聊城大学机械与汽车工程学院机电传动第8章2

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1、8.2 可控整流电路可控整流电路整流整流将交流电变为直流电的过程；将交流电变为直流电的过程；整流电路整流电路将交流电变为直流电的电路；将交流电变为直流电的电路；整流整流单相单相 三相三相 不可控不可控可控可控 不可控不可控可控可控8.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路1.带阻性负载带阻性负载的可控整流电路的可控整流电路u2输入电压输入电压；ud输出电压输出电压；控制角控制角；晶闸管元件承受正晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。用点之间的电角度。导通角导通角；是晶闸管在一周是晶闸管在一周期时间内导通的电角度。期时间内导通的电角度。对

2、单相半波可控整流电路：对单相半波可控整流电路：的的范范围围 00 的的范范围围 不加触发脉冲时，不加触发脉冲时，VS不导通，不导通，u2全部加在全部加在VS上，上，R上电压上电压ud为为0，VS上承受的最大正向与上承受的最大正向与反向电压为反向电压为 22U当当t时，控制极加触发脉冲，时，控制极加触发脉冲，VS导通，导通，u2 全部加在全部加在R上。上。改变改变大小大小，就可以改变负载就可以改变负载上上电压的大小电压的大小。当当t时，时，u20，VS流过流过的电流小于维持电流而关断，之的电流小于维持电流而关断，之后，后，u2全部由全部由VS承受，直至下承受，直至下一个脉冲加到控制极上，一个脉冲

3、加到控制极上，VS重重新导通。新导通。输出电压平均值输出电压平均值 2cos145.0)(sin22122UttdUUd负载电流平均值负载电流平均值 2cos145.02RURUIdd2.带感性负载带感性负载的可控整流电路的可控整流电路电感性负载电感性负载:电动机的励磁线圈、整流输出接电抗器的负载等。电动机的励磁线圈、整流输出接电抗器的负载等。当当VS触发导通时，触发导通时，自感电势自感电势eL要阻碍要阻碍id，id只能从只能从0开始开始 随着随着id，eL逐渐逐渐，这这时在电感中便储存了磁场能时在电感中便储存了磁场能量。量。当当u2、过零、变负，、过零、变负，id，eL反向，阻碍反向，阻碍i

4、d，只要只要eL大于电源负电压，大于电源负电压，id将继续流通，继续导通，电感将继续流通，继续导通，电感储存能量储存能量电阻和电源电阻和电源 负载电压瞬时值出现负负载电压瞬时值出现负值值。当。当id-，负载电感，负载电感，每周期负载上负电压比重每周期负载上负电压比重，ud和和id平均值平均值。负载并联二极管负载并联二极管V，电源负电压电源负电压不加于负载不加于负载输出平均电压输出平均电压。当当u2 为正为正、VS 导通时，导通时，V不通，不通，负载电压波形与不加二极管相同；负载电压波形与不加二极管相同；当当u2变负变负，V导通，导通，VS承受承受反压关断，负载上由电感反压关断，负载上由电感L维

5、持的维持的电流经过电流经过V，V叫叫续流续流二极管。二极管。3.续流二极管续流二极管的作用的作用 V导通，没有电流导通，没有电流电电源，源，uduV0，L放出能量放出能量电阻。电阻。VS导通，电源提供导通，电源提供id；VS关断，关断，L通过通过V提供提供id。当。当LR，id脉动很小。脉动很小。设设id的平均值为的平均值为Id，则流过，则流过晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平均值 ddVSII2流过流过二极管二极管的电流平均值的电流平均值 ddVII22当当1端为正端为正的某时刻，触发的某时刻，触发VS1，idVS1RV22端，端，VS2 和和V1 均受反压而截止；均受反压而截止；8.2.2

6、单相桥式单相桥式可控整流电路可控整流电路1）阻性负载）阻性负载当当2端为正端为正的某时刻，触发的某时刻，触发VS2，idVS2RV11端，端，VS1和和V2 均受反压而截止。均受反压而截止。输出电压平均值输出电压平均值 2cos19.0)(sin2122UttdUUd电流平均值电流平均值 2cos19.02RURUIdd元件承受的元件承受的最大正反向最大正反向电压电压为为22U加续流二极管加续流二极管V3。当当u2=0，idV3，晶闸，晶闸管因电流为零而关断，不管因电流为零而关断，不会失控。会失控。2）感性负载感性负载流过流过每只晶闸管每只晶闸管的平均电流的平均电流 dI2流过流过续流二极管续

7、流二极管的平均电流的平均电流 dI不加续流二极管，不加续流二极管，V1和和V2起到续流作用。起到续流作用。整流装置整流装置体积减小体积减小，但，但VS1和和VS2阴极没有公共点，阴极没有公共点，故用一套触发电路触发时，故用一套触发电路触发时，必须采用具有必须采用具有两个线圈的两个线圈的脉冲变压器脉冲变压器供电；且供电；且V1、V2 的电流增大了：的电流增大了：ddVII22缺点缺点：五只整流二极管，：五只整流二极管，尺寸大，尺寸大，Id要同时经过要同时经过三个整流元件，故压降、三个整流元件，故压降、损耗较大。损耗较大。晶闸管晶闸管关断关断：电源电压：电源电压0的短暂时间内。的短暂时间内。四只二

8、极管四只二极管单相桥式整流单相桥式整流电路，用电路，用一只晶闸管控制一只晶闸管控制，改变控制角改变控制角，可改变输出，可改变输出电压。节省了晶闸管。电压。节省了晶闸管。优点优点：晶闸管用得少，：晶闸管用得少，控制线路简单，晶闸管控制线路简单，晶闸管不承受反向电压；不承受反向电压；输出接有反电势输出接有反电势E的负载的负载只有只有当当u2E，同时又有，同时又有触发脉冲触发脉冲时，晶闸管才时，晶闸管才能导通能导通3）反电动势负载反电动势负载 在晶闸管关断的时间在晶闸管关断的时间内，负载上保留原有内，负载上保留原有的反电势的反电势负载两端的电压平均值负载两端的电压平均值比电阻性负载时高比电阻性负载时

9、高输出平均电流为输出平均电流为 REUIdd (UdE)为阴影部分的面为阴影部分的面积对一周期取平均值积对一周期取平均值导通角小，导电时间短导通角小，导电时间短，回路电阻小，回路电阻小，电流的电流的幅值与平均值之比很大幅值与平均值之比很大晶闸管工作条件差。晶闸管工作条件差。如前所知，必须降低电如前所知，必须降低电流定额使用流定额使用 另外，对直流电动机换向易产生另外，对直流电动机换向易产生火花火花，对于电源，对于电源，则因电流有效值大，要求的则因电流有效值大，要求的容量容量也大。也大。对于大容量电动机或蓄对于大容量电动机或蓄电池负载，常常电池负载，常常串联电串联电抗器抗器，以平滑电流的脉，以平

10、滑电流的脉动动因为电抗器，续流二因为电抗器，续流二极管起到续流作用极管起到续流作用得到的平滑电流得到的平滑电流例：例：欲装一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，欲装一台白炽灯泡调光电路，需要可调的直流电源，调节范围：电压调节范围：电压U0=0V180V,电流电流I0=010A。现采用单相。现采用单相半控桥式整流电路，试求最大输入交流电压和电流有效半控桥式整流电路，试求最大输入交流电压和电流有效值，并选择整流元件。值，并选择整流元件。解解:设在晶闸管导通角设在晶闸管导通角为为(控制角为控制角为0)时输出电压值为时输出电压值为最大（最大（180V），），则对应的输入交流电压有效值为最大。则对应

11、的输入交流电压有效值为最大。V.UU20090180900 实际上还要考虑电网电压波动、管压降以及导通角常常实际上还要考虑电网电压波动、管压降以及导通角常常到不了到不了1800，交流电压要比上述计算而得到的值适当加大，交流电压要比上述计算而得到的值适当加大10%左右，即大约为左右，即大约为220V。因此，在本例中可以不用整。因此，在本例中可以不用整流变压器，直接接到流变压器，直接接到220V的交流电源上。的交流电源上。交流电流有效值交流电流有效值：A.AVVRUIL21210180220 晶闸管所承受的最大正向电压、最大反向电压和二极管晶闸管所承受的最大正向电压、最大反向电压和二极管所承受的最

12、大反向电压相等，即：所承受的最大反向电压相等，即：VV.UUURMFM3102204112流过晶闸管和二极管的平均电流流过晶闸管和二极管的平均电流：AAIIIVVS5210210为保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常为保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常根据下式选择晶闸管的根据下式选择晶闸管的UDRM和和U：V600310*22UV600310*22U VUVURMRRMFMDRM 根据上面的计算，晶闸管可选用根据上面的计算，晶闸管可选用CT10/600，考，考虑留有余量，故额定电流采用虑留有余量，故额定电流采用10A。二极管可选。二极管可选用用2CZ10/300，因为二极管的最高

13、反向电压一般，因为二极管的最高反向电压一般是取反向击穿电压的一半，已有较大余量，所以是取反向击穿电压的一半，已有较大余量，所以选选300V已足够。已足够。把把半控桥中的两只二半控桥中的两只二极管用两只晶闸管代极管用两只晶闸管代替替电阻性电阻性负载：负载：电流和电压波形与半电流和电压波形与半控桥没区别，控桥没区别，移相范围移相范围0，输出平均电压、输出平均电压、电流的计算公式也与半电流的计算公式也与半桥相同。桥相同。但但每半周期每半周期要求要求触发触发两只晶闸管两只晶闸管。2.单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路电感性电感性负载：没有负载：没有续流二极管，输出续流二极管，输出电压的瞬时值会出

14、电压的瞬时值会出现负值现负值输出电压输出电压平均值平均值：)20(cosU9.0cosU22 )t(tdsinU222U222d 元件承受元件承受最大正反向电压最大正反向电压 22U 工作过程工作过程：当当u120，触发，触发VS1、VS2，二者导通，二者导通，u12加于加于负载；负载；当当u120，L反电势维持反电势维持id通过通过VS1、VS2、电源，、电源，VS1、VS2继续导通，继续导通，直到直到u120，且，且VS3、VS4导通，导通，VS1、VS2因受反压关断。因受反压关断。同样，同样，VS3、VS4要导通到触发要导通到触发VS1、VS2才关断。才关断。当当=0/2时，时，Ud=0

15、.9U20，id连续；当连续；当/2时，时，Ud0，id断续且很小。断续且很小。为为整流电压，也可并联续流二极管。整流电压，也可并联续流二极管。一般一般电阻性负载电阻性负载时，本线路不比半控桥优越，时，本线路不比半控桥优越，且线路复杂，且线路复杂，一般采用半控桥一般采用半控桥。它。它主要用于主要用于电动机电动机需要正反转的逆变电路需要正反转的逆变电路中。中。8.2.3 三相半波三相半波可控整流电路可控整流电路 变压器副边变压器副边星形，星形，uA、uB、uC=相电压相电压u2p，通，通过过VS1、VS2、VS3向负载向负载R供直流电。供直流电。1.阻性阻性负载负载 三相电源电压波形：三相电源电

16、压波形：1、2、3点为相邻相点为相邻相电压波形交点，也是不控电压波形交点，也是不控整流的整流的自然换向点自然换向点，就就从该点算起从该点算起。没有触发信号时，晶闸管没有触发信号时，晶闸管承受的承受的最大正向电压是：最大正向电压是：PU22可能承受的最大反向电压：可能承受的最大反向电压：PPUU22632如：当如：当VS1导通，而导通，而VS2不导不导通时，加在通时，加在VS2上的反向电上的反向电压为压为UAB，即线电压的有效，即线电压的有效值值线电压的最大值为：线电压的最大值为：PPUU226321）当当0时时在在t1t2内，内，uA uB、uC，在，在t1触发触发VS1，R上得到上得到uA，

17、电，电流流VS1R0点。在点。在t2 触触发发VS2，VS1受反压关断受反压关断，R上得到上得到uB，。一个周期每只晶闸管一个周期每只晶闸管导导通角为通角为2/3，要求触发，要求触发脉冲间隔也是脉冲间隔也是2/3。当三只晶闸管当三只晶闸管共阴极共阴极连接连接时：时：哪一相电压最高，则来触发脉哪一相电压最高，则来触发脉冲时，与那一相相连接的晶闸冲时，与那一相相连接的晶闸管就导通，这只管子导通后，管就导通，这只管子导通后，其它管子承受反向电压而阻断其它管子承受反向电压而阻断。输出电压平均值输出电压平均值：P2P2656dU17.1 )t(tdsinU2321U 2）当当0/6时时每只晶闸管导通角为

18、每只晶闸管导通角为120。在在1t，虽，虽uBuA，但，但VS2未触发，不导通，未触发，不导通，故故VS1不关断，直到不关断，直到t2，VS2触发导通，触发导通，VS1受反压而受反压而关断，关断，。输出电压平均值输出电压平均值：cos17.1)(sin232122656PPdUttdUU 3）当当/6/6时，三相半波时，三相半波可控整流电压可控整流电压ud波形波形当当tt1，uA0，但，但eLid0，VS1维维持导通，若持导通，若L足够大足够大，VS1要一直导通到要一直导通到VS2导通为止。导通为止。当当VS2触发导通，触发导通，VS1承受反压关断承受反压关断。由于。由于L大，大，id脉动小，

19、近似脉动小，近似为水平线。每只晶闸为水平线。每只晶闸管导通角管导通角2/3。输出电压的平均值：输出电压的平均值：cosU17.1 )t(tdsinU2321UP2P2656d带电感性负载，当带电感性负载，当/2时，时，ud波形，波形，Ud0结论：结论：三相半波整流带电感性负载，要求三相半波整流带电感性负载，要求脉冲的移相范围为脉冲的移相范围为0/2。晶闸管可能承。晶闸管可能承受的最大正向电压为受的最大正向电压为，而电阻性，而电阻性PU26PU22负载承受负载承受加续流二加续流二极管极管Ud与与的关系和的关系和R负载时一样负载时一样(/3)id与电感性负载时一样与电感性负载时一样，当，当LR，接

20、近于水，接近于水平线平线三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路优点优点：只用三只晶闸管，接线只用三只晶闸管，接线简单简单，直接，直接380V电源，电源，稍加控制，可满足稍加控制，可满足220V直流负载直流负载的要求。的要求。三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路缺点缺点：晶闸管承受反压高；晶闸管承受反压高；利用率低：利用率低：在电流连续时，每周期变压器副边绕组和在电流连续时，每周期变压器副边绕组和晶闸管都只有晶闸管都只有1/3时间导通；时间导通；直流分量引起很大零线电流：直流分量引起很大零线电流：流过变压器的电流是单流过变压器的电流是单方向的脉动电流，其直流分量引起很大的零线电流，方向的脉

21、动电流，其直流分量引起很大的零线电流，在铁心中产生直流磁势，易于造成变压器铁心饱和，在铁心中产生直流磁势，易于造成变压器铁心饱和，引起附加损耗和发热。引起附加损耗和发热。8.2.4 三相桥式全控三相桥式全控整流电路整流电路 共阳极组共阳极组整整流电路流电路共阳极组与共阴极共阳极组与共阴极组串联组串联，ud为两组为两组输出电压之和输出电压之和三相全控整流电路：三相全控整流电路：变压器的两组次极绕变压器的两组次极绕组共用一个绕组组共用一个绕组共阴极组：共阴极组：VS1、VS3、VS5共阳极共阳极组：组：VS2、VS4、VS6与与电动机电动机(反电势负载反电势负载)连接，连接，总串联一定电感，以减小

22、总串联一定电感，以减小电流脉动、保证电流连续，电流脉动、保证电流连续，即即负载性质为电感性负载性质为电感性的。的。两组串联，两组串联，Ud比式比式大一倍。大一倍。cosU17.1 )t(tdsinU2321UP2P2656d即即Ud2.34U2P cos (0/2)三相桥式全控整流三相桥式全控整流电压、电流和触发电压、电流和触发脉冲波形图脉冲波形图(0时时)交流电源电压交流电源电压相电流相电流输出电压输出电压触发顺序触发顺序t1时时，uA较正较正，uB较负较负输出电压为输出电压为UAB触发触发VS1、VS6，使其，使其导通导通在在t1t2内的相电流内的相电流iA和和iB电流电流i回路回路:从从

23、A相相VS1负载负载VS6B相相t2时时，uC比比uB更负更负输出电压为输出电压为UAC触发触发VS1(维持导通维持导通)、VS2，使其导通，使其导通在在t2t3内的相电流内的相电流iA和和iCVS6受反压关受反压关断断电流电流i回路回路:从从A相相VS1负载负载VS2C相相t3时，时，uB开始开始比比uA为正为正输出电压为输出电压为UBC触发触发VS2(维持导通维持导通)、VS3，使其导通，使其导通在在t3t4内的相电流内的相电流iB和和iCVS1受反压关受反压关断断电流电流i回路回路:从从B相相VS3负载负载VS2C相相 当当移相时，移相时，ud波形和波形和Ud将跟着变。将跟着变。可控整流

24、电路小结可控整流电路小结n单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要单相半波电路简单，指标差，只适用于小功率要求不高的场合。求不高的场合。n单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大单相桥式电路性能指标好，电压脉动频率大,适用适用小功率电路。小功率电路。n三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。三相半波可控整流电路，指标一般，较少采用。n三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率三相桥式可控电路，各项指标好，最适合大功率高压电路。高压电路。n三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在三相全控桥可工作在整流状态，同时还能工作在逆变状态。逆变状态。作业：作业：8.8、8.16、8.17、8.18、8.20、8.22谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH