电力电子技术整流电路

金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆整流电路金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆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。按电路形式可分为半波，全波和桥式。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆4.1.1单相半波不可控整流电路•1.电阻负载Disu=UsinωtsmuoR①电路图；②工作原理；③输出波形（电压，电流）④数量关系：输出电压和电流的平均值和有效值金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•则整流输出电压平均值为：•输出电流平均值为：•由有效值定义，输出电压和电流有效值为：金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•2.R-L负载①电路图；②输出波形（电压，电流）③二极管延迟导通的原因金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•二极管延迟导通的原因交流电源Us的负半周期中，可将Us看成一个上负下正的直流电源，同时电感L为了阻止回路中电流i的减小，会产生一个感应电势VL，其方向为上负下正。此时加在VD两端的电压为VL-Us，在Us刚刚过零变负的一小段时间内Us的绝对值较小，则VD主要承受VL提供的正向电压，所以VD继续导通。随着Us的慢慢变大，当Us的绝对值大于VL时VD就会承受方向电压而关断。3.R-C负载（略）金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆4.1.2单相半波可控整流电路•1.电阻负载①电路图；②工作原理；在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻断状态，假定时刻发出触发脉冲，则晶闸管从正向阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆③输出波形金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆④数量关系定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发脉冲这一角度称为控制角α（触发角）。在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角θ，显然有θ=π-α。当触发角为α时，整流输出电压平均值为：上式说明Vo与α关系是非线性的。从0到π，则输出电压平均值从最大值变到零。这意味着改变控制角就可以改变输出电压的平均值，达到可控整流的目的。不控整流是α=0时的可控整流电路的一种特殊情况。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆由有效值定义，整流输出电压、电流的有效值为：整流输出电流有效值与其平均值之比为波形系数：金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆例1.某一电热负载，要求直流电压60V，电流30A，采用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电，计算晶闸管的导通角及电流有效值。2cos145.02UUdVUd60VU220221.0122045.0602coso78ooo10278180VUU4.12322sin41223060ddIURAARUI7.6124.123金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•2.感性负载与续流二极管①电路图；②工作原理；在ωt=α时刻触发晶闸管，电压被加到感性负载上。由于电感存在，负载电流不能突变，所以电流从0开始上升，达到最大值后，然后开始下降，由于电感的感应电势影响，尽管电源电压已反向，但晶闸管仍然为正偏，继续导通。所以在电源负半周的一段时间里，负载电流仍继续流动，直到感应电动势与电源电压瞬时值相等为止。此时回路电压为零，负载电流下降到零。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆③输出波形wttwwtwtwu20wt12tug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)++金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆④使用续流二极管的原因原因：在单相半波可控整流电路中，由于电感存在，整流输出平均电压变小，特别是在大电感负载下，输出电压接近于零,且负载电流不连续，为解决这个问题，只要在负载两端并接一个续流二极管即可。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆⑤续流二极管的工作原理：在电源电压的正半周期，二极管截止，其工作情况与不接续流二极管时的情况相同当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，VT承受反压关断。L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆⑥使用续流二极管后的输出波形：u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOO-+b)c)d)e)f)g)iVDRa)特点：I.感性负载加上续流二极管后其输出平均电压Ud的波形与阻性负载相同；II.由于负载电感较大，可把负载上的输出电流Id近似的看成一个常数；III.晶闸管与二极管的平均电流分别是ddVT2IIddVDRII2金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆IV.晶闸管与二极管的有效电流分别是d2dVT2)(21ItdIIwd22dVD2)(21RItdIIw金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆4.2.1单相桥式（单相全桥）不可控整流电路•1.电阻负载①电路图；②工作原理金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆②工作原理•单相全桥整流电路中，整流二极管分两组轮流导通，对角二极管同时导通，同时截止；带中心抽头的全波整流电路中，两个二极管轮流导通。③数量关系输出直流电压平均值：④单相全桥与单相全波（带抽头）的区别金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•2.R-L负载①电路图；②输出电压波形输出电压波形是否有反向（二极管是否存在延迟导通的情况）？金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆4.2.2单相桥式可控整流电路•1.电阻负载①电路图；②工作原理；工作原理与单相桥式不可控类似，只是，在VT1和VT4导通时，VT2和VT3承受反向电压而截止，VT2和VT3导通时，VT1和VT4承受反向电压而截止。两组触发两组触发脉冲相位相差180o。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆③单相桥式可控整流电路的输出波形（阻性）u(i)wtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆④数量关系由于属于全波整流，因此其输出平均电压为半波整流的两倍当α=0时，相当于不控桥式整流；当α=π时，输出电压为零，故晶闸管可控移相范围为0到π。负载电流平均值为：2)cos(19.0)(sin2122wwUttdUUd金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆•1.R-L负载①电路图；金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆②输出波形与工作原理2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，晶闸管VT1和VT4并不关断。至ωt=π+a时刻，晶闸管VT2和VT3得到控制脉冲，VT2和VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆③数量关系电流连续时，输出电压平均值为：输出电压有效值为：金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆④带反电动势负载时的工作情况b)idOEudwtIdOwtd在|u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。导通之后，ud=u2，，直至|u2|=E，id即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E。REuidd与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电δ称为停止导电角，212sinUEd金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆电流连续ub)idOEdwtIdOwtαd电流断续单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtd=负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机的机械特性将很软。为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。如果αδ，触发脉冲到来时，晶闸管因承受反向电压而不能被触发导通。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆例2.单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=20Ω，L值极大，当α=π/6时，要求：①作出输出平均电压Ud、平均电流Id和变压器二次电流I2的波形；②求整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值；解：波形如图金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆2）求整流输出平均电压、电流，变压器二次电流有效值；)(97.7730cos1009.0cos9.02VUUd)(99.38297.77ARUIdd)(99.382AIId金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路及波形a)wtwb)udi1OOt2)cos(19.0)(sin2122wwUttdUUd金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆例3.整流电路如下图所示，由一只晶闸管与一只整流二极管组成，已知U2=220V，α=45°。求：①画出α=45°时Ud=的波形②输出直流电压Ud21dddUUU)(sin221)(sin22120221ttdUttdUUUUdddwwww)cos3(222U解：①其中，Ud1为VT导通时的平均电压值，Ud2为VD导通时的平均电压值。②金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆单相全波与单相全控桥的区别：•单相全波中变压器结构较复杂，材料的消耗多。•单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。•单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆单相桥式半控整流电路①电路结构单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆单相桥式半控整流电路的另一种接法相当于把左图中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形单相桥式半控整流电路的另一接法金品质•高追求我们让你更放心！返回◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆②电阻负载半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。u(i)wtwtwt000i2udiddduVT1,42)cos(19.0)(sin21