【正文】 三相半波可控整流電路a 電阻負載時的波形理解以帶平衡電抗器的雙反星性電路為代表的大功率整流電路工作原理。三相全控橋的工作原理、波形分析及計算。重點：三相全控橋的工作原理、波形分析及計算。圖211 單相橋式半控整流電路的另一接法592 三相可控整流電路主要內容：三相半波整流電路的波形分析及計算。有續(xù)流二極管VDR時，續(xù)流過程由VDR完成，晶閘管關斷，避免了某一個晶閘管持續(xù)導通從而導致失控的現象。若無續(xù)流二極管，則當a突然增大至180176。u2過零變正時，VD4導通，VD2關斷。在u2正半周，觸發(fā)角a處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，u2經VT1和VD4向負載供電u2過零變負時，因電感作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導通。如此即成為單相橋式半控整流電路（先不考慮VDR）。 兩者的區(qū)別：（1）單相全波中變壓器結構較復雜，繞組及鐵芯對銅、鐵等材料的消耗多；（2）單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，相應地，門極驅動電路也少2個；但是晶閘管承受的最大電壓為 ，是單相全控橋的2倍；（3）單相全波導電回路只含1個晶閘管，比單相橋少1個，因而管壓降也少1個從上述（2）、（3）考慮，單相全波電路有利于在低輸出電壓的場合應用。為保證電流連續(xù)所需的電感量L可由下式求出：為了克服此缺點，一般在主電路中直流輸出側串聯(lián)一個平波電抗器，用來減少電流的脈動和延長晶閘管導通的時間。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲為δ。當觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導通。如圖27b所示id波形在一周期內有部分時間為0的情況，稱為電流斷續(xù)。圖26 單相全控橋帶阻感負載時的電路及波形c 帶反電動勢負載時的工作情況在|u2|E時，才有晶閘管承受正電壓，有導通的可能，導通之后，ud=u2， ，直至|u2|=E，id即降至0使得晶閘管關斷，此后ud=E與電阻負載時相比，晶閘管提前了電角度δ停止導電，δ稱為停止導電角。變壓器二次側電流i2的波形為正負各180176。晶閘管承受的最大正反向電壓均為 。VT2和VT3導通后，u2通過VT2和VT3分別向VT1和VT4施加反壓使VT1和VT4關斷，流過VT1和VT4的電流迅速轉移到VT2和VT3上，此過程稱換相，亦稱換流。假設負載電感很大，負載電流id連續(xù)且波形近似為一水平線u2過零變負時，由于電感的作用晶閘管VT1和VT4中仍流過電流id，并不關斷。圖25 單相全控橋式帶電阻負載時的電路及波形（210）（211） （212）（213） （214）不考慮變壓器的損耗時，要求變壓器的容量為S=U2I2 。圖24 單相半波帶阻感負載有續(xù)流二極管的電路及波形（2） 單相橋式全控整流電路單相整流電路中應用較多的a 帶電阻負載的工作情況工作原理及波形分析見圖25：VT1和VT4組成一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導通，當u2過零時關斷；VT2和VT3組成另一對橋臂，在u2正半周承受電壓u2，得到觸發(fā)脈沖即導通，當u2過零時關斷。 （26）（27） （28） 單相半波可控整流電路的特點簡單，但輸出脈動大，變壓器二次側電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化實際上很少應用此種電路。 數量關系若近似認為id為一條水平線，恒為Id，則有：（25）續(xù)流期間ud為0，ud中不再出現負的部分。當u2過零變負時，VDR導通，ud為零。當VT處于通態(tài)時，相當于VT短路。 電力電子電路的一種基本分析方法。 阻感負載的特點：電感對電流變化有抗拒作用，使得流過電感的電流不能發(fā)生突變。解：(1)先求出最大輸出時的控制角α，根據式(21)可得： (2)求回路中的電流有效值，根據式(24)可得：(3)求晶閘管兩端承受的正、反向峰值電壓Um：(4)選擇晶閘管：晶閘管通態(tài)平均電流，可按下式計算與選擇：晶閘管電壓定額可按下式計算與選擇：取 V可選用KP5010型晶閘管。例21 單相半波可控整流電路，電阻負載，由220V交流電源直接供電。可見，盡管是電阻負載，電源的功率因素也不為1。這種通過控制觸發(fā)脈沖的相位來控制直流輸出電壓大小的方式稱為相位控制方式，簡稱相控方式。直流輸出電壓平均值為：（21）導通角：晶閘管在一個電源周期中處于通態(tài)的電角度稱為，用θ表示。Ud波形在一個電源周期中只脈動1次，故該電路為單脈波整流電路。幾個概念的解釋：Ud為脈動直流，波形只在U2正半周內出現，故稱“半波”整流。（1）單相橋式半波整流電路a、帶電阻負載的工作情況Single Phase Half Wave Controlled Rectifier.變壓器T起變換電壓和隔離的作用?；疽螅赫莆諉蜗嗫卣麟娐吩诓煌再|負載下的工作原理及波形分析，控制角移相范圍，電流有效值、平均值的計算，對相位控制觸發(fā)脈沖的基本要求。1 單相可控整流電路主要內容：單相可控整流電路的工作原理、波形分析及計算，續(xù)流二極管的作用及有關波形分析。掌握觸發(fā)脈沖與主回路電壓的同步問題，移相工作原理及移相范圍，了解集成觸發(fā)器的工作原理及應用。掌握整流電路的諧波和功率因數。掌握變壓器漏抗對整流電路的影響?；疽螅赫莆諉蜗喔?、三相半波、三相全控整流電路在不同性質負載下的工作原理及波形分析，控制角移相范圍，電流有效值、平均值的計算，對相位控制觸發(fā)脈沖的基本要求。整流電路的有源逆變工作原理及實施逆變的條件，逆變顛覆及防止措施。難點：三相半波整流電路的波形分析及計算。整流電路的有源逆變工作原理及實施逆變的條件，逆變顛覆及防止措施。電路中諧波的產生、組成及抑制方法。三相全控橋的工作原理、波形分析及計算。重點：單相可控整流電路的工作原理、波形分析及計算。整流電路的有源逆變工作原理及實施逆變的條件，逆變顛覆及防止措施。電路中諧波的產生、組成及抑制方法。帶平衡電抗器的雙反星性大功率整流電路工作原理及波形分析。三相全控橋的工作原理、波形分析及計算。電力電子技術教案第2章 整流電路主要內容：單相可控整流電路的工作原理、波形分析及計算，續(xù)流二極管的作用及有關波形分析。三相半波整流電路的波形分析及計算。整流變壓器原、附邊繞組電流有效值及容量計算。變壓器漏抗對整流電路的影響。整流電路的諧波和功率因數。觸發(fā)脈沖與主回路電壓的同步，移相工作原理。三相半波整流電路的波形分析及計算。變壓器漏抗對整流電路的影響。整流電路的諧波和功率因數。觸發(fā)脈沖與主回路電壓的同步，移相工作原理。三相全控橋的工作原理、波形分析及計算。觸發(fā)脈沖與主回路電壓的同步，移相工作原理。理解以帶平衡電抗器的雙反星性電路為代表的大功率整流電路工作原理。了解電路中諧波的產生、組成及擬制方法。掌握整流電路的有源逆變工作狀態(tài)及實施逆變的條件，逆變狀態(tài)時的能量分析及其物理概念；掌握三相橋式逆變電路對觸發(fā)脈沖的要求，逆變顛覆及防止措施。整流電路：出現最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟?；按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種；按電路結構可分為橋式電路和零式電路；按交流輸入相數分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側電流的方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。重點：單相可控整流電路的工作原理、波形分析及計算。整流電路：出現最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟姟? 電阻負載的特點：電壓與電流成正比，兩者波形相同結合圖21進行工作原理及波形分析。采用了可控器件晶閘管，且交流輸入為單相，故該電路為單相半波可控整流電路。 幾個重要的基本概念：圖21 單相半波可控整流電路及波形觸發(fā)延遲角：從晶閘管開始承受正向陽極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的電角度，用a表示，也稱觸發(fā)角或控制角。 基本數量關系。 VT的a 移相范圍為180176。直流回路的平均電流為： （22）回路中的電流有效值為： （23）由式2. 式2. 3可得流過晶閘管的電流波形系數： （24）電源供給的有功功率為： （25）其中U為R上的電壓有效值：電源側的輸入功率為：功率因素為： （26）當α=0時，α越大，cosα越低，α=π。這是單相半波電路的缺陷。負載要求的最高平均電壓為60V，相應平均電流為20A，試選擇晶閘管元件，并計算在最大輸出情況下的功率因數。(5)由式（26）計算最大輸出情況下功率因數：b 帶阻感負載的工作情況：通過器件的理想化，將電路簡化為分段線性電路，分段進行分析計算。 對單相半波電路的分析可基于上述方法進行：當VT處于斷態(tài)時，相當于電路在VT處斷開，id=0。圖23 單相半波可控整流電路的分段線性等效電路a) VT處于關斷狀態(tài) b) VT處于導通狀態(tài)圖22 帶阻感負載的單相半波電路及其波形為避免Ud太小，在整流電路的負載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管與沒有續(xù)流二極管時的情況比較，在u2正半周時兩者工作情況一樣。此時為負的u2通過VDR向VT施加反壓使其關斷，L儲存的能量保證了電流id在LRVDR回路中流通，此過程通常稱為續(xù)流。分析該電路的主要目的在于利用其簡單易學的特點，建立起整流電路的基本概念。 數量關系：（29）a 角的移相范圍為180176。b 帶阻感負載的工作情況為便于討論，假設電路已工作于穩(wěn)態(tài)，id的平均值不變。至ωt=π+ a時刻，給VT2和VT3加觸發(fā)脈沖，因VT2和VT3本已承受正電壓，故兩管導通。（215）晶閘管移相范圍為90176。晶閘管導通角θ與a無關，均為180176。的矩形波，其相位由a角決定，有效值I2=Id。 （216）圖27 單相橋式全控整流電路接反電動勢—電阻負載時的電路及波形在a 角相同時，整流輸出電壓比電阻負載時大。與此對應，若id波形不出現為0的點的情況，稱為電流連續(xù)。為了使晶閘管可靠導通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當wt=δ時刻有晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。負載為直流電動機時，如果出現電流斷續(xù)則電動機的機械特性將很軟。這時整流電壓ud的波形和負載電流id的波形與電感負載電流連續(xù)時的波形相同，ud的計算公式亦一樣。 （217）圖28 單相橋式全控整流電路帶反電動勢負載串平波電抗器，電流連續(xù)的臨界情況（3）單相全波可控整流電路圖29 單相全波可控整流電路及波形 單相全波與單相全控橋從直流輸出端或從交流輸入端看均是基本一致的。（4）單相橋式半控整流電路