整流电路(全)

安阳工学院李正斌整流电路整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。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，又分为单拍电路和双拍电路。目录13.1单相半波可控整流电路一、带电阻负载的工作情况（使用晶闸管-半控器件）=0+时刻，u20,VT具备导通条件，但未触发，故关断uTV=u2，ud=0，id=0该状态可以保持到触发时刻,即（0-wt1）时段3.1单相半波可控整流电路一、带电阻负载的工作情况（使用晶闸管-半控器件）2在t=wt1=a时刻，u20,VT具备导通条件，且触发，故导通uTV=0，ud=u2，id=ud/R=u2/R整个过程中，电流与电压同相位，过峰值后在逐渐减小该状态可以保持到u2过零时刻,即（wt1-P）时段单相半波可控整流电路一、带电阻负载的工作情况（使用晶闸管-半控器件）3在t=P时刻，u2=0,id=ud/R=u2/R=0,晶闸管电流降到维持电流以下→自然关断uTV=u2承受反压，ud=0，id=0该状态可以保持到u2过零2P时刻,即（P-2P）时段)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)003.1单相半波可控整流电路一、带阻感负载的工作情况（使用晶闸管-半控器件）4在t=2P时刻，u20,VT具备导通条件，未触发，故关断uTV=u2，ud=0=id)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00VT的a移变化范围为180→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。（绪论中讲过）首先，引入两个重要的基本概念：触发角：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。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2cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUd3.1单相半波可控整流电路3.1单相半波可控整流电路二、带阻感负载的工作情况wttwwtwtwu20tug0ud0id0uVT0qa++ₐ1π2πₐ21在t=0+时刻，u20,VT具备导通条件，但未触发，故关断uTV=u2，ud=0，id=0该状态可以保持到触发时刻,即（0-a1）时段阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。就是电流的增大或减少有个过程，不能突变。和电阻负载没有区别3.1单相半波可控整流电路二、带阻感负载的工作情况ₐ1π2πₐ22在t=a1时刻，u20,VT具备导通条件，且触发，故导通→uTV=0，ud=u2id由零开始增长，并落后于u2的变化（感性负载，电流落后于电压）该状态可以保持到π时刻,即电压过零时刻即（0-π）时段wttwwtwtwu20ptug0ud0id0uVT0qa++3.1单相半波可控整流电路二、带阻感负载的工作情况ₐ1π2πₐ23在t=π时刻，电压虽然过零，并变为负值，但是由于电感的滞后作用→id不会立刻为零，会保持逐步下降状态→id没有降到维持电流之下→VT会维持导通→uTV=0，ud=u20该状态可以保持到ₐ2时刻,即电流终于降到时刻，即（π-a2）时段即（0-π）时段wttwwtwtwu20ptug0ud0id0uVT0++3.1单相半波可控整流电路二、带阻感负载的工作情况ₐ1π2πₐ24在t=ₐ2时刻，id没降到维持电流之下→VT自然关断→uTV=u20，ud=0，id=0该状态可以保持到2π时刻,即下个周期开始即（a2-2π）时段wttwwtwtwu20tug0ud0id0uVT0qa++对比两类负载ππ电流与电压同相位，晶闸管电流降到维持电流以下→自然关断负载电流不连续，平均值低感性负载，电流落后于电压id没有降到维持电流之下→VT会维持导通负载电流不连续，平均值低等待十分钟电阻负载负载总结π。VT导通角为180-aa↑→Ud↓Ud永远大于等于零变压器二次侧电流方向不变22U22U阻感负载总结22U22Uwttwwtwtwu20tug0ud0id0uVT0qa++π负载侧有断流（看L的大小）VT承受的最大反向电压为VT承受的最大正向电压为a↑→Ud负面积↑→Ud↓→总有一个时刻Ud=0→VT的a移相范围小于180变压器二次侧电流方向不变三、阻感负载有续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR1在a时刻，触发VT导通，回路T-VT-L-R-Tid=iVT=Idud=u2iVDR=0uVT=0uVDR=-u20时段负载电流连续，平均值高，设备能保持工作三、阻感负载有续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR2在π+，时刻VDR优先导通，开始续流回路L-R-VDRuVT=u20且电流iVT=0，降至维持电流之下→VT关断id=iVDR=IdiVT=0uVT=u20ud=0时段2负载电流连续，平均值高，设备能保持工作三、阻感负载有续流二极管u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR3在2π+时刻，uVT=u20VT未触发，继续续流回路L-R-VDRid=iVDR=IdiVT=0uVT=u20ud=0时段22负载电流连续，平均值高，设备能保持工作阻感负载有续流二极管总结u2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR22U22U负载侧电流连续VT承受的最大反向电压为（VDR导通时加上的）VT承受的最大正向电压为（VT未触发时）VDR承受的最大反向电压为（VT导通时加上的）VT的a移相范围180VT导通角为180-a变压器二次侧电流含直流分量22UdVDRII2dVTII2有效值不讲？3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成一对桥臂，VT1VT4与VT2VT3两组不能同时导通→短路VT1VT4导通，VT2VT3关断→ud=u2uVT1=uVT4=0uVT2=uVT3=-u2VT2VT3导通，VT1VT4关断→ud=-u2uVT1=uVT4=u2uVT2=uVT3=0VT1VT4与VT2VT3两组同时关断→ud=0uVT1=uVT4=1/2u2uVT2=uVT3=-1/2u23.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况u(i)wtwtwt000i2udidddauVT1,4π1在t=0+时刻，u20uVT1+uVT4=u2→uVT1=uVT4=u2/20→VT1和VT4具备导通条件，但未触发，故关断uVT2+uVT3=-u2→uVT2+uVT3=-u2/20→VT2和VT3不具备导通条件，故关断VT1VT4和VT2VT3都关断→ud=0id=0该状态可以保持到触发时刻，即（0-a）时段3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况u(i)wtwtwt000i2udidddauVT1,4π2在t=a时刻，u20VT1和VT4触发，被触发导通→uVT1=uVT4=0→uVT2=uVT3=-u2，承受反压→保持关断VT2和VT3不具备导通条件，故关断ud=u2id=u2/R=i2该状态可以保持到π时刻，即（0-π）时段3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况3在t=π时刻，u2过零id=i2=u2/R=0→VT1和VT4电流降到维持电流以下→VT1和VT4自然关断→uVT1+uVT4=u2→uVT1=uVT4=u2/20VT2和VT3未触发，承受反压→保持关断→uVT2+uVT3=-u2→uVT2+uVT3=-u2/20该状态可以保持到π+a时刻，即（π-π+a）时段u(i)wtwtwt000i2udidddauVT1,4ππ+aVT2和VT3已经具备导通条件，只待触发信号3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况4在t=π+a时刻，u20VT2和VT3被触发导通→uVT2=uVT3=0→uVT1=uVT4=u2，VT1和VT4承受反压→不具备导通条件，故关断→ud=-u20id=-u2/R=i20该状态可以保持到2π时刻，即（π+a-2π）时段u(i)ππ+a2π3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的工作情况5在t=2π时刻，-u2过零id=i2=-u2/R=0→VT2和VT3触发电流降到维持电流以下→VT2和VT3自然关断VT1和VT4未触发，承受反压→保持关断→uVT1+uVT4=u2→uVT1=uVT4=u2/20→uVT2+uVT3=-u2→uVT2+uVT3=-u2/20该状态可以保持到2π+a时刻，即（2π-2π+a）时段，开始新的循环VT1和VT4已经具备导通条件，只待触发信号u(i)wtwtwt000i2udidddauVT1,4ππ+a2π2π+aa角的移相范围为180向负载输出的平均电流值为：3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的数量关系2cos19.02cos122)(dsin21222UUttUUd2cos145.02UUd对比单相半波全控整流电路RURUId2cos19.02du(i)wtwtwt000i2udidddauVT1,4ππ+a2π流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：3.2单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)一带电阻负载的数量关系2cos145.0212RUIIddVTu(i)ππ+a2π流过晶闸管的电流有效值：2sin212)(d)sin2(21222RUttRUIVT变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：2sin21)()sin2(12222RUtdtRUII3.3单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)二带阻感负载的工作情况1在t=a时刻，u20VT1和VT4具备导通条件，触发导通，→a-VT1-L-R-VT4-bVT2和VT3不具备导通条件，故关断→uVT1=uVT4=0→uVT2=uVT3=-u20→ud=u2→id=iVT1=iVT4=IdiVT2=iVT3=0该状态可以保持到π时刻，即（a-π）时段假设负载电感很大，平波作用较大负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2OwtOwtOwtudidi2OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4aππ+a2π3.3单相桥式全控整流电路(半控器件晶闸管)二带阻感负载的工作情况1在t=π时刻，u20电感使得VT1和VT4续流导通→uVT1=uVT4=0→uVT2=uVT3=-u20,但未触发→VT2和VT3关断→ud=u20→i