整流电路电力电子.

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1、电力电子技术电子教案电力电子技术电子教案第第2章章 整流电路整流电路(Rectifier)Power Electronics Technology电力电子学电力电子变换和控电力电子学电力电子变换和控制技术，陈坚，高等教育出版制技术，陈坚，高等教育出版社，社，2002.1Jai P. AgrawalPower Electronics Systems - Theory and Design，方承方承远编，机械工业出版社，远编，机械工业出版社，2001.8 引引 言言整流电路整流电路：出现最早的电力电子电路，：出现最早的电力电子电路， 将交流电变为直流电将交流电变为直流电按组成的器件可分为不可控、半

2、控、全控三种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为单拍电路和双拍电路本章内容：本章内容： 可控整流电路：工作原理（波形分析）、可控整流电路：工作原理（波形分析）、 基本数量关系、负载性质的影响基本数量关系、负载性质的影响 变压器漏抗对整流电路的影响变压器漏抗对整流电路的影响 电容滤波的二极管整流电路电容滤波的二极管整流电路 (X) 整流电路的谐波和功

3、率因数分析整流电路的谐波和功率因数分析 大功率场合的整流电路大功率场合的整流电路(X) 相位控制电路的驱动控制相位控制电路的驱动控制知识点回顾：知识点回顾：nL、C是储能元件，是储能元件，L上电流不能突变，上电流不能突变，C上电压不能突变。上电压不能突变。n分析方法：将电力电子器件理想化，当器分析方法：将电力电子器件理想化，当器件导通时，阻抗为件导通时，阻抗为0；当器件断开时，阻；当器件断开时，阻抗为无穷大。抗为无穷大。通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进行分析计算。对单相半波电路的分析可基于上述方法进行分析计算。对单相半波电路的

4、分析可基于上述方法进行：当行：当VT处于断态时，相当于电路在处于断态时，相当于电路在VT处断开，处断开，id=0。当当VT处于通态时，相当于处于通态时，相当于VT短路短路n计算公式：计算公式：1、平均电流计算公式、平均电流计算公式2、电流有效值计算公式电流有效值计算公式TdttiTI0)(1TMdttiTI02)(13.1 3.1 单相可控整流电路单相可控整流电路v 交流侧接单相电源交流侧接单相电源v重点注意：工作原理（波形重点注意：工作原理（波形分析）、定量计算、不同分析）、定量计算、不同负载的影响。负载的影响。3.1.1 单相半波可控整流电单相半波可控整流电路路 Single Phase

5、Half Wave Controlled Rectifier1. 带电阻负载的工作情况带电阻负载的工作情况 变压器变压器T起起变换电压变换电压和和隔离隔离的作用的作用电阻负载的特点：电压电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波与电流成正比，两者波形相同形相同 TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)003.1.1 3.1.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路几个概念的解释：几个概念的解释：ud为脉动直流，波形只在为脉动直流，波形只在u2正正半周内出现，故称半周内出现，故称“半波半波”整整流流采用了可控器件晶闸管，且采用了可控器件晶闸管，且交

6、流输入为单相，故该电路为交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路ud波形在一个电源周期中只波形在一个电源周期中只脉动脉动1次，故该电路为单脉波次，故该电路为单脉波整流电路整流电路几个重要的基本概念：几个重要的基本概念：触发延迟角：从晶闸管开始触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度发脉冲止的电角度,用用 表示表示,也称也称触发角或控制角触发角或控制角导通角：晶闸管在一个电源周导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为期中处于通态的电角度称为导导通角通角，用，用表示表示: = - TVTR0a)u1u2uVTu

7、didt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)002cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUd直流输出电压平均值直流输出电压平均值 VT的的 移相范围为移相范围为0-180 这种通过控制触发脉冲的相这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的位来控制直流输出电压大小的方式称为方式称为相位控制方式相位控制方式，简称，简称相控方式相控方式TVTR0a)u1u2uVTudidt12ttttu2uguduVT0b)c)d)e)00基本数量关系基本数量关系阻感负载的特点：电感对电阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过流变化有抗拒作用，使得流过电感的

8、电流不能发生突变电感的电流不能发生突变电力电子电路的一种基本分电力电子电路的一种基本分析方法析方法通过器件的理想化，将电路通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进简化为分段线性电路，分段进行分析计算行分析计算对单相半波电路的分析可基对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：当于上述方法进行：当VT处于处于断态时，相当于电路在断态时，相当于电路在VT处处断开，断开，id=0。当当VT处于通态处于通态时，相当于时，相当于VT短路短路a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +图图2-2带阻感负载的带阻感负载的单相半波电路

9、及其波形单相半波电路及其波形2. 带阻感负载的工作情况带阻感负载的工作情况tURitiLsin2dd2dd)sin(2)sin(22)(2dtZUeZUitLR22)( LRZRLarctan)sin()sin(tanea)b)VTRLVTRLu2u2图图2-3单相半波可控整流单相半波可控整流电路的分段线性等效电路电路的分段线性等效电路a)VT处于关断状态处于关断状态b)VT处于导通状态处于导通状态（2-3）（2-2）（2-4）VT处于通态时：处于通态时：初始条件：初始条件：t= ，id=0。求解式（求解式（2-2）并将初始条件代入可得）并将初始条件代入可得其中其中当当t=+ 时，时，id=0

10、，代入式（代入式（2-3）并整理得）并整理得负载阻抗角负载阻抗角 、触发角触发角a、晶闸管导晶闸管导通角的关系通角的关系若若 为定值为定值，a 越大，在越大，在u2正半正半周周L储能越少，维持导电的能力储能越少，维持导电的能力就越弱，就越弱，越小越小若若a为定值，为定值， 越大，则越大，则L贮能贮能越多，越多，越大；且越大；且 越大，在越大，在u2负半周负半周L维持晶闸管导通的时间维持晶闸管导通的时间就越接近晶闸管在就越接近晶闸管在u2正半周导通正半周导通的时间，的时间，ud中负的部分越接近正中负的部分越接近正的部分，平均值的部分，平均值Ud越接近零，越接近零，输出的直流电流平均值也越小。输出

11、的直流电流平均值也越小。)sin()sin(tane超越方程，用迭代法求解超越方程，用迭代法求解a)u1TVTRLu2uVTudidu20t12tttttug0ud0id0uVT0b)c)d)e)f)+ + +当当u u2 2过零变负时，过零变负时，VDVDR R导导通，通，u ud d为零。此时为负的为零。此时为负的u u2 2通过通过VDVDR R向向VTVT施加反压使其施加反压使其关断，关断，L L储存的能量保证了储存的能量保证了电流电流i id d在在L-R-VDL-R-VDR R回路中流回路中流通，此过程通常称为续流。通，此过程通常称为续流。续流期间续流期间u ud d为为0 0，u