第3幸整流电路 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啦 3.4电容滤波的不河可控整流电路 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 37:整流电路的有源逆变工作状态 3.8相控电路的驱动控制 本章小缆 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室 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0，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。 b) 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 0 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。 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
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： Φ触发延迟角：从晶闸管开始承受正向 、 止的电角度，用α表示，也称触发角或控 Φ导通角：晶闸管在一个电源周期中处门 b 直流输出电压平均值为 V,sin ord(ot) N2U21+c0sa)=0.45U,2 1+cosa 2元 机械电气工程学院电气教研室 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 ) 0.45 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 ©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。 m:晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导 通角。 r直流输出电压平均值 ,sin Md()(ca)045U, 1+cosa 2元 2 r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 ) 0.45 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。 机械电气工程学院电气教研室 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。 3-7
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解(1) 2Ua-1= 2×50 cosa 0.45Ua -1≈0 0.45×220 。则a=90° ·（2) R=- =50 2.5 0 ·当α=90时，输出电流有效值 I= U U2 RRV4π in2a+ 元-C =44.4A 2元 50 44.4× (3)cosφ= P UI2 U 20 U215械更气于程等花电22 =0.505 电方电子技术 3-9
• 解 (1) • 则α=90º • (2) Ω • 当α=90º时，输出电流有效值 • (3) 3-9 1 0 0.45 220 2 50 1 0.45 2 cos d d − = − = U U a 2.5 20 50 d d = = = I U R 44.4 A 2π π sin 2 4π 2 1 = − = = + a a R U R U I 0.505 220 20 50 44.4 cos 2 2 2 2 = = = = = U U U I UI S P
·(4)晶闸管电流有效值/，与输出电流有效值相等，即： I=I ·则 (1.5~2) 1.57 ·取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为： IT(AV)=56.6 A ·(5)晶闸管承受的最高电压： Um=V2U2=V2×220=311V ·考虑(2)倍客含裕晁晶管的额定曳透为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 3-10
• (4) 晶闸管电流有效值IT 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。 3-10 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)U m = (2 ~ 3)311 = 622 ~ 933 V