【正文】 流iD為：uD=0 (11) (2)在負(fù)半周時，二極管截止。則：， 它的整流波形如圖12所示：因為電路只在交流的半個周期二極管導(dǎo)通，才有電流流過負(fù)載。因此它被稱為半相整流電路。圖12 半相整流電路波形圖直流電壓和直流電流的計算輸出直流電壓為：,其中：U2為變壓器次級輸出電壓的有效值。輸出直流電流為： 注：流過二極管的電流即為輸出電流。 選管原則 根據(jù)二極管的電流和二極管所承受的最大反向峰值電壓進(jìn)行選擇。 即：二極管的最大整流電流：；它的最大反向工作電壓 RL負(fù)載的特點整流電壓出現(xiàn)負(fù)的部分,在電壓與電流同向時，電源輸出電能,電能一部分在電阻上消耗，一部分在電感轉(zhuǎn)化成磁場能儲存起來。在電壓與電流方向不一致時,電感輸出電能，一部分在電阻上消耗，一部分回饋給電源并經(jīng)變壓器送回電網(wǎng)。當(dāng)負(fù)載角ψ越趨近于,電感儲能越多,整流電壓負(fù)半周的面積就越接近相等,這樣平均電壓就越接近0。由于這一特點,在大電感時,無論整流輸入電壓,還是整流輸出平均電壓都很小,出現(xiàn)輸出電壓平均值都很小,但是整流電路仍有大電流輸出的矛盾。為解決這一矛盾，一般在單相半波整流RL負(fù)載的兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管。 將兩個半波整流電路組合起來即組成全波整流電路，在此不再詳述。 電路圖如13所示：我們采用橋式整流電路時只需要一個次級繞組，這就克服了全波整流電路的缺點。 圖13 橋式整流電路工作原理:u2正半周時，DD2導(dǎo)通，DD4截止；u2負(fù)半周時，DD2截止，DD4導(dǎo)通。流過負(fù)載的電流方向一致的。注：除管子所承受的最大反向電壓不同于全波整流外，其它參數(shù)均與全波整流電路相同 直流電壓和直流電流的計算直流電壓為：；直流電流為： (12)由于輸入電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)載變化時輸出電壓也隨之變化，因此我們需要一種穩(wěn)壓電路。1.電阻負(fù)載(1) 工作原理 三相半波可控整流電路如圖(14) 所示。為得到零線，變壓器二次側(cè)必須接成星形，而一次側(cè)接成三角形，避免3次諧波電流流人電網(wǎng)。三個晶閘管分別接入a、b、c三相電源，它們的陰極連接在一起，稱為共陰極接法，這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。圖14 三相可控整流電路圖 將電路中的晶閘管換作二極管，并用VD表示，該電路就成為三相半波不可控整流電路，以下首先分析其工作情況。此時，三個二極管對應(yīng)的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應(yīng)的二極管導(dǎo)通，并使另兩相的二極管承受反壓關(guān)斷，輸出整流電壓即為該相的相電壓，波形如圖(15d) 所示。在一個周期中，器件工作情況如下：在ωt1～ωt2期間，α相電壓最高，VD1導(dǎo)通，ud= ua；在ωt2～ωt3期間，b相電壓最高，VD2導(dǎo)通，ud= ub；在ωt3～ωt4期間，c相電壓最高，VD3導(dǎo)通，ud= uc。此后，在下一周期相當(dāng)于ωt1的位置即ωt4時刻，VD1又導(dǎo)通，重復(fù)前一周期的工作情況。如此，一周期中VDVDVD3輪流導(dǎo)通，每管各導(dǎo)通120o。ud波形為三個相電壓在正半周期的包絡(luò)線。圖15三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時的電路在相電壓的交點ωtωtωt3處，均出現(xiàn)了二極管換相，即電流由一個二極管向另一 個二極管轉(zhuǎn)移，稱這些交點為自然換相點。對三相半波可控整流電路而言，自然換相點是各相晶閘管能觸發(fā)導(dǎo)通的最早時刻，將其作為計算各晶閘管觸發(fā)角α的起點，即α=0o，要改變觸發(fā)角只能是在此基礎(chǔ)上增大，即沿時間坐標(biāo)軸向右移。若在自然換相點處觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通，則電路的工作情況與以上分析的二極管整流工作情況一樣。由單相可控整流電路可知，各種單相可控整流電路的自然換相點是變壓器二次電壓u2的過零點。 當(dāng)α=0o時，變壓器二次側(cè)a相繞組和晶閘管VT1的電流波形如圖(15e) 所示，另兩相電流波形形狀相同，相位依次滯后120o，可見變壓器二次繞組電流有直流分量。 圖(15f) 是VT1兩端的電壓波形，由3段組成：第1段, VT1導(dǎo)通期間，為一管壓降，可近似為uVT1=0；第2段，在VT1關(guān)斷后,，VT2導(dǎo)通期間，uVT1= ua－ub = uab ,為一段線電壓；第3段，在VT3 導(dǎo)通期間，uVT1= ua－uc = uac為另一段線電壓。即晶閘管電壓由一段管壓降和兩段線電壓組成。由圖可見，α=0o時，晶閘管承受的兩段線電壓均為負(fù)值，隨著α增大，晶閘管承受的電壓中正的部分逐漸增多。其他兩管上的電壓波形形狀相同，相位依次差120o。 增大α值，將脈沖后移，整流電路的工作情況相應(yīng)地發(fā)生變化。圖(16) 是α=30o時的波形。從輸出電壓、電流的波形可看出，這時負(fù)載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導(dǎo)電120o。圖16三相半波可控整流電路, 如果α 30o，例如α =60o時，當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負(fù)時，該相晶閘管關(guān)斷。此時下一相晶閘管雖承受正電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會導(dǎo)通，因此輸出電壓電流均為零，直到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止。這種情況下，負(fù)載電流斷續(xù)，各晶閘管導(dǎo)通角為90o，小于120o 若α角繼續(xù)增大，整流電壓將越來越小，α＝150o時，整流輸出電壓為零。故電阻負(fù)載時α角的移相范圍為150o。(2) 負(fù)載電壓整流電壓平均值的計算分兩種情況： 1) α≤30o時，負(fù)載電流連續(xù)，有（13）當(dāng)α=0時，Ud最大，為Ud= Ud0＝.2) α 30o時,負(fù)載電流斷續(xù)，晶閘管導(dǎo)通角減小，此時有（1－4）負(fù)載電流平均值為 （1－5）晶閘管承受的最大反向電壓，由圖1 e) 不難看出為變壓器二次線電壓峰值，即 （1－6）由于晶閘管陰極與零線間的電壓即為整流輸出電壓ud,其最小值為零,而晶閘管陽極與陰極間的最大正向電壓等于變壓器二次相電壓的峰值,即 （1－7）第二章 整流諧波的危害及治理 引言整流裝置是電網(wǎng)的主要非正弦受電設(shè)備。即使電網(wǎng)供電電壓為理想正弦波，由于整流閥的單向?qū)щ娮饔?，在正反向作用下其電阻值迥然不同，因而整流裝置從電力系統(tǒng)取用的電流也是非正弦的。這種非正弦電流波形,根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)、整流相數(shù)、接線和運行條件的不同而發(fā)生很大畸變。將這些電流波形按富氏級數(shù)可以分解為基波及一系列不同頻率和振幅的諧波，因而整流裝置是從電力系統(tǒng)取用諧波電流的受電設(shè)備。 整流裝置從電網(wǎng)中取用的非正弦電流，流經(jīng)系統(tǒng)中包括發(fā)電機(jī)、輸電線、變壓器在內(nèi)的各種阻抗元件，必然產(chǎn)生非正弦的電壓降，,相互影響的。電力系統(tǒng)中，各種電弧爐、電焊設(shè)備、電動機(jī)、變壓器等鐵磁元件，都會產(chǎn)生不同頻率和振幅的高次諧波，但整流裝置產(chǎn)生的整流諧波，具有較大的振幅,是電力系統(tǒng)中的主要諧波源。 整流諧波的產(chǎn)生分析整流電路的輸出電壓中主要成分為直流，同時包含各種頻率的諧波，這些諧波對于負(fù)載的工作是不利的。圖21 a =0176。時，m脈波整流電路的整流電壓波形a =0176。時，m脈波整流電路的整流電壓和整流電流的諧波分析將縱坐標(biāo)選在整流電壓的峰值處，則在p/m~p/m區(qū)間，整流電壓的表達(dá)式為： (21) 對該整流輸出電壓進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，得出： （22）式中，k=1，2，3…；且: （23） 為了描述整流電壓ud0中所含諧波的總體情況，定義電壓紋波因數(shù)為ud0中諧波分量有效值UR與整流電壓平均值Ud0之比：其中 : 而： （24）將上述式（21）、（22）和（23）代入（24）得 (25)表21給出了不同脈波數(shù)m時的電壓紋波因數(shù)值m23612∞gu（%）0表21 不同脈波數(shù)m時的電壓紋波因數(shù)值負(fù)載電流的傅里葉級數(shù)可由整流電壓的傅里葉級數(shù)求得： (26)當(dāng)負(fù)載為R、L和反電動勢E串聯(lián)時，上式中： (27)　n次諧波電流的幅值dn為： (28) n次諧波電流的滯后角為： (29)　a =0176。時整流電壓、電流中的諧波有如下規(guī)律：（1）m脈波整流電壓ud0的諧波次數(shù)為mk（k=1，2，3...） 次，即m的倍數(shù)次；整流電流的諧波由整流電壓的諧波決定，也為mk次；（2）當(dāng)m一定時，隨諧波次數(shù)增大，諧波幅值迅速減小，表明最低次（m次）諧波是最主要的，其它次數(shù)的諧波相對較少；當(dāng)負(fù)載中有電感時，負(fù)載電流諧波幅值dn的減小更為迅速；（3） m增加時，最低次諧波次數(shù)增大，且幅值迅速減小，電壓紋波因數(shù)迅速下降。 a 不為0176。時的情況：脈波整流電壓諧波的一般表達(dá)式十分復(fù)雜，給出三相橋式整流電路的結(jié)果，說明諧波電壓與a 角的關(guān)系。以n為參變量， 的關(guān)系如圖15所示當(dāng)a 從0176。~ 90176。變化時，ud的諧波幅值隨a 增大而增大， a =90176。時諧波幅值最大.。a 從90176。~ 180176。之間電路工作于有源逆變工作狀態(tài)，ud的諧波幅值隨a 增大而減小。圖22 三相全控橋電流連續(xù)時，以n為參變量的與a 的關(guān)系 圖23 單相全控橋帶阻感負(fù)載時的電路及波形圖24 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形