第3章整流电路 3.1单相可控整流电路 3.2三相可控整流电路 3.3变压器漏感对整流电路的影响 3.4电容滤波的不可控整流电路 3.5整流电路的谐波和功率因数 3.6大功率可控整流电路 3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8相控电路的驱动控制 本章小结 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术
第3章 整流电路 3.1 单相可控整流电路 3.2 三相可控整流电路 3.3 变压器漏感对整流电路的影响 3.4 电容滤波的不可控整流电路 3.5 整流电路的谐波和功率因数 3.6 大功率可控整流电路 3.7 整流电路的有源逆变工作状态 3.8 相控电路的驱动控制 本章小结
引言 ■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。 机械电气工程学院电气教研宝 电力电子技术 3-2
引言 ■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。 3-2
3.1单相可控整流电路 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 3.1.3单相全波可控整流电路 3.1.4单相桥式半控整流电路 机械电气工程学院电气教研室 3-3 电力电子技术
3.1 单相可控整流电路 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 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路 3-3
3.1.1单相半波可控整流电路 ■带电阻负载的工作情况 ◆变压器T起变换电压和隔离的 作用，其一次侧和二次侧电压瞬时 值分别用u和u,表示，有效值分别 用U,和U,表示，其中U,的大小根据 需要的直流输出电压u的平均值U。 6 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 Q 成正比，两者波形相同。 ◆在分析整流电路工作时，认为 晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 e） 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。 图3-1单相半波可控整流电路及波形 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术 34
3.1.1 单相半波可控整流电路 3-4 w w w wt T VT R 0 a) u 1 u 2 u VT u d i d wt 1 p 2 p t t t u 2 u g u d u VT a q 0 b) c) d) e) 0 0 图3-1 单相半波可控整流电路及波形 ■带电阻负载的工作情况 ◆变压器T起变换电压和隔离的 作用，其一次侧和二次侧电压瞬时 值分别用u1和u2表示，有效值分别 用U1和U2表示，其中U2的大小根据 需要的直流输出电压ud的平均值Ud 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 成正比，两者波形相同。 ◆在分析整流电路工作时，认为 晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成
3.1.1单相半波可控整流电路 基本数量关系 首先，引入两个重要的基本概念： 中触发延迟角：从晶闸管开始承受正向 止的电角度，用表示，也称触发角或控 $导通角：晶闸管在一个电源周期中处子 直流输出电压平均值为 ,sord(er) -U20+c0sa)=045U, 1+cosa 2元 2 机械电气工程学院电气教研蜜 电力电子技术
3-5 首先，引入两个重要的基本概念： 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,用a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，用θ表示 。 基本数量关系 直流输出电压平均值为 2 1 cos (1 cos ) 0.4 5 2 2 2 sin ( ) 2 1 2 2 2 a a p w w p p a U U U U t d t d (2-1) w w w wt T VT R 0 a) u 1 u 2 u VT u d i d wt 1 p 2 p t t t u 2 u g u d u VT a q 0 b) c) d) e) 0 0 3.1.1 单相半波可控整流电路 ★
3.1.1单相半波可控整流电路 ◆基本数量关系 r:,从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲 止的电角度称为触发延迟角，也称触发角或控制角。 r0:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导 通角。 m直流输出电压平均值 1+cosa 2 随着a增大，U减小，该电路中VT的a移相范围为180°。 ◆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。 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术 3-6
3.1.1 单相半波可控整流电路 ◆基本数量关系 ☞a：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲 止的电角度称为触发延迟角，也称触发角或控制角。 ☞q：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导 通角。 ☞直流输出电压平均值 ☞随着a增大，Ud减小，该电路中VT的a移相范围为180 。 ◆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。 3-6 p a a a p w w p 2 1 cos (1 cos ) 0.4 5 2 2 2 sin ( ) 2 1 2 2 2 U U U U td t d ★
〖例1〗如图所示单相半波可控整流器， 电阻 性负载，电源电压U2为220V, 要求的直流输出 电压为50V,直流输出平均电流为20A 试计算： ·(1)晶闸管的控制角。(2)输出电流有效值。 ·(3)电路功率因数。(4)晶闸管的额定电压和额定 电流。 R (c) (d (0 (b) 机械电气工程学院电气教研室 3-7 电力电子技术
3-7 • 〖例1〗 如图所示单相半波可控整流器，电阻 性负载，电源电压U2为220V，要求的直流输出 电压为50 V，直流输出平均电流为20A 试计算： • (1) 晶闸管的控制角。(2) 输出电流有效值。 • (3) 电路功率因数。(4) 晶闸管的额定电压和额定 电流。 ★
·解(1) 2×50 cosa= 2Ud-1= -1≈0 0.45Ua 0.45×220 ·则a=90° ·(2) R= -50 2.5 20 ·当=90°时，输出电流有效值 I= U U2 /1 sin 2a+ =44.4A 元-C RRV4π 2元 50 ·(3)cos6=P- U12 44.4× U U215黄电巧程辱麓电220 2=0.505 S 电电子技术 3-8
• 解 (1) • 则α=90º • (2) Ω • 当α=90º时，输出电流有效值 • (3) 3-8 1 0 0.4 5 220 2 5 0 1 0.4 5 2 cos d d U U a 2.5 20 50 d d I U R 44.4A 2π π sin 2 4π 2 1 a a R U R U I 0.505 220 2 0 5 0 4 4.4 cos 2 2 2 2 U U U I UI S P
丛 ·(4)晶闸管电流有效值，与输出电流有效值相等，即： I 、=I ·则 -05-2) IAN=1.57 ·取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为： 1TAV=56.6A ·(5)晶闸管承受的最高电压： m=V2U2=√2×220=311V ·考虑(23)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 UN=(2~3)Um=(2~3)311=622~933V ·根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术 3-9
• (4) 晶闸管电流有效值I T 与输出电流有效值相等，即： • 则 • 取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为： • （5）晶闸管承受的最高电压： • 考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为 • • 根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。 3-9 I I T (1.5 ~ 2) 1.57 T T(AV) I I I T(AV) 56.6 A Um 2U2 2 220 311V UTN (2 ~ 3)Um (2 ~ 3)311 622~ 933 V
例 单相半波可控整流电路，电阻负载，由220V交流电源直接 供电。负载要求的最高平均电压为60V,相应有效值电流为15.7A,试 计算最大输出时的控制角α，并选择晶闸管元件。 解：(1)先求出最大输出时的控制角α，根据式3-1可得： cos a 20a-1=。 2×60 -1=0.212 0.45U2 0.45×220 a=77.89 (2)求晶闸管两端承受的正、反向峰值电压Um: UTM =2U2=311V 机械电气工程学院电气教研室 电力电子技术 3-10
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