断，换流过程结关断，换流过程结束。束。换相过程持换相过程持续的时间用电角度续的时间用电角度g g 表示，称为表示，称为换相换相重叠角重叠角。audidwtOwtOgiciaibiciaIdw wt1时时 刻刻 74/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响基本数量关系基本数量关系 换相过程中，整流输出电压瞬时值为换相过程中，整流输出电压瞬时值为2ddddbabaduutiLutiLuukBkB75/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 换相压降：与不考虑变压器漏感时相比，换相压降：与不考虑变压器漏感时相比，ud平平均值

41、降低，降低的多少用均值降低，降低的多少用Ud表示表示udwtOuaubuca76/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响dB0B6565B6565Bbb6565dbd23d23)(ddd23)(d)dd(23)(d)(3/21IXiLttiLttiLuutuuUIpwpwpwpwpgapapgapapgapapdkkkBBBBLXLXw次侧的漏抗，的变压器每相折算到二是漏感为77/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响换相重叠角换相重叠角g g 的计算的计算 B2Bab2)65(sin62ddLtULuutikpw2Bd65sin()d2

42、6kiUttXpww2256BB6655sin()d()coscos()2626tkUUitttXXwpappwwaw由由tiLutiLuukBkBddddbad得：得：由上式得：由上式得：则：则：78/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响时当65pgawtdB2)cos(cos26IXUikgaa2dB62)cos(cosUIXgaa即2256BB6655sin()d()coscos()2626tkUUitttXXwpappwwaw由上式得由上式得：Id 越大，则越大，则g g 越大；越大；XB 越大，越大，g g 越大；越大；当当a a90 时，时，a a 越

43、小，越小，g g 越大。越大。udidwtOwtOgiciaibiciaIduaubuca79/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响dU)cos(cosgaadBIXpdB2IXpdB23IXpdB3IXpdB2ImXp2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIpsin22Bd注：注：单相全控桥电路中，本表所列通用公式不适用单相全控桥电路中，本表所列通用公式不适用 三相桥等效为相电压等于三相桥等效为相电压等于 的的6脉波整流电脉波整流电 路，故其路，故其m=6，相电压按，相电压按 代入。代入。23U23U表表3-2 各种整流电路换相压降

44、和换相重叠角的计算各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算 变压器漏抗对各种整流电路的影响变压器漏抗对各种整流电路的影响80/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路影响的一些结论变压器漏感对整流电路影响的一些结论:出现换相重叠角出现换相重叠角g g，整流输出电压平均值，整流输出电压平均值Ud降低。降低。整流电路的工作状态增多。整流电路的工作状态增多。晶闸管的晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通，减小，有利于晶闸管的安全开通，有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正

45、的换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可，可能使晶闸管误导通，为此必须加能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。吸收电路。81/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响例：三相桥式不可控整流电路，阻感负载，例：三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L=，U2=220V，XB=0.3，求，求Ud、Id、IVD、I2和和g g 的值并作出的值并作出ud、iVD和和i2a的波形。的波形。解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式可控 整流电路整流电路a a0时的情况。时的情况。）（）（AIVUdd38.979.486RU

46、IIXUUUUdddBdddpa3cos34.22解得：解得：82/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响892.0cosg9.26gAIIddVD46.32383.973262)cos(cosUIXdBgaa又因为又因为解得解得AIIda51.79322二极管电流平均值二极管电流平均值变压器二次电流有效值变压器二次电流有效值83/1593.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响u2udiVD1wtOwtOwtOwtOuaubucwt1uabuacubcubaucaucbuabuaci2aIdId图图3-27 ud、iVD1和和i2a的波形的波形

47、84/1593.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路 3.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 3.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路 85/1593.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路引言引言交交直直交变频器、不间断电源、开关电交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合大都采用源等应用场合大都采用不可控整流电路不可控整流电路。最常用的是最常用的是单相桥式单相桥式和和三相桥式三相桥式两种接法。两种接法。由于电路中的电力电子器件采用由于电路中的电力电子器件采用整流二极整流二极管管，故也称这类电路为，故也称这

48、类电路为二极管整流电路二极管整流电路。86/1593.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 在在u2正半周过零点至正半周过零点至w wt=0期间，因期间，因u2ud，故二，故二极管均不导通，此阶段极管均不导通，此阶段电容电容C向向R放电放电，提供负载所需，提供负载所需电流，同时电流，同时ud下降。下降。至至w wt=0之后，之后，u2将要超过将要超过ud，使得，使得VD1和和VD4导导通，通，ud=u2，交流电源向电容充电交流电源向电容充电，同时向负载，同时向负载R供电。供电。87/1593.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 电容被充

49、电到电容被充电到w wt=q q时，时，u2 开始小于电容两开始小于电容两端的电压，端的电压，VD1和和VD4关断。关断。电容开始放电电容开始放电。当当w wt=p p，即放电经过，即放电经过p p-q q角时，角时，u2 开始大于开始大于电容两端的电压，电容两端的电压，二极管二极管VD2和和VD3导通，导通，u2又向又向C充电充电，与，与u2正半周的情况一样。正半周的情况一样。88/1593.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路d d和和q q的确定的确定d d 指指VD1和和VD4导通的时刻与导通的时刻与u2过零点相距的角度。过零点相距的角度。q q 指指VD1

50、和和VD4的导通角的导通角89/1593.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路201)0(uudtiCudtCd)sin(222dwtUud d 的确定的确定 在在VD1和和VD4导通期间导通期间dsin2)0()0(22Uuud90/1593.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路)cos(22dwwtCUiC)sin(222dwtRURuiR)sin(2)cos(222dwdwwtRUtCU解得：解得：而负载电流而负载电流所以：所以：RCdiii)sin(21sin22202dwdtUudtiCUtC则则91/1593.4.1 电容滤波