第三章：相控整流ppt課件

1、相控整流相控整流3.1 3.1 概概 述述3.2 3.2 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路3.3 3.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路3.4 3.4 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路3.5 3.5 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路3.6 3.6 三相橋式半控整流電路三相橋式半控整流電路3.7 3.7 整流器交流側(cè)電抗對換流整流器交流側(cè)電抗對換流( (相相) )的影的影響響相控整流 要求：理解和掌握單相橋式、三相半波、三相要求：理解和掌握單相橋式、三相半波、三相橋式等整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理橋式等整流電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理/波形波形分析和電量計(jì)算。分析和

2、電量計(jì)算。 重點(diǎn)：波形分析和基本電量的計(jì)算方法。重點(diǎn)：波形分析和基本電量的計(jì)算方法。 難點(diǎn)：功率因數(shù)計(jì)算、不同負(fù)載對工況的影響、難點(diǎn)：功率因數(shù)計(jì)算、不同負(fù)載對工況的影響、整流器交流側(cè)電抗對整流電路的影響整流器交流側(cè)電抗對整流電路的影響相控整流一、可控整流電一、可控整流電路的組成路的組成主電路主電路交流電源：工頻電網(wǎng)或整流變壓器交流電源：工頻電網(wǎng)或整流變壓器濾波器：為保證電流連續(xù)濾波器：為保證電流連續(xù)負(fù)載：阻性負(fù)載、阻感負(fù)載、反電勢負(fù)載等負(fù)載：阻性負(fù)載、阻感負(fù)載、反電勢負(fù)載等控制電路：模擬控制、數(shù)字控制控制電路：模擬控制、數(shù)字控制整流電路：將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娔茏儞Q電路。整流電路：將交流電變?yōu)?/p>

3、直流電的電能變換電路。相控整流二、整流電路的分類二、整流電路的分類1、按組成電路的器件分類、按組成電路的器件分類不可控整流電路：不可控整流電路： 電路由不可控器件組成。電路由不可控器件組成。 整流輸出電壓平均值大小和極性不可變。整流輸出電壓平均值大小和極性不可變。半控整流電路：半控整流電路： 電路由不可控器件和可控器件組電路由不可控器件和可控器件組成。成。 整流輸出電壓平均值大小可調(diào)、極性不整流輸出電壓平均值大小可調(diào)、極性不能改變。能改變。全控整流電路：全控整流電路： 電路由可控器件組成。電路由可控器件組成。 整流輸出電壓平均值大小和極性都可變。整流輸出電壓平均值大小和極性都可變。相控整流2、

4、按電路結(jié)構(gòu)分類、按電路結(jié)構(gòu)分類橋式電路橋式電路（又稱全波電路或雙拍電路）（又稱全波電路或雙拍電路）零式電路又稱半波電路或單拍電路）零式電路又稱半波電路或單拍電路）3、按交流輸入相數(shù)分類、按交流輸入相數(shù)分類單相電路單相電路多相電路多相電路 4、按控制方式分類、按控制方式分類相控式電路相控式電路斬控式電路斬控式電路相控整流三、對整流電路的基本技術(shù)要求三、對整流電路的基本技術(shù)要求1、輸出電壓的可調(diào)范圍要大，脈動要??；、輸出電壓的可調(diào)范圍要大，脈動要??；2、交流電源功率因數(shù)要高，諧波電流要小、交流電源功率因數(shù)要高，諧波電流要小 ；3、器件導(dǎo)電時(shí)間要盡可能長，承受正反向電壓、器件導(dǎo)電時(shí)間要盡可能長，承受

5、正反向電壓要低；要低；4、變壓器利用率要高，盡量防止直流磁化、變壓器利用率要高，盡量防止直流磁化 。相控整流四、按理想條件來研究整流電路四、按理想條件來研究整流電路理想電力電子器件：正向?qū)〞r(shí)阻抗為零，斷態(tài)理想電力電子器件：正向?qū)〞r(shí)阻抗為零，斷態(tài)時(shí)阻抗為無窮大；時(shí)阻抗為無窮大；理想電源：整流電路的交流輸入電壓為對稱、無理想電源：整流電路的交流輸入電壓為對稱、無畸變的正弦波?；兊恼也?。 相控整流1、分析方法要點(diǎn)、分析方法要點(diǎn)（1根據(jù)根據(jù)SCR的導(dǎo)通的導(dǎo)通/關(guān)斷條件，確定其導(dǎo)通時(shí)刻、關(guān)斷條件，確定其導(dǎo)通時(shí)刻、關(guān)斷時(shí)刻，繪出整流輸出電壓和電流波形，由此關(guān)斷時(shí)刻，繪出整流輸出電壓和電流波形，由此

6、可進(jìn)一步繪出有關(guān)器件上的電壓和電流波形；可進(jìn)一步繪出有關(guān)器件上的電壓和電流波形；SCR斷態(tài)斷態(tài)（斷路）（斷路）SCR通態(tài)通態(tài)（短路）（短路）導(dǎo)通導(dǎo)通(uAK0, ug0)關(guān)斷關(guān)斷(iTE|u2|E時(shí)，才有晶閘管時(shí)，才有晶閘管承受正電壓，有導(dǎo)通的可承受正電壓，有導(dǎo)通的可能。能。導(dǎo)通之后，導(dǎo)通之后， ud=u2ud=u2，直至，直至|u2|=E|u2|=E，idid即降至即降至0 0使得晶使得晶閘管關(guān)斷，此后閘管關(guān)斷，此后ud=E ud=E 。 與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘與電阻負(fù)載時(shí)相比，晶閘管提前了電角度管提前了電角度停止導(dǎo)電，停止導(dǎo)電，稱為停止導(dǎo)電角。稱為停止導(dǎo)電角。212sinUE在在角相同時(shí)，

7、整流輸出角相同時(shí)，整流輸出電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。電壓比電阻負(fù)載時(shí)大。當(dāng) d時(shí)，SCR從時(shí)刻開始導(dǎo)通；當(dāng) 時(shí)時(shí)tE)dsinU2(1EU-2dt 30的工作情況負(fù)載電壓電流波形斷續(xù)各晶閘管導(dǎo)電時(shí)間=1500-，小于1200 移相范圍移相范圍 0 150相控整流cos U1.17tdsinU2321U26562dt1、輸出電壓平均值、輸出電壓平均值Ud（10 30 輸出電壓連續(xù)）輸出電壓連續(xù)）（230 150 輸出電壓斷續(xù)）輸出電壓斷續(xù)）6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt相控整流2、負(fù)載電流平均值：、負(fù)載電流平均值：Id=Ud/R3、晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器副邊線

8、、晶閘管承受的最大反向電壓，為變壓器副邊線電壓峰值，即電壓峰值，即4、晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器副邊相、晶閘管承受的最大正向電壓等于變壓器副邊相電壓的峰值，即電壓的峰值，即 5、移相范圍：、移相范圍： =0 150222RM45.2632UUUU22UUFM相控整流假定電感很大，id平直。（一工作原理/波形分析 1、 30 30后，后，相對大電感負(fù)載相對大電感負(fù)載udud中負(fù)的部分減中負(fù)的部分減少，少， UdUd略為增加，略為增加，Ud/U2Ud/U2與與的關(guān)的關(guān)系將介于曲線系將介于曲線1 1和和2 2之間。之間。相控整流 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 接線和控制簡單接線和控制簡單 。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 變壓

9、器副邊電流中含有直流分量，存在直變壓器副邊電流中含有直流分量，存在直流磁化現(xiàn)象，引起附加損耗流磁化現(xiàn)象，引起附加損耗 ； 變壓器利用率低每相繞阻的最長導(dǎo)電時(shí)變壓器利用率低每相繞阻的最長導(dǎo)電時(shí)間只有三分之一周期）；間只有三分之一周期）； 零線上通過較大的負(fù)載電流。零線上通過較大的負(fù)載電流。 應(yīng)用場合：中等偏小功率的設(shè)備上。應(yīng)用場合：中等偏小功率的設(shè)備上。 相控整流 構(gòu)造：共陰極三相半波構(gòu)造：共陰極三相半波+共陽極三相半波共陽極三相半波共陰極組陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管T1，T3，T5）共陽極組陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管(T4，T6，T2)導(dǎo)通順序：T6 、T1 T1 、T2 T2 、T3 T3

10、、T4 T4 、T5 T5 、T6相控整流 自然換相點(diǎn)相電壓or線電壓的交點(diǎn)t1、t2、t3 、 t4、t5、t6 ）相控整流分析思考：分析思考：1、各管子導(dǎo)電時(shí)間？、各管子導(dǎo)電時(shí)間？2、變壓器副邊繞組的導(dǎo)電時(shí)間？、變壓器副邊繞組的導(dǎo)電時(shí)間？3、變壓器副邊電流中是否含有直流分量？、變壓器副邊電流中是否含有直流分量？相控整流（一工作原理（一工作原理/波形分析：波形分析：1、 = 0移相范圍移相范圍 0 90相控整流2、 = 30 3、 = 60 相控整流4、 = 90 5、 = 120 三相橋式整流電路帶大電感負(fù)載三相橋式整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)的移相范圍時(shí)的移相范圍 為：為：0 90相控整流1

11、1、一周期內(nèi)、一周期內(nèi)udud脈動脈動6 6次，每次脈動的波形都一樣，次，每次脈動的波形都一樣，故該電路為故該電路為6 6脈波整流電路。脈波整流電路。相控整流2 2、需要兩個(gè)管同時(shí)導(dǎo)通才能形成供電回路，共陰、需要兩個(gè)管同時(shí)導(dǎo)通才能形成供電回路，共陰極組和共陽極組各一個(gè)，且不能為同一相器件。極組和共陽極組各一個(gè)，且不能為同一相器件。電流連續(xù)時(shí)每個(gè)器件導(dǎo)通電流連續(xù)時(shí)每個(gè)器件導(dǎo)通 120120。相控整流3 3、變壓器副邊流過正負(fù)電流，無直流磁化；電流、變壓器副邊流過正負(fù)電流，無直流磁化；電流連續(xù)時(shí)變壓器副邊各相繞組每個(gè)周期工作連續(xù)時(shí)變壓器副邊各相繞組每個(gè)周期工作240240，利用率高。利用率高。相控

12、整流4、對觸發(fā)脈沖順序的要求：、對觸發(fā)脈沖順序的要求：（1按按T1-T2-T3-T4-T5-T6的順序觸發(fā)，相位依次差的順序觸發(fā)，相位依次差60。（2共陰極組共陰極組T1、T3、T5的脈沖依次差的脈沖依次差120，共陽極，共陽極組組 T4、T6、T2也依次相差也依次相差120。（3同一相的上下兩個(gè)橋臂，即同一相的上下兩個(gè)橋臂，即T1與與T4，T3與與T6，T5與與 T2，脈沖相差，脈沖相差180。相控整流5 5、為確保電路正常工作，要求同時(shí)導(dǎo)通的、為確保電路正常工作，要求同時(shí)導(dǎo)通的2 2個(gè)個(gè)晶閘管均有脈沖，否則在電路合閘起動過程晶閘管均有脈沖，否則在電路合閘起動過程中或電流斷續(xù)時(shí)，電路將不能正

13、常工作。中或電流斷續(xù)時(shí)，電路將不能正常工作。相控整流可采用兩種方法使可采用兩種方法使2個(gè)晶閘管均有脈沖：個(gè)晶閘管均有脈沖： （1寬脈沖觸發(fā)寬脈沖觸發(fā) （2雙窄脈沖觸發(fā)常用）雙窄脈沖觸發(fā)常用）圖圖a變壓器副邊變壓器副邊 三相電壓波形三相電壓波形圖圖b寬脈沖觸發(fā)寬脈沖觸發(fā) （脈寬（脈寬 60 )圖圖c雙窄脈沖觸發(fā)雙窄脈沖觸發(fā)（間隔（間隔 60 )相控整流1、整流電壓、整流電壓 Ud2、變壓器副邊電流、變壓器副邊電流 有效值有效值I2cosU35. 1cos U34. 2 tdsinU231U223232dtd2I32I相控整流3、SCR電流電流 有效值有效值ITdTI31I相控整流（一工作原理/波

14、形分析（a） = 60 （b） 60 120移相范圍移相范圍 0 120相控整流1、整流電壓、整流電壓 Ud 0 60 60 120 cosU35. 1cos U34. 2U22d3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt相控整流 三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負(fù)載時(shí)，三相橋式全控整流電路接反電勢阻感負(fù)載時(shí)，在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，兩者下，電路工作情況與電感性負(fù)載時(shí)相似，兩者的直流輸出電壓的直流輸出電壓udud、電流、電流idid波形均相同，僅在波形均相同，僅在計(jì)算計(jì)算IdId時(shí)有所不

15、同，接反電勢阻感負(fù)載時(shí)的時(shí)有所不同，接反電勢阻感負(fù)載時(shí)的IdId為：為：REUIdd式中式中R R 和和E E 分別為負(fù)載中的電阻值和反電勢的值。分別為負(fù)載中的電阻值和反電勢的值。相控整流 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 六脈波電路，輸出電壓脈動更??；六脈波電路，輸出電壓脈動更??； 變壓器繞組無直流磁勢；變壓器繞組無直流磁勢； 變壓器繞組在正負(fù)半周都工作，效率高。變壓器繞組在正負(fù)半周都工作，效率高。四、三相橋式全控整流電路的優(yōu)點(diǎn)四、三相橋式全控整流電路的優(yōu)點(diǎn)相控整流圖例圖例3-3 3-3 的三相橋式整流電路，三相電壓對稱，的三相橋式整流電路，三相電壓對稱， 設(shè)濾波電抗非常大，輸出電流連續(xù)，若快速熔斷設(shè)濾波電抗非

16、常大，輸出電流連續(xù)，若快速熔斷器器F1F1熔斷，試?yán)L出輸出電壓熔斷，試?yán)L出輸出電壓udud的波形，并寫出電的波形，并寫出電流流IdId的計(jì)算式。的計(jì)算式。 相控整流解：解：（1故障條件下輸出波形如圖例故障條件下輸出波形如圖例3-3b所示。所示。（2設(shè)整流器交流側(cè)相電壓為設(shè)整流器交流側(cè)相電壓為U2，將故障下輸出，將故障下輸出波形和三相橋式整流電路在正常運(yùn)行情況下波形和三相橋式整流電路在正常運(yùn)行情況下和和時(shí)的輸出波形相比較可知，時(shí)的輸出波形相比較可知，輸出由四個(gè)輸出由四個(gè)時(shí)的波頭和兩個(gè)時(shí)的波頭和兩個(gè)時(shí)的波頭組成，因此計(jì)算可以簡化為：時(shí)的波頭組成，因此計(jì)算可以簡化為：22294. 16260cos3

17、4. 26434. 2UUUUd2294. 194. 1URRURUIdd相控整流 主電路結(jié)構(gòu) 由一個(gè)三相半波不控整流電路與一個(gè)三相半波可控整流電路串聯(lián)而成移相范圍移相范圍 0 180相控整流1、 = 30 （一波形分析（一波形分析相控整流2、 = 120相控整流（二電量計(jì)算（二電量計(jì)算1、整流電壓、整流電壓 Ud輸出電壓為不可控三相半波電路輸出電壓輸出電壓為不可控三相半波電路輸出電壓與可控的三相半波電路輸出電壓之和！與可控的三相半波電路輸出電壓之和！2、移相范圍、移相范圍 0 1802cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d相控整流1、 60 （一波形分析（一波形分析dd2I8

18、16.0I 32I相控整流2、60 180 d2I I相控整流（二電量計(jì)算（二電量計(jì)算1、整流電壓、整流電壓 Ud同電阻性負(fù)載同電阻性負(fù)載輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控的三輸出電壓為不可控半波電路輸出電壓與可控的三相半波電路輸出電壓之和相半波電路輸出電壓之和2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d相控整流2、SCR電流的有效值電流的有效值 IT、整流管電流有效值、整流管電流有效值 IDddDTI577.0I 31IIddDdTI 31II3、 SCR電流的平均值電流的平均值 IdD 、整流管電流平均值、整流管電流平均值 IdT相控整流4、變壓器副邊繞組電流有效值、變壓器

19、副邊繞組電流有效值 I2 60 dd2I816.0I 32Id2I I相控整流 當(dāng)處于關(guān)斷狀態(tài)晶閘管的觸發(fā)脈沖突然丟失或控制角 突然增大到 180 時(shí)，處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶閘管將不能正常關(guān)斷、失去控制作用失控現(xiàn)象。 避免方法： 加續(xù)流二極管相控整流 R負(fù)載、RL負(fù)載、RLE負(fù)載的Ud波形相同。 單相橋式半控 單相橋式半控 移相范圍：0180。 都存在失控問題。避免方法：加續(xù)流二極管。2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22d2cos19 .0)(dsin2122UttUUd相控整流例3-4 三相半控橋式整流電路，已知三相電源對稱，濾波電感 Ld 充分大，負(fù)載電流id近似平直。UAB=

20、380V，R=2，E=40V，=90，試完成下列要求：（1） 繪出負(fù)載電壓ud、交流側(cè)電流iA的波形； （2求負(fù)載電壓平均值Ud、負(fù)載電流平均值Id；（3求電源側(cè)的功率因數(shù)。相控整流解：（1反電勢阻感負(fù)載在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與大電感負(fù)載時(shí)相似，負(fù)載電壓ud、交流側(cè)電流iA的波形如右圖所示。 相控整流（3 3） )(4 .25717. 1)cos1 (17. 122VUUUd)(7 .1082404 .257AREUIdd（2） )(85.767 .1082118090AIIdA)(6 .5072185.7638033VAIUSAAB)(4 .279797 .

21、1084 .257WIUPPddd55. 06 .507214 .27979SP相控整流1、下列可控整流電路中，輸出電壓中諧波含量最、下列可控整流電路中，輸出電壓中諧波含量最少的電路是：少的電路是：a. 三相半波三相半波 b. 三相橋式三相橋式 c. 單相半波單相半波 d. 單相橋式單相橋式2、可控硅裝置觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路形式、可控硅裝置觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路形式、負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對三相半波可控整流電路電阻性負(fù)載來說，觸發(fā)脈沖的移相范圍是：負(fù)載來說，觸發(fā)脈沖的移相范圍是： 090 0120 0150 0180相控整流3、下列概念正確的在括號中

22、畫、下列概念正確的在括號中畫“”： 與三相半波整流電路相比，三相橋式整流整流電路與三相半波整流電路相比，三相橋式整流整流電路具有：具有：輸出電壓脈動小輸出電壓脈動小（）（）變壓器繞組無直流磁勢變壓器繞組無直流磁勢（）（）變壓器繞組在正負(fù)半周都工作，效率高變壓器繞組在正負(fù)半周都工作，效率高（）（）SCR導(dǎo)電時(shí)間長導(dǎo)電時(shí)間長（）（）相控整流4、三相全控橋式晶閘管整流電路，帶阻感負(fù)載、三相全控橋式晶閘管整流電路，帶阻感負(fù)載 ，輸出電壓波形如下圖粗線所示，試分析電路有何故輸出電壓波形如下圖粗線所示，試分析電路有何故障？障？ 0t tuduacuabuacucbuabuacubcubauca相控整流分析

23、該問題時(shí)作以下假定：分析該問題時(shí)作以下假定：考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，考慮包括變壓器漏感在內(nèi)的交流側(cè)電感的影響，該漏感可用一個(gè)集中的電感該漏感可用一個(gè)集中的電感LB表示。表示。假設(shè)大電感負(fù)載，負(fù)載電流連續(xù)且平直。假設(shè)大電感負(fù)載，負(fù)載電流連續(xù)且平直。相控整流一、換相過程分析以三相半波為例）一、換相過程分析以三相半波為例）RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc1 1、電流從、電流從T1T1換相至換相至T2T2的過程：的過程： 因因a a、b b兩相均有漏感兩相均有漏感,ia,ia、ibib均不能突變。均不能

24、突變。 當(dāng)當(dāng)ikik增大到等于增大到等于idid時(shí)，時(shí)， ia=0ia=0，T1T1關(guān)斷關(guān)斷, ,換流結(jié)束。換流結(jié)束。 T1 T1和和T2T2同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)同時(shí)導(dǎo)通，相當(dāng)于將于將a a、b b兩相短路，在兩兩相短路，在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流ikik， ib=ik ib=ik 逐漸增大的，逐漸增大的，而而ia=id-ikia=id-ik逐漸減小。逐漸減小?？紤]變壓器漏感時(shí)的考慮變壓器漏感時(shí)的三相半波可控整流電路及波形三相半波可控整流電路及波形換相重疊角換相重疊角 ：換相過程：換相過程所需的時(shí)間所需的時(shí)間T1T1換相至換相至T2T2的過程的過程相控整流2、相關(guān)概念術(shù)語）、相

25、關(guān)概念術(shù)語）換相過程：一相晶閘管電流從換相過程：一相晶閘管電流從id 0 ，另一相晶，另一相晶閘管電流從閘管電流從0 id的過程。的過程。換相重疊角換相重疊角 ：換相過程所對應(yīng)的相角。：換相過程所對應(yīng)的相角。換相電壓：換相過程中加在換相回路上的電換相電壓：換相過程中加在換相回路上的電 壓，壓，即兩相間電位差瞬時(shí)值。即兩相間電位差瞬時(shí)值。 uba = ub - ua問題問題2 2：換相重疊角：換相重疊角 ？問題問題1 1：換相過程中：換相過程中udud的波形？的波形？相控整流3、換相重迭對輸出電壓波形的影響換相過程中，整流電壓的瞬時(shí)值影響：與 = 0時(shí)相比，產(chǎn)生了換相壓降 Ud，使Ud減小。dt

26、diLuuuKBbaab22abKBuudtdiL2abKBbduudtdiLuudddUUUcos0RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流換相壓降與電路結(jié)構(gòu)、換相電流id、交流側(cè)電感LB有關(guān)，與換相時(shí)刻的電壓無關(guān)。對于單相全控橋，環(huán)流ik是從0變?yōu)?id，所以必須用 2id 替代 id tduumtduumabdb)2(2)(2dIKBKBdixmtdtddiLm022dBImx2dURabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc對對m脈波電

27、路，換相壓降為脈波電路，換相壓降為相控整流 符號定義符號定義: m 輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)的波頭數(shù)。輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)的波頭數(shù)。 xB 整流電路交流側(cè)每相電抗值主要是變整流電路交流側(cè)每相電抗值主要是變壓器漏抗）壓器漏抗） U2e 變壓器二次繞組額定相電壓變壓器二次繞組額定相電壓 I2e 變壓器二次繞組額定相電流變壓器二次繞組額定相電流 uK% 變壓器的短路電壓比變壓器的短路電壓比100oo22KeeBuIUx相控整流 輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值 Ud 整流電路的輸出特性整流電路的輸出特性如右圖所示如右圖所示dddUUUcos0dcdIRUcos0)2(BcmxR相控整流a2b2ba2k2

28、Bkkd2kBu2U cos(t)mu2U cos(t)muu22U sinsintm1di2U sinsintdtLmti0iI2U sinmi(coscost)L因 為 當(dāng)時(shí) ，； 換 流 結(jié) 束 時(shí) ，解 得 ：相控整流m 輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)的波頭數(shù)。輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)的波頭數(shù)。 對于單相全控橋，環(huán)流對于單相全控橋，環(huán)流ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?id，所，所以必須用以必須用 2id 替代替代 id 對于三相全控橋，它相當(dāng)于相電壓為對于三相全控橋，它相當(dāng)于相電壓為 的脈波整流電路，所以必須用的脈波整流電路，所以必須用 線電壓線電壓即即 ）替代）替代coscossin220BIKdxmUd

29、iIdmUIxdBsin2coscos22U32U2U3相控整流電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：注： 單相全控橋電路中，環(huán)流單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?id。 三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓等于 的的6脈波整脈波整流電路，故其流電路，故其m=6，相電壓按，相電壓按 代入。代入。2U32U3相控整流出現(xiàn)換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值Ud降低；使整流電路的功率因數(shù)降低；換相使電網(wǎng)電壓

30、出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通， 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt。RabcTLudicibiaLBLBLBikVT1VT2VT3udidtOtOiciaibiciaIduaubuc相控整流圖 例圖 例 3-5 單 相 橋 式 整 流 電 路 ， 已 知 電 源 電 壓單 相 橋 式 整 流 電 路 ， 已 知 電 源 電 壓U2=220V，交流側(cè)電抗為，交流側(cè)電抗為XB，假設(shè)濾波電抗，假設(shè)濾波電抗Xd非常大，以至于輸出電流非常大，以至于輸出電流id連續(xù)而平直。當(dāng)連續(xù)而平直。當(dāng)id=Id時(shí)，重疊角時(shí)，重疊角1=300，如改變負(fù)載電阻

31、，如改變負(fù)載電阻R，使，使id=2Id ，試求，試求（1計(jì)算此時(shí)的重疊角計(jì)算此時(shí)的重疊角2 和輸出電壓平均值和輸出電壓平均值Ud；（2繪出電流繪出電流iD1、iD2和電壓和電壓ud 的波形。的波形。 相控整流解：（解：（1將將m相半波可控整流電路計(jì)算重疊角的相半波可控整流電路計(jì)算重疊角的公式用于本題，可得公式用于本題，可得 ：mUIxdBsin2)cos(cos2取取m=2,m=2, , 據(jù)題意可列據(jù)題意可列出方程組如下：出方程組如下： 22212)2(2cos122cos1UIxUIxdBdB即：即：)cos1 (2cos112432)( 5 .171243cos12209 . 02cos1

32、9 . 022VUUd（2 2電流電流iD1iD1、iD2iD2和電壓和電壓ud ud 的波形如圖例的波形如圖例3-53-5。 相控整流例題例題 3-6 三相全控橋式整流電路接大電感負(fù)載，三相全控橋式整流電路接大電感負(fù)載，對于對于4000KVA副邊副邊Y形連接的整流變壓器，其短形連接的整流變壓器，其短路比路比20%，副邊線電壓，副邊線電壓U2l=2000V ， Id=1200A， =15，求裝置的功率因數(shù)。，求裝置的功率因數(shù)。 解：根據(jù)題中的參數(shù)，整流變壓器副邊額定線電解：根據(jù)題中的參數(shù)，整流變壓器副邊額定線電流為：流為： )(7 .1154200031040003322AUSIlel根據(jù)短路

33、比的定義：根據(jù)短路比的定義： )(2 . 02 . 013%2222elkeeBIUuIUx相控整流由于由于XB不可忽略，就須考慮由于重疊造成的不可忽略，就須考慮由于重疊造成的輸出平均電壓損失輸出平均電壓損失)( 3 .229120022 . 062VImxUdBd)(7 .23783 .22915cos200035. 1cos0VUUUddd該系統(tǒng)輸出功率： )(4 .285412007 .2378kWIUPPddd相控整流變壓器副邊實(shí)際電流與負(fù)載有關(guān)，其值為變壓器副邊實(shí)際電流與負(fù)載有關(guān)，其值為 ：)(2 .9791200816. 0322AIId忽略變壓器損耗，則輸入的視在功率為：忽略變壓

34、器損耗，則輸入的視在功率為： ).(9 .33912 .97920003322kVAIUSl裝置的功率因數(shù)為：裝置的功率因數(shù)為： 84. 09 .33914 .2854SP相控整流1、單選題：（、單選題：（1整流電路的作用是整流電路的作用是 將交流電變換為直流電將交流電變換為直流電 將直流電變換將直流電變換為直流電為直流電 將交流電變換為交流電將交流電變換為交流電 將直流電變換將直流電變換為交流電為交流電（2可控整流電路的輸出電壓大小與主電路型式、可控整流電路的輸出電壓大小與主電路型式、控制角控制角和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。以下哪種整流電路的輸和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。以下哪種整流電路的輸出電壓最大？設(shè)交流輸入電

35、壓出電壓最大？設(shè)交流輸入電壓U2相同，都帶純電阻相同，都帶純電阻負(fù)載，控制角負(fù)載，控制角=0。 單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路 三相半波整流電路三相半波整流電路 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路相控整流2、判斷題、判斷題（1下列概念正確的有：下列概念正確的有： 在整流電路中，負(fù)載電流越大，換相重疊角越在整流電路中，負(fù)載電流越大，換相重疊角越小。小。 在整流電路中，輸入電壓越高，換相重疊角越在整流電路中，輸入電壓越高，換相重疊角越小。小。 在整流電路中，輸入變壓器漏抗越大，換相重在整流電路中，輸入變壓器漏抗越大，換相重疊角越小。疊角越小。 在大電感負(fù)載整流電路中，換相重疊角在大

36、電感負(fù)載整流電路中，換相重疊角與相控與相控角角有關(guān)。有關(guān)。相控整流3、掌握整流電路的分析方法：、掌握整流電路的分析方法：根據(jù)電源電壓根據(jù)電源電壓 u2 和控制角和控制角 以及負(fù)載性質(zhì)，繪出以及負(fù)載性質(zhì)，繪出負(fù)載電壓負(fù)載電壓 ud 、負(fù)載電流、負(fù)載電流 id 和整流元件的電壓、和整流元件的電壓、電流波形，從而導(dǎo)出基本電量的計(jì)算公式及數(shù)電流波形，從而導(dǎo)出基本電量的計(jì)算公式及數(shù)量關(guān)系。量關(guān)系。1、掌握整流器交流側(cè)電抗對整流電路的影響、掌握整流器交流側(cè)電抗對整流電路的影響2、理解半控整流電路、理解半控整流電路“失控的概念失控的概念相控整流4、掌握整流電路的基本電量計(jì)算、掌握整流電路的基本電量計(jì)算輸出電

37、壓負(fù)載電壓平均值輸出電壓負(fù)載電壓平均值 Ud、有效值、有效值U輸出電流負(fù)載電流平均值輸出電流負(fù)載電流平均值 Id、有效值、有效值ISCR電流平均值電流平均值 IdT、有效值、有效值IT SCR電流定額電流定額ITAV=(1.52) IT1.57電源變壓器副邊電壓有效值電源變壓器副邊電壓有效值 U2 電流有效值電流有效值I2、視在功率、視在功率S= U2 I2電阻負(fù)載功率電阻負(fù)載功率 P=I2 R 直流電源負(fù)載功率直流電源負(fù)載功率 P= Id E當(dāng)負(fù)載中含有大電感時(shí)即：當(dāng)負(fù)載中含有大電感時(shí)即：Id平直時(shí)），平直時(shí)）， I = Id ， P= Id Ud功率因數(shù)功率因數(shù)= PS本章小結(jié)本章小結(jié)相控

38、整流)2cos1( U0.9tdsinU21U22dt移相范圍移相范圍 0 180本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流移相范圍移相范圍 0 90cos U0.9tdsinU21U22dt本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流 時(shí)時(shí)tE)dsinU2(1EU-2dt 時(shí)時(shí)tE)dsinU2(1EU-2dt本章小結(jié)本章小結(jié)要求觸發(fā)脈要求觸發(fā)脈沖有足夠?qū)挍_有足夠?qū)挾?。度。相控整?整流電壓整流電壓ud的波形和負(fù)載電流的波形和負(fù)載電流id的波形與電感的波形與電感負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同，負(fù)載電流連續(xù)時(shí)的波形相同，ud的計(jì)算公式亦一的計(jì)算公式亦一樣。樣。cos U0.9tdsinU21U22dt本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流)2cos

39、1( U0.9tdsinU21U22dtUd 、Id、 U： （R、L負(fù)載負(fù)載與與R負(fù)載計(jì)算公式與單相全負(fù)載計(jì)算公式與單相全控橋控橋R負(fù)載一樣。負(fù)載一樣。移相范圍移相范圍 0 180本章小結(jié)本章小結(jié) 不能輸不能輸出負(fù)電壓；出負(fù)電壓； 帶電感帶電感性負(fù)載時(shí)存性負(fù)載時(shí)存在失控現(xiàn)象。在失控現(xiàn)象。相控整流 0 30 cos U1.17tdsinU2321U26562dt30 150 6cos1 U0.675 tdsinU232 1U262dt移相范圍：移相范圍： =0 150本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流移相范圍：移相范圍： =0 90cos U1.17U2d本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流cosU35. 1cos

40、 U34. 2 tdsinU231U223232dt移相范圍移相范圍 0 90本章小結(jié)本章小結(jié)要求觸發(fā)脈沖有足夠要求觸發(fā)脈沖有足夠?qū)挾却笥趯挾却笥?0 ）。）?；蛞箝g隔為或要求間隔為60的的雙窄脈沖。雙窄脈沖。相控整流0 60 cosU35. 1cos U34. 2U22d60 120 3cos1 U4 3 . 2tdsinU226U232dt移相范圍移相范圍 0 120本章小結(jié)本章小結(jié)相控整流2cos1U34. 2)cos(1 U17. 1U22dR、L負(fù)載與負(fù)載與R負(fù)載的整負(fù)載的整流電壓流電壓 Ud表達(dá)式相同表達(dá)式相同移相范圍移相范圍 0 180本章小結(jié)本章小結(jié) 不能輸出負(fù)電壓；不能輸出

41、負(fù)電壓；帶電感性負(fù)載時(shí)存在帶電感性負(fù)載時(shí)存在失控現(xiàn)象。失控現(xiàn)象。相控整流出現(xiàn)換相重疊角 ，整流輸出電壓平均值Ud降低；使整流電路的功率因數(shù)下降；換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；晶閘管的di/dt 減小，有利于晶閘管的安全開通。 有時(shí)人為串入進(jìn)線電抗器以抑制晶閘管的di/dt 。本章小結(jié)本章小結(jié)100oo22KeeBuIUx整流電路交流側(cè)每相電抗值主要是變壓器漏抗）整流電路交流側(cè)每相電抗值主要是變壓器漏抗）相控整流電路形式單相全波單相全控橋三相半波三相全控橋m脈波整流電路 dUdBIXdB2IXdB23IXdB3IXdB2ImX)cos(cos2Bd2UXI2Bd22UXI2dB62

42、UIX2dB62UIXmUXIsin22Bd注：注：單相全控橋電路中，環(huán)流單相全控橋電路中，環(huán)流ik是從是從0變?yōu)樽優(yōu)?Id。 三相橋等效為相電壓等于三相橋等效為相電壓等于 的的6脈波整脈波整流電路，故其流電路，故其m=6，相電壓按，相電壓按 代入。代入。2U32U3本章小結(jié)本章小結(jié) 整流輸出電壓的平均值整流輸出電壓的平均值dddUUUcos0相控整流3-1 單相半波可控整流電路中，如晶閘管單相半波可控整流電路中，如晶閘管1不不加觸發(fā)脈沖，（加觸發(fā)脈沖，（2內(nèi)部短路，（內(nèi)部短路，（3內(nèi)部斷路，內(nèi)部斷路，試分析元件兩端與負(fù)載電壓波形。試分析元件兩端與負(fù)載電壓波形。3-2 可控整流電路純電阻負(fù)載時(shí)

43、，負(fù)載電阻上的平可控整流電路純電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的平均電壓和平均電流的乘積是否等于負(fù)載功率？大均電壓和平均電流的乘積是否等于負(fù)載功率？大電感負(fù)載，當(dāng)電流基本平直時(shí)，在負(fù)載電阻上的電感負(fù)載，當(dāng)電流基本平直時(shí)，在負(fù)載電阻上的平均電流的乘積是否等于負(fù)載功率？為什么？平均電流的乘積是否等于負(fù)載功率？為什么？相控整流3-8 整流電路中續(xù)流二極管起什么作用？所有整流電路輸整流電路中續(xù)流二極管起什么作用？所有整流電路輸出端都需加接續(xù)流二極管嗎？出端都需加接續(xù)流二極管嗎？3-11單相橋式全控整流電路，大電感負(fù)載，單相橋式全控整流電路，大電感負(fù)載，U2=110V，R=2，試計(jì)算當(dāng)，試計(jì)算當(dāng)=300時(shí)，輸出電壓、電流平均值時(shí)，輸出電壓、電流平均值Ud和和Id。如接續(xù)流二極管，。如接續(xù)流二極管，Ud和和Id又各為多少？繪出又各為多少？繪出二種情況的電壓、電流波形，兩種情況電源側(cè)的功率二種情況的電壓、電流波形，兩種情況電源側(cè)的功率因數(shù)各為多少？因數(shù)各為多少？ 3-14 單相半控橋式電路，有續(xù)流二級管，對直流電機(jī)供單相半控橋式電路，有續(xù)流二級管，對直流電機(jī)供電。平波電抗足夠大，電源電壓電。平波電抗足夠大，電源電壓220V，控制角，控制角