電力電子課件_第3章交流-直流變換電路

1、第第3章章 交流交流-直流變換電路直流變換電路v本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)v不同負(fù)載時(shí)，單相可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原不同負(fù)載時(shí)，單相可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系理、波形分析和數(shù)量關(guān)系v不同負(fù)載時(shí)，三相可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原不同負(fù)載時(shí)，三相可控整流電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和數(shù)量關(guān)系理、波形分析和數(shù)量關(guān)系v變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響變壓器漏抗對(duì)整流電路的影響v觸發(fā)電路的定相和同步觸發(fā)電路的定相和同步3.1 單相可控整流電路單相可控整流電路3.1.1 單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載） 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 變壓器變壓器Tr起變換電壓和隔離的

2、作用。起變換電壓和隔離的作用。圖圖3-1 2、工作原理、工作原理 1）在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在）在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通；負(fù)載上的電處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓壓等于變壓器輸出電壓u2。在。在t=時(shí)刻，電源電壓時(shí)刻，電源電壓過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。為零。 2）在電源電壓負(fù)半波，）在電源電壓負(fù)半波，uAK0，晶閘管承受反向，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒有電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒有輸出電壓

3、，直到電源電壓輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期。直流輸出的下一周期。直流輸出電壓電壓ud和負(fù)載電流和負(fù)載電流id的波形相位相同。的波形相位相同。3、波形情況、波形情況1）圖）圖3-1（b）給出了直流輸出電壓）給出了直流輸出電壓ud和和晶閘管晶閘管兩端電壓兩端電壓uT的理論分析波形，其中負(fù)載電流的理論分析波形，其中負(fù)載電流id和和ud的波形相位相同。的波形相位相同。2）圖）圖(a)、(b)、(c)、(d)是是=30、60、90、120電阻性負(fù)載時(shí)的仿真和實(shí)驗(yàn)波形。電阻性負(fù)載時(shí)的仿真和實(shí)驗(yàn)波形。 v改變觸發(fā)角改變觸發(fā)角的大小，直流輸出電壓的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生的波形發(fā)生變化，負(fù)載上

4、輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然變化，負(fù)載上輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然=180時(shí)，時(shí)，Ud=0。由于晶閘管只在電源電壓正半。由于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，故稱脈動(dòng)直流，故稱“半波半波”整流。整流。 0300600900120 幾個(gè)名詞：幾個(gè)名詞： （1）觸發(fā)角）觸發(fā)角與導(dǎo)通角與導(dǎo)通角v觸發(fā)角觸發(fā)角也稱觸發(fā)延遲角或控制角，是指晶閘管從承受正也稱觸發(fā)延遲角或控制角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到導(dǎo)通時(shí)止之間的電角度。向電壓開始到導(dǎo)通時(shí)止之間的電角度。v導(dǎo)通角導(dǎo)通角，是指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。，是

5、指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。（2） 移相與移相范圍移相與移相范圍v移相是指改變觸發(fā)脈沖移相是指改變觸發(fā)脈沖ug出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角的的大小。大小。v移相范圍是指觸發(fā)脈沖移相范圍是指觸發(fā)脈沖ug的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是圍是0180。 4、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系v1）直流輸出電壓平均值）直流輸出電壓平均值Ud:v2）輸出電流平均值）輸出電流平均值Id:2cos145. 02cos12 dsin221222dUUttUU2co

6、s10.45 2ddRURUIv3）負(fù)載電壓有效值）負(fù)載電壓有效值U:4）負(fù)載電流有效值）負(fù)載電流有效值I:22sin41 d2sin22122UttUU22sin412RURUI 5）晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電流有效值）晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電流有效值v單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過相同的電流，故其有效值相等，即：次側(cè)流過相同的電流，故其有效值相等，即：22sin4122TRUIII6）功率因數(shù)）功率因數(shù)cosv整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值功率的比

7、值式中式中 P變壓器二次側(cè)有功功率，變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2R S變壓器二次側(cè)視在功率，變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2 7）晶閘管承受的最大正反向電壓）晶閘管承受的最大正反向電壓UTM晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓Um是相電壓峰值。是相電壓峰值。22sin41cos222IUUISP2TM2UU3.1.2 單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載） 1、電路的結(jié)構(gòu)、電路的結(jié)構(gòu)v阻感性負(fù)載的等效電路可用一個(gè)電感和電阻的串聯(lián)電路來表阻感性負(fù)載的等效電路可用一個(gè)電感和電阻的串聯(lián)電路來表示。示。圖圖3-2 2、工作原理、工作原理 （1）在

8、）在t=0期間：晶閘管陽期間：晶閘管陽-陰極間的電壓陰極間的電壓uAK大于零，大于零，此時(shí)沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、此時(shí)沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。電流都等于零。 （2）在）在t=時(shí)刻，門極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，電時(shí)刻，門極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓源電壓u2加到負(fù)載上，輸出電壓加到負(fù)載上，輸出電壓ud= u2 。由于電感的存在，。由于電感的存在，負(fù)載電流負(fù)載電流id只能從零按指數(shù)規(guī)律逐漸上升。只能從零按指數(shù)規(guī)律逐漸上升。 （3）在）在t=t1 t2期間：輸出電流期間：輸出電流id 從零增至最大值。在從零增至最大值。在id

9、的增長過程中，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢力圖限制電流增大，的增長過程中，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢力圖限制電流增大，電源提供的能量一部分供給負(fù)載電阻，一部分為電感的儲(chǔ)電源提供的能量一部分供給負(fù)載電阻，一部分為電感的儲(chǔ)能。能。 （4）在）在t=t2 t3期間：負(fù)載電流從最大值開始下期間：負(fù)載電流從最大值開始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。電流不變。（5）在）在t=時(shí)，交流電壓時(shí)，交流電壓u2過零，由于感應(yīng)電壓的過零，由于感應(yīng)電壓的存在，晶閘管陽極、陰極間的電壓存在，晶閘管陽極、陰極間的電壓uAK仍大于零，晶仍大于零，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)電感儲(chǔ)存

10、的磁能一部分釋放變閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)電感儲(chǔ)存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網(wǎng)，成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網(wǎng)，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2 反壓作用下反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周，即而截止。直到下一個(gè)周期的正半周，即t=2+時(shí)，時(shí)，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如此循環(huán)不已。晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如此循環(huán)不已。 0603、波形情況、波形情況輸出電壓、電流及元件的電壓波形如圖輸出電壓、電流及元件的電壓波形如圖3-2(b)所示。下圖給所示。下圖給出了出了 時(shí)單相半波整流電路帶阻時(shí)單相半波整流電路帶阻-感性負(fù)載、大電

11、感負(fù)載時(shí)感性負(fù)載、大電感負(fù)載時(shí)的負(fù)載電壓、電流和晶閘管兩端電壓的仿真波形。的負(fù)載電壓、電流和晶閘管兩端電壓的仿真波形。 (a) 阻-感性負(fù)載 (b) 大電感負(fù)載v直流輸出電壓平均值直流輸出電壓平均值Ud為為v從從Ud的波形可以看出，由于電感的存在，電源電的波形可以看出，由于電感的存在，電源電壓由正到負(fù)過零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了壓由正到負(fù)過零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減?。划?dāng)大電負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減?。划?dāng)大電感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，則平均值趨于零，則id也很小。所以，實(shí)際的

12、大感也很小。所以，實(shí)際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。)(sin2212ttdUUd3.1.3 單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）續(xù)流二極管） 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)v電感性負(fù)載加電感性負(fù)載加v續(xù)流二極管的續(xù)流二極管的v電路如圖所示。電路如圖所示。圖圖3-3 2、工作原理、工作原理v1）在電源電壓正半波，電壓）在電源電壓正半波，電壓u20，晶閘管，晶閘管uAK0。在。在t=處觸發(fā)晶閘管，使其導(dǎo)通，形成負(fù)載電流處觸發(fā)晶閘管，使其導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓和電流，此間續(xù)流二

13、極管有輸出電壓和電流，此間續(xù)流二極管VD承受反向陽極電承受反向陽極電壓而關(guān)斷。壓而關(guān)斷。v2）在電源電壓負(fù)半波，電感感應(yīng)電壓使續(xù)流二極管）在電源電壓負(fù)半波，電感感應(yīng)電壓使續(xù)流二極管VD導(dǎo)導(dǎo)通續(xù)流，此時(shí)電壓通續(xù)流，此時(shí)電壓u2 0， u2通過續(xù)流二極管通過續(xù)流二極管VD使晶閘使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)，且連續(xù)，且id波形近似為一條直線。波形近似為一條直線。3、波形、波形0

14、30060 0120090 0150v電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)電壓的作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。v對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性

15、負(fù)載相同，為相同，為0180，且有，且有+=180。 4、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值Ud 2）輸出電流平均值輸出電流平均值Id2cos145. 02cos122 dsin22212dUUttUU2cos10.45 2ddRURUI 3）晶閘管的電流平均值晶閘管的電流平均值IdT 4）晶閘管的電流有效值）晶閘管的電流有效值ITd2-dTIId2)(2d21TItdII 5）續(xù)流二極管的電流平均值續(xù)流二極管的電流平均值IdD 6）續(xù)流二極管的電流）續(xù)流二極管的電流有效值有效值ID 7）晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓

16、晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓均為電晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓均為電源電壓的峰值。源電壓的峰值。 ddD2IId02dD2)(21ItdII2TM2UUv單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，調(diào)整方單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)一次。變壓器二次側(cè)流過單方向的電流，存在直一次。變壓器二次側(cè)流過單方向的電流，存在直流磁化、利用率低的問題，為使變壓器不飽和，流磁化、利用率低的問題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。 3.

17、1.4 單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）v1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)v用四個(gè)晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成用四個(gè)晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽極，每一只晶閘管是一個(gè)橋臂。共陽極，每一只晶閘管是一個(gè)橋臂。 圖圖2-8 2、工作原理工作原理 1）在）在u2正半波的（正半波的（0）區(qū)間：）區(qū)間：v晶閘管晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖。四個(gè)晶閘管都不通。承受正壓，但無觸發(fā)脈沖。四個(gè)晶閘管都不通。假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則uT1.4= uT2.3=1/2 u2。 2）在）在u2正半波的正半波

18、的t=時(shí)刻：時(shí)刻：v觸發(fā)晶閘管觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿使其導(dǎo)通。電流沿 aVT1RVT4bTr的二次繞組的二次繞組a流通，負(fù)載上有電壓流通，負(fù)載上有電壓（ud=u2）和電流輸出，兩者波形相位相同且）和電流輸出，兩者波形相位相同且uT1.4=0。此時(shí)電源。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，則狀態(tài)，則uT2.3=1/2u2。晶閘管。晶閘管VT1、VT4直導(dǎo)通到直導(dǎo)通到t=止，此止，此時(shí)因電源電壓過零，晶閘管陽極電流下降為零而關(guān)斷。時(shí)因電源電壓過零，晶閘管陽極電流下降為零而關(guān)斷。 3）在）在u2負(fù)半

19、波的（負(fù)半波的（+）區(qū)間：）區(qū)間：v晶閘管晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。 4）在）在u2負(fù)半波的負(fù)半波的t=+時(shí)刻：時(shí)刻：v觸發(fā)晶閘管觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)通，電流沿，元件導(dǎo)通，電流沿vbVT3RVT2aTr的二次繞組的二次繞組b流通，電源電壓沿流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向加）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向

20、加到晶閘管到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到一直要導(dǎo)通到t=2為止，此時(shí)電源電壓再次為止，此時(shí)電源電壓再次過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、VT4和和VT2、VT3在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。 3、波形、波形030060 (a) 01200900150 v單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0180。=0時(shí)，輸出電壓最高；時(shí)，輸出電壓最高；=180時(shí)，輸出電壓最

21、小。時(shí)，輸出電壓最小。晶閘管承受最大正反向電壓晶閘管承受最大正反向電壓Um是相電壓峰值。是相電壓峰值。v負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電流流過，負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電流流過，從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相半波得到了改善。變壓器二次繞組在正、負(fù)半周內(nèi)半波得到了改善。變壓器二次繞組在正、負(fù)半周內(nèi)均有大小相等、方向相反的電流流過，從而改善了均有大小相等、方向相反的電流流過，從而改善了變壓器的工作狀態(tài)，并提高了變壓器的有效利用率。變壓器的工作狀態(tài)，并提高了變壓器的有效利用率。 4. 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值

22、輸出電壓平均值Ud 2 2）輸出電流平均值）輸出電流平均值Id為為2cos19 . 02cos122 dsin21222dUUttUU2cos19 . 02ddRURUI 3）輸出電壓有效值輸出電壓有效值U 4）輸出電流有效值輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流與變壓器二次側(cè)電流I2 輸出電流有效值輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流與變壓器二次側(cè)電流I2相同為相同為 2sin21dsin22122UttUU2sin2122RURUII 5）晶閘管的電流平均值晶閘管的電流平均值IdT 6）晶閘管）晶閘管電流有效值電流有效值IT 7） 功率因數(shù)功率因數(shù)cosv顯然功率因數(shù)與顯然功率因數(shù)與相關(guān)，相關(guān)，

23、=0 時(shí)，時(shí)，cos=1。 ddT21II22T2122sin41IRUI2sin21cos2IUUISP22U2/2U8）晶閘管承受的最大反向電壓是相電壓峰值的）晶閘管承受的最大反向電壓是相電壓峰值的承受的最大正向電壓是承受的最大正向電壓是 3.1.5 單相橋式全控整流電路（單相橋式全控整流電路（阻-感性負(fù)載）性負(fù)載） 1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 電感的感應(yīng)電勢使輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)波。輸出電流是近似電感的感應(yīng)電勢使輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)波。輸出電流是近似平直的，晶閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。平直的，晶閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。 圖圖3-6 2、工作原理、工作原理 1）在）在u2正半波的

24、（正半波的（0）區(qū)間：）區(qū)間：v晶閘管晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。承受正壓，但無觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在假設(shè)電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在0區(qū)間由于電感釋放區(qū)間由于電感釋放能量，晶閘管能量，晶閘管VT2、VT3維持導(dǎo)通。維持導(dǎo)通。 2）在）在u2正半波的正半波的t=時(shí)刻及以后：時(shí)刻及以后：v在在t=處觸發(fā)晶閘管處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿使其導(dǎo)通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組的二次繞組a流通，此時(shí)流通，此時(shí)負(fù)載上有輸出電壓（負(fù)載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶）和電流。電源電壓反向加到晶閘管閘

25、管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。 3）在）在u2負(fù)半波的（負(fù)半波的（+）區(qū)間：）區(qū)間：v當(dāng)當(dāng)t=時(shí)，電源電壓自然過零，感應(yīng)電勢使晶閘管時(shí)，電源電壓自然過零，感應(yīng)電勢使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通。在電壓負(fù)半波，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通。在電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。處于關(guān)斷狀態(tài)。 4）在）在u2負(fù)半波的負(fù)半波的t=+時(shí)刻及以后：時(shí)刻及以后：v在在t=+處觸發(fā)晶閘管處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導(dǎo)通，電流沿使其導(dǎo)通，電流沿bVT3LRVT2aTr的二次繞組的二次繞組b流通，電源電

26、流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓 （ud=-u2）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到VT1、VT4上，使上，使其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通一直要導(dǎo)通到下一周期到下一周期t=2+處再次觸發(fā)晶閘管處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。為止。 3、 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值輸出電壓平均值Ud 2）輸出電流平均值輸出電流平均值Id cos9 . 0cos22 dsin21222dUUttUURUIdd 3）晶閘管的電流平均值晶

27、閘管的電流平均值IdTv由于晶閘管輪流導(dǎo)電，所以流過每個(gè)晶閘管的平由于晶閘管輪流導(dǎo)電，所以流過每個(gè)晶閘管的平均電流只有負(fù)載上平均電流的一半。均電流只有負(fù)載上平均電流的一半。 4）晶閘管的電流有效值晶閘管的電流有效值IT 與通態(tài)平均電流與通態(tài)平均電流 IT(A V) ddT21IIdT21II)25 . 1 (57. 1TT(AV)II 5 5）變壓器副邊電流）變壓器副邊電流I2 dT22III6）晶閘管承受的最大正反向電壓）晶閘管承受的最大正反向電壓UTM=22U 4、波形、波形030060 01200900150 v從波形可以看出從波形可以看出90 輸出電壓波形正負(fù)面積相輸出電壓波形正負(fù)面積

28、相同，平均值為零，所以移相范圍是同，平均值為零，所以移相范圍是090 。控制。控制角角在在090 之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角，導(dǎo)通角導(dǎo)通角與控制角與控制角無關(guān)。無關(guān)。 3.1.6 單相橋式全控整流電路（反電勢負(fù)載）單相橋式全控整流電路（反電勢負(fù)載） 1、電阻性反電勢負(fù)載的情況、電阻性反電勢負(fù)載的情況 當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值ud小于反電勢小于反電勢E 時(shí)，晶閘管承時(shí)，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，ud=u2， 晶閘管關(guān)斷時(shí)，晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載相比晶閘管提前。與電阻

29、負(fù)載相比晶閘管提前了電角度了電角度停止導(dǎo)電，停止導(dǎo)電，稱作停止導(dǎo)電角。稱作停止導(dǎo)電角。 22arcsinUEREuiddv若若 時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開始承受正電壓時(shí)，沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即即= =。 2、阻、阻-感性反電勢負(fù)載的情況感性反電勢負(fù)載的情況v若負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，此時(shí)負(fù)載性質(zhì)為反電動(dòng)勢若負(fù)載為直流電動(dòng)

30、機(jī)時(shí)，此時(shí)負(fù)載性質(zhì)為反電動(dòng)勢電感性負(fù)載，電感不足夠大，輸出電流波形仍然斷電感性負(fù)載，電感不足夠大，輸出電流波形仍然斷續(xù)。在負(fù)載回路串接平波電抗器可以減小電流脈動(dòng)，續(xù)。在負(fù)載回路串接平波電抗器可以減小電流脈動(dòng)，如果電感足夠大，電流就能連續(xù)，在這種條件下其如果電感足夠大，電流就能連續(xù)，在這種條件下其工作情況與電感性負(fù)載相同。工作情況與電感性負(fù)載相同。v單相全控橋式整流器主要適用于單相全控橋式整流器主要適用于4kW左右的應(yīng)用場左右的應(yīng)用場合，與單相半波可控整流器相比，整流電壓脈動(dòng)減合，與單相半波可控整流器相比，整流電壓脈動(dòng)減小，每周期脈動(dòng)兩次。變壓器二次側(cè)流過正反兩個(gè)小，每周期脈動(dòng)兩次。變壓器二次側(cè)

31、流過正反兩個(gè)方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。 3.1.7 單相橋式半控整流電路（單相橋式半控整流電路（阻阻-感性負(fù)載、感性負(fù)載、不帶續(xù)流二極管不帶續(xù)流二極管） 單相橋式全控整流電路中，每個(gè)工作區(qū)間有兩單相橋式全控整流電路中，每個(gè)工作區(qū)間有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每個(gè)導(dǎo)電回路由兩個(gè)晶閘管同時(shí)個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每個(gè)導(dǎo)電回路由兩個(gè)晶閘管同時(shí)控制。實(shí)際上，對(duì)單個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需控制。實(shí)際上，對(duì)單個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需一個(gè)晶閘管就可以了。為此，在每個(gè)導(dǎo)電回路中，一個(gè)晶閘管就可以了。為此，在每個(gè)導(dǎo)電回路中，一個(gè)仍用晶閘管進(jìn)行控制，另一個(gè)則用大功率整一個(gè)仍用晶閘管進(jìn)行

32、控制，另一個(gè)則用大功率整流二極管代替，從而簡化了整個(gè)電路。把全控橋流二極管代替，從而簡化了整個(gè)電路。把全控橋中的晶閘管中的晶閘管VT2，VT4換成二極管換成二極管VD2，VD4即成即成為單相橋式半控整流電路。為單相橋式半控整流電路。 電阻性負(fù)載時(shí)的有關(guān)波形如圖所示電阻性負(fù)載時(shí)的有關(guān)波形如圖所示.030060 電阻負(fù)載0900120 電阻負(fù)載 1、單相橋式半控整流電路結(jié)構(gòu)、單相橋式半控整流電路結(jié)構(gòu) （阻阻感性負(fù)載、感性負(fù)載、不帶續(xù)流二極管）不帶續(xù)流二極管）v在單相橋式全控整流電路中，每個(gè)工作區(qū)間有兩在單相橋式全控整流電路中，每個(gè)工作區(qū)間有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，每個(gè)導(dǎo)電回路由兩個(gè)晶閘管同時(shí)個(gè)晶閘管導(dǎo)通，

33、每個(gè)導(dǎo)電回路由兩個(gè)晶閘管同時(shí)控制。實(shí)際上，對(duì)單個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需控制。實(shí)際上，對(duì)單個(gè)導(dǎo)電回路進(jìn)行控制，只需一個(gè)晶閘管就可以了。為此，在每個(gè)導(dǎo)電回路中，一個(gè)晶閘管就可以了。為此，在每個(gè)導(dǎo)電回路中，一個(gè)仍用晶閘管進(jìn)行控制，另一個(gè)則用大功率整一個(gè)仍用晶閘管進(jìn)行控制，另一個(gè)則用大功率整流二極管代替，從而簡化了整個(gè)電路。把全控橋流二極管代替，從而簡化了整個(gè)電路。把全控橋中的晶閘管中的晶閘管VT2，VT4換成二極管換成二極管VD2，VD4即成即成為單相橋式半控整流電路，如下圖為單相橋式半控整流電路，如下圖a所示。所示。 單相橋式半控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)的電路原理圖和電壓、電流波形單相橋式半控整流電

34、路帶大電感負(fù)載時(shí)的電路原理圖和電壓、電流波形 圖圖3-8 3、電路波形、電路波形030060 01200900150 3.1.8、單相橋式半控整流電路（帶續(xù)流二極管）、單相橋式半控整流電路（帶續(xù)流二極管）v（1）電路結(jié)構(gòu)和工作原理）電路結(jié)構(gòu)和工作原理v單相橋式半控整流電路（帶續(xù)流二極管）的電路和電壓、單相橋式半控整流電路（帶續(xù)流二極管）的電路和電壓、電流波形如下圖所示。電流波形如下圖所示。圖圖3-9v接上續(xù)流二極管后，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)續(xù)流接上續(xù)流二極管后，當(dāng)電源電壓降到零時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)續(xù)流二極管續(xù)流，使橋路直流輸出端只有二極管續(xù)流，使橋路直流輸出端只有1V左右的壓降，迫使晶左右的

35、壓降，迫使晶閘管與二極管串聯(lián)電路中的電流減小到維持電流以下，使晶閘管與二極管串聯(lián)電路中的電流減小到維持電流以下，使晶閘管關(guān)斷，這樣就不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象了閘管關(guān)斷，這樣就不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象了改進(jìn)接法如下圖改進(jìn)接法如下圖a所示，相當(dāng)于把全控橋中的所示，相當(dāng)于把全控橋中的VT3和和VT4換成換成二極管二極管VD3和和VD4，這樣可省去續(xù)流二極管，續(xù)流由，這樣可省去續(xù)流二極管，續(xù)流由VD3和和VD4實(shí)現(xiàn)。即使不外接續(xù)流二極管，電路也不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。即使不外接續(xù)流二極管，電路也不會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。但兩個(gè)晶閘管陰極電位不同，象。但兩個(gè)晶閘管陰極電位不同，VT1和和VT2觸發(fā)電路要隔觸發(fā)電路要隔離。這種電路的

36、電流和電壓波形如下圖離。這種電路的電流和電壓波形如下圖b所示。所示。圖圖3-103.2 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.2.1 三相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）三相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載） 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)v為得到零線，變壓器二次繞組為星形。為給三次為得到零線，變壓器二次繞組為星形。為給三次諧波提供通路，變壓器一次繞組接成三角形。三諧波提供通路，變壓器一次繞組接成三角形。三個(gè)晶閘管的陰極連在一起，為共陰極接法。個(gè)晶閘管的陰極連在一起，為共陰極接法。 圖圖3-112、工作原理、工作原理 （1）在）在t1t2區(qū)間區(qū)間v有有uuuv、uuuw，u相電壓最高，相電壓最高，VT

37、1承受正壓。在承受正壓。在t1時(shí)時(shí)刻觸發(fā)刻觸發(fā)VT1使其導(dǎo)通，導(dǎo)通角使其導(dǎo)通，導(dǎo)通角120，輸出電壓，輸出電壓uduu。其。其它兩個(gè)晶閘管承受反壓而不導(dǎo)通。它兩個(gè)晶閘管承受反壓而不導(dǎo)通。VT1的電流的電流iT1與變壓器二與變壓器二次側(cè)次側(cè)u相電流波形相同，大小相等。相電流波形相同，大小相等。（2）在）在t2t3區(qū)間區(qū)間v有有uvuu ，v相電壓最高，相電壓最高，VT2承受正壓。在承受正壓。在t2時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)VT2使其導(dǎo)通，使其導(dǎo)通，uduv。VT1兩端電壓兩端電壓uT1=uu-uv= uuv0，晶，晶閘管閘管VT1承受反壓關(guān)斷。承受反壓關(guān)斷。v在在t2時(shí)刻發(fā)生的由一相晶閘管導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為另一相

38、晶閘管導(dǎo)時(shí)刻發(fā)生的由一相晶閘管導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為另一相晶閘管導(dǎo)通的過程稱為換流。通的過程稱為換流。（3）在）在t3t4區(qū)間區(qū)間v有有uw uv，w相電壓最高，相電壓最高，VT3承受正壓。在承受正壓。在t3時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)VT3使其導(dǎo)通，使其導(dǎo)通，uduw。VT2兩端電壓兩端電壓uT2= uv-uw=uvw0，晶閘管，晶閘管VT2承受反壓關(guān)斷。在承受反壓關(guān)斷。在VT3導(dǎo)通期間導(dǎo)通期間VT1兩端電壓兩端電壓uT1= uu-uw=uuw0。這。這樣在一個(gè)周期內(nèi)，樣在一個(gè)周期內(nèi)，VT1只導(dǎo)通只導(dǎo)通120度，在其余度，在其余240度時(shí)間承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。度時(shí)間承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。 3、電路波形、電路波

39、形1）理論波形）理論波形電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載=30 時(shí)的輸出電流、電壓波形時(shí)的輸出電流、電壓波形v=30是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。是輸出電壓、電流連續(xù)和斷續(xù)的臨界點(diǎn)。 圖圖3-12電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載=60 時(shí)的輸出電流、電壓波形時(shí)的輸出電流、電壓波形圖圖3-13顯然，顯然，=150時(shí)輸出電壓為零，所以三相半波整時(shí)輸出電壓為零，所以三相半波整流電路電阻性負(fù)載的移相范圍是流電路電阻性負(fù)載的移相范圍是0150。從波形可看出：晶閘管承受的最大正壓是變壓器從波形可看出：晶閘管承受的最大正壓是變壓器二次相電壓的峰值，二次相電壓的峰值，UFM = U2；晶閘管承受的；晶閘管承受的最大反壓是二次線

40、電壓的峰值，最大反壓是二次線電壓的峰值，URM= U2 = U2。在選擇晶閘管的額定電壓時(shí)，應(yīng)考慮。在選擇晶閘管的額定電壓時(shí)，應(yīng)考慮到承受最大反向電壓的峰值情況。到承受最大反向電壓的峰值情況。 2）仿真和實(shí)驗(yàn)波形）仿真和實(shí)驗(yàn)波形236200030 060090 任一時(shí)刻，只有承受最高壓的晶閘管才能導(dǎo)通，任一時(shí)刻，只有承受最高壓的晶閘管才能導(dǎo)通，輸出電壓輸出電壓ud是是相電壓波形的一部分，每周期脈動(dòng)相電壓波形的一部分，每周期脈動(dòng)三次，是三相電源相電壓正半波完整的包絡(luò)線，三次，是三相電源相電壓正半波完整的包絡(luò)線，輸出電流輸出電流id與電壓與電壓ud波形相同、相位相同。波形相同、相位相同。v從圖中還

41、可看出：電阻性負(fù)載從圖中還可看出：電阻性負(fù)載=0 時(shí)，時(shí)，VT1在在VT2、VT3導(dǎo)通時(shí)僅受反壓，隨著導(dǎo)通時(shí)僅受反壓，隨著的增加，晶閘的增加，晶閘管承受正向電壓增加，其它兩個(gè)晶閘管承受的電管承受正向電壓增加，其它兩個(gè)晶閘管承受的電壓波形相同，僅相位依次相差壓波形相同，僅相位依次相差120。增大。增大，則，則整流電壓相應(yīng)減小。整流電壓相應(yīng)減小。 4、數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 （1）輸出電壓平均值輸出電壓平均值Ud =30是是ud波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。計(jì)算輸出電壓平均值波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)。計(jì)算輸出電壓平均值Ud時(shí)應(yīng)分兩種情況進(jìn)行。時(shí)應(yīng)分兩種情況進(jìn)行。 1）30時(shí)時(shí) 2）30時(shí)時(shí) 656cos17.

42、1)(sin23/2122dUttdUU)6/cos(1 675. 0)(sin23/2122d6UttdUU（2） 輸出電流平均值輸出電流平均值Id（3）晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值IdT（4）晶閘管電流有效值晶閘管電流有效值IT 1) 30時(shí)時(shí) 2) 30時(shí)時(shí) 2sin412cos4365212)(2sin22216TRUtddRtUI2cos233221)(2sin22212T656RUtddRtUIddT31IIRUIdd5、電路（電阻性負(fù)載）特點(diǎn)、電路（電阻性負(fù)載）特點(diǎn)（1）=0時(shí)，整流電壓最大；增大時(shí)，整流電壓最大；增大時(shí)，波形的面積減小，即時(shí)，波形的面積減小，即整流電壓減??；

43、當(dāng)整流電壓減??；當(dāng)=150時(shí)，整流電壓為零。電阻性負(fù)載控時(shí)，整流電壓為零。電阻性負(fù)載控制角制角的移相范圍為的移相范圍為150。（2）當(dāng)）當(dāng)30時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中持時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期中持續(xù)導(dǎo)通續(xù)導(dǎo)通 ；當(dāng)；當(dāng)30時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管的導(dǎo)通角時(shí)，負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管的導(dǎo)通角為為 。（3）流過晶閘管的電流等于變壓器的副邊電流。）流過晶閘管的電流等于變壓器的副邊電流。（4）晶閘管承受的最大電壓（反向）是變壓器二次線電壓的）晶閘管承受的最大電壓（反向）是變壓器二次線電壓的峰值峰值 U2。承受的正向電壓是變壓器二次相電壓。承受的正向電壓是變壓器二次相電壓。 （

44、5）輸出整流電壓）輸出整流電壓ud的脈動(dòng)頻率為的脈動(dòng)頻率為3倍的電源頻率。倍的電源頻率。0120015063.2.2 三相半波可控整流電路（阻三相半波可控整流電路（阻-感性負(fù)載）感性負(fù)載）1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)三相半波可控整流電路（電感性負(fù)載）及波形（三相半波可控整流電路（電感性負(fù)載）及波形（ =60度）度） 圖圖3-142、工作原理、工作原理v當(dāng)當(dāng)30 時(shí)，相鄰兩相的換流是在原導(dǎo)通相的交流電壓過零時(shí)，相鄰兩相的換流是在原導(dǎo)通相的交流電壓過零變負(fù)之前，工作情況與電阻性負(fù)載同。由于負(fù)載電感的儲(chǔ)變負(fù)之前，工作情況與電阻性負(fù)載同。由于負(fù)載電感的儲(chǔ)能作用，電流能作用，電流id波形近似平直，晶閘管中分別

45、流過幅度波形近似平直，晶閘管中分別流過幅度Id、寬度寬度120的矩形波電流，導(dǎo)通角的矩形波電流，導(dǎo)通角=120。v當(dāng)當(dāng)30 時(shí)，假設(shè)時(shí)，假設(shè)=60，VT1已經(jīng)導(dǎo)通，在已經(jīng)導(dǎo)通，在u相交流電壓相交流電壓過零變負(fù)后，由于未到過零變負(fù)后，由于未到VT2的觸發(fā)時(shí)刻，的觸發(fā)時(shí)刻，VT2未導(dǎo)通，在負(fù)未導(dǎo)通，在負(fù)載電感作用下載電感作用下VT1繼續(xù)導(dǎo)通，輸出電壓繼續(xù)導(dǎo)通，輸出電壓ud0，直到，直到VT2 被被觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，VT1承受反壓而關(guān)斷，輸出電壓承受反壓而關(guān)斷，輸出電壓uduv，然后重，然后重復(fù)復(fù)u相的過程。相的過程。v當(dāng)當(dāng)=90時(shí)輸出電壓為零，三相半波整流電路阻感性負(fù)載時(shí)輸出電壓為零，三相半波整

46、流電路阻感性負(fù)載（電流連續(xù)）的移相范圍是（電流連續(xù)）的移相范圍是090。3、電路波形、電路波形00030 060090 4、數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值輸出電壓平均值 由于由于ud波形連續(xù)，所以計(jì)算輸出電壓波形連續(xù)，所以計(jì)算輸出電壓Ud時(shí)只需一個(gè)計(jì)算時(shí)只需一個(gè)計(jì)算公式公式 2）輸出電流平均值輸出電流平均值 cos217. 1)(sin223/21656dUttdUUcos17. 12dRUI 3）晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值 4）晶閘管電流有效值（和變壓器二次電流有效晶閘管電流有效值（和變壓器二次電流有效值相等）值相等） v 5）晶閘管承受的最大正反向電壓晶閘管承受的最大正反向電壓

47、 ddT31IIdd2T577. 031IIIITMU22RMFM632UUUU= 3.2.3 三相半波共陽極可控整流電路三相半波共陽極可控整流電路v把三只晶閘管的陽極接成公共端連在一起就構(gòu)成把三只晶閘管的陽極接成公共端連在一起就構(gòu)成了共陽極接法的三相半波可控整流電路，由于陰了共陽極接法的三相半波可控整流電路，由于陰極不同電位，要求三相的觸發(fā)電路必須彼此絕緣。極不同電位，要求三相的觸發(fā)電路必須彼此絕緣。由于晶閘管只有在陽極電位高于陰極電位時(shí)才能由于晶閘管只有在陽極電位高于陰極電位時(shí)才能導(dǎo)通，因此晶閘管只在相電壓負(fù)半周被觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)通，因此晶閘管只在相電壓負(fù)半周被觸發(fā)導(dǎo)通，換相總是換到陰極更負(fù)的

48、那一相。換相總是換到陰極更負(fù)的那一相。v下圖是共陽極接法的三相半波可控整流電路和下圖是共陽極接法的三相半波可控整流電路和=30時(shí)的工作波形。時(shí)的工作波形。 v三相半波可控整流電路共陽極接法及波形三相半波可控整流電路共陽極接法及波形 圖圖3-153.3 三相全控橋式整流電路三相全控橋式整流電路3.3.1 三相全控橋式整流電路（電阻性負(fù)載三相全控橋式整流電路（電阻性負(fù)載） 1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 三相半波整流的變壓三相半波整流的變壓器存在直流磁化問題，器存在直流磁化問題，三相全控橋式整流電三相全控橋式整流電路可看作是三相半波路可看作是三相半波共陰極接法共陰極接法(VT1，VT3，VT5)和三相

49、半和三相半波共陽極接法波共陽極接法(VT4，VT6，VT2)的串聯(lián)組的串聯(lián)組合。合。 圖圖3-16 2、工作原理（、工作原理（=0時(shí)）時(shí)） 一個(gè)周期內(nèi)，晶閘管的導(dǎo)通順序一個(gè)周期內(nèi)，晶閘管的導(dǎo)通順序T1VT2VT3VT4 VT5VT6。將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間：。將一周期相電壓分為六個(gè)區(qū)間： 1）在）在t1t2區(qū)間：區(qū)間：u相電壓最高，相電壓最高，VT1觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，v相相電壓最低，電壓最低，VT6觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓uduuv。 2）在）在t2t3區(qū)間：區(qū)間：u相電壓最高，相電壓最高，VT1觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，w相相電壓最低，電壓最低，VT2觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電

50、壓觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓uduuw。 3）在）在t3t4區(qū)間：區(qū)間：v相電壓最高，相電壓最高，VT3觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)導(dǎo)通，w相相電壓最低，電壓最低，VT2觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓uduvw。 4）在）在t4t5區(qū)間：區(qū)間：v相電壓最高，相電壓最高，VT3觸發(fā)觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)通，u相電壓最低，相電壓最低，VT4觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓壓ud uvu。 5）在）在t5t6區(qū)間：區(qū)間：w相電壓最高，相電壓最高，VT5觸發(fā)觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)通，u相電壓最低，相電壓最低，VT4觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓壓ud uwu。 6）在）在t6t7區(qū)間：區(qū)間：w相電壓最高

51、，相電壓最高，VT5觸發(fā)觸發(fā)導(dǎo)通，導(dǎo)通，v相電壓最低，相電壓最低，VT6觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載輸出電壓壓ud uwv。3、電路波形、電路波形1）理論波形）理論波形v三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 =60度度時(shí)的波形時(shí)的波形 圖圖3-17v三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載 =90度度時(shí)的波形時(shí)的波形 圖圖3-1800030 2）仿真與實(shí)驗(yàn)波形）仿真與實(shí)驗(yàn)波形060090 4、基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 =60是輸出電壓波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)，輸出電壓平均是輸出電壓波形連續(xù)和斷續(xù)的分界點(diǎn)，輸出電壓平均值應(yīng)分兩種情況計(jì)算：值應(yīng)分兩種

52、情況計(jì)算： 1）60 2）60 cos35. 1cos34. 2)(sin323/12L22d323UUttdUU)3/cos(1 34. 2)(sin2233/12d3UttdUU 5 5、電路特點(diǎn)、電路特點(diǎn) 1）任何時(shí)候共陰、共陽極組各有一只元件同時(shí)導(dǎo)通才能形成任何時(shí)候共陰、共陽極組各有一只元件同時(shí)導(dǎo)通才能形成電流通路。電流通路。 2）共陰極組晶閘管共陰極組晶閘管VT1、VT3、VT5，按相序依次觸發(fā)導(dǎo)通，按相序依次觸發(fā)導(dǎo)通，相位互差相位互差120，共陽極組，共陽極組VT2、VT4、VT6，相位相差，相位相差120，同一相的晶閘管相位相差同一相的晶閘管相位相差180。每個(gè)晶閘管導(dǎo)通角。每個(gè)

53、晶閘管導(dǎo)通角120； 3）輸出電壓輸出電壓ud由六段線電壓組成，每周期脈動(dòng)六次，每周期由六段線電壓組成，每周期脈動(dòng)六次，每周期脈動(dòng)頻率為脈動(dòng)頻率為300Hz。 4）晶閘管承受的電壓波形與三相半波同，只與晶閘管導(dǎo)通情晶閘管承受的電壓波形與三相半波同，只與晶閘管導(dǎo)通情況有關(guān)，波形由況有關(guān)，波形由3段組成：一段為零段組成：一段為零(忽略導(dǎo)通時(shí)的壓降忽略導(dǎo)通時(shí)的壓降)，兩，兩段為線電壓。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。段為線電壓。晶閘管承受最大正、反向電壓的關(guān)系也相同。 5） 變壓器二次繞組流過正負(fù)兩個(gè)方向的電流，消除了變壓變壓器二次繞組流過正負(fù)兩個(gè)方向的電流，消除了變壓器的直流磁化，提高了變

54、壓器的利用率。器的直流磁化，提高了變壓器的利用率。 6）對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：要使電路正常工作，需保證應(yīng)同對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：要使電路正常工作，需保證應(yīng)同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)導(dǎo)通的2 2個(gè)晶閘管均有脈沖，常用的方法有兩種：一種個(gè)晶閘管均有脈沖，常用的方法有兩種：一種是寬脈沖觸發(fā)，它要求觸發(fā)脈沖的寬度大于是寬脈沖觸發(fā)，它要求觸發(fā)脈沖的寬度大于60（一般為一般為80100），另一種是雙窄脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)一個(gè)晶閘管，另一種是雙窄脈沖觸發(fā)，即觸發(fā)一個(gè)晶閘管時(shí)，向小一個(gè)序號(hào)的晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸時(shí)，向小一個(gè)序號(hào)的晶閘管補(bǔ)發(fā)脈沖。寬脈沖觸發(fā)要求觸發(fā)功率大，易使脈沖變壓器飽和，所以多采用雙窄脈沖觸發(fā)功率大，易使

55、脈沖變壓器飽和，所以多采用雙窄脈沖觸發(fā)。發(fā)。 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載60時(shí)的時(shí)的ud波形連續(xù)，波形連續(xù)，60時(shí)時(shí)ud波形斷續(xù)。波形斷續(xù)。=120時(shí)，輸出電壓為零時(shí)，輸出電壓為零Ud=0，三相全控橋式整流電路電，三相全控橋式整流電路電阻性負(fù)載移相范圍為阻性負(fù)載移相范圍為0120。晶閘管兩端承受的最大正。晶閘管兩端承受的最大正反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值反向電壓是變壓器二次線電壓的峰值 22245. 2632UUUUURMFM3.3.2 三相橋式全控整流電路（阻三相橋式全控整流電路（阻-感性負(fù)載）感性負(fù)載）1 1、工作情況和電路波形、工作情況和電路波形v當(dāng)當(dāng)60時(shí)，電感性負(fù)載的工作情況與電阻負(fù)載

56、相似，各時(shí)，電感性負(fù)載的工作情況與電阻負(fù)載相似，各晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓晶閘管的通斷情況、輸出整流電壓ud波形、晶閘管承受的波形、晶閘管承受的電壓波形都一樣；區(qū)別在于由于電感的作用，使得負(fù)載電電壓波形都一樣；區(qū)別在于由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時(shí)候，負(fù)載電流的波形近似為一條水平線。近似為一條水平線。 v60時(shí)，電感性負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載不同，由時(shí)，電感性負(fù)載時(shí)的工作情況與電阻負(fù)載不同，由于負(fù)載電感感應(yīng)電勢的作用，于負(fù)載電感感應(yīng)電勢的作用，ud波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。下波形會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分。下圖是帶電感性負(fù)載圖

57、是帶電感性負(fù)載=90時(shí)的波形，可看出，時(shí)的波形，可看出，=90時(shí)，時(shí)，ud波形上下對(duì)稱，平均值為零，因此帶電感性負(fù)載三相橋式波形上下對(duì)稱，平均值為零，因此帶電感性負(fù)載三相橋式全控整流電路的全控整流電路的角移相范圍為角移相范圍為9090度。度。 v三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載 =0度度時(shí)的波形時(shí)的波形 圖圖3-19理論波形理論波形v三相橋式整流電路帶電感性負(fù)載，三相橋式整流電路帶電感性負(fù)載， =90度度時(shí)的波形時(shí)的波形圖圖3-2000030 仿真和實(shí)驗(yàn)波形仿真和實(shí)驗(yàn)波形060090 2、基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系 1） 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 由于由于 u

58、d波形是連續(xù)的，所以波形是連續(xù)的，所以 2）輸出電流平均值輸出電流平均值 cos35. 1cos34. 2 )(sin63/12L22d323UUttdUUcos34. 212dURI 3）晶閘管電流平均值晶閘管電流平均值 4）晶閘管電流有效值晶閘管電流有效值 5）晶閘管額定電流晶閘管額定電流 6）變壓器二次電流有效值變壓器二次電流有效值 ddT31IIddT577. 031III)25 . 1 (368. 0)25 . 1 (57. 1d)T(AVIIITddT2816. 0322IIII3.4 三相橋式半控整流電路三相橋式半控整流電路v 3.4.1三相橋式半控整流電路（電阻性負(fù)載）三相橋式

59、半控整流電路（電阻性負(fù)載）v1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)v在不要求可逆的電力拖動(dòng)中，可采用比三相全控橋式整流電路在不要求可逆的電力拖動(dòng)中，可采用比三相全控橋式整流電路更簡單經(jīng)濟(jì)的三相橋式半控整流電路，如下圖更簡單經(jīng)濟(jì)的三相橋式半控整流電路，如下圖a所示，它由共所示，它由共陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽極接法的三相半波不陰極接法的三相半波可控整流電路與共陽極接法的三相半波不可控整流電路串聯(lián)而成，因此這種電路兼有可控與不可控兩者可控整流電路串聯(lián)而成，因此這種電路兼有可控與不可控兩者的特性。共陽極組的三個(gè)整流二極管總是在自然換流點(diǎn)換流，的特性。共陽極組的三個(gè)整流二極管總是在自然換流點(diǎn)換流，使電流換到

60、陰極電位更低的一相中去；而共陰極組的三個(gè)晶閘使電流換到陰極電位更低的一相中去；而共陰極組的三個(gè)晶閘管則要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的那一相中去。輸出整流管則要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的那一相中去。輸出整流電壓的波形是二組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的電壓的波形是二組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的控制角控制角，可獲得，可獲得 的直流可調(diào)電壓的直流可調(diào)電壓ud 。234. 20U 三相橋式半控整流電路及其電壓電流波形三相橋式半控整流電路及其電壓電流波形（a）電路圖）電路圖 （b）=30度度 （c）=60度度 （d）=120度度 圖圖3-210300600900120 3、電路波形