电力电子技术电力电子技术 第二章：整流电路第二章：整流电路 （ 第第 一一 部部 分分 ） 第二章 第 2 页 第二章第二章 整流电路（重点）整流电路（重点） 引言引言 2.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 2.1.2 2.1.2 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）单相桥式全控整流电路（单相全控桥） 2.1.3 2.1.3 单相桥式半控整流电路（单相半控桥）单相桥式半控整流电路（单相半控桥） 2.2 2.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 2.2.1 2.2.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 2.2.2 2.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 2.3 2.3 变压器漏感对整流电路的影响（难点）变压器漏感对整流电路的影响（难点） 第二章 第 3 页 2.4 2.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路（不作要求）（不作要求） 2.4.1 2.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路 2.4.2 2.4.2 电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路 2.5 2.5 整流电路的谐波和功率因数整流电路的谐波和功率因数 2.5.1 2.5.1 谐波和无功功率分析基础谐波和无功功率分析基础 2.5.2 2.5.2 带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功带电感性负载时可控整流电路交流侧谐波和功 率因数分析率因数分析 2.5.3 2.5.3 电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功电容滤波的不可控整流电路交流侧谐波和功 率因数分析率因数分析 2.5.4 2.5.4 整流输出电压和电流的谐波分析整流输出电压和电流的谐波分析 2.6 2.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路（不作要求）（不作要求） 2.6.1 2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 2.6.2 2.6.2 多重化整流电路多重化整流电路 第二章 第 4 页 整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功整流电路是出现最早的电力电子电路，电路的功 能是将交流电变为直流电。能是将交流电变为直流电。 按组成的器件可分为不可控（二极管）、半按组成的器件可分为不可控（二极管）、半 控（控（SCR)SCR)、全控全控( (全控器件）三种；全控器件）三种； 按电路结构可分为桥式电路和半波电路；按电路结构可分为桥式电路和半波电路； 按交流输入相数分为单相电路和三相电路。按交流输入相数分为单相电路和三相电路。 引引 言言 第二章 第 5 页 需掌握的内容：需掌握的内容： 各种典型整流电路的工作原理、波形分析、各种典型整流电路的工作原理、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； 整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的谐波和功率因数分析； 相位控制电路的驱动控制。相位控制电路的驱动控制。 引引 言言 第二章 第 6 页 2.1 2.1 单相可控整流电路单相可控整流电路 vv 交流侧接单相电源交流侧接单相电源 vv重点注意：工作原理（波形分析）、定重点注意：工作原理（波形分析）、定 量计算、不同负载的影响。量计算、不同负载的影响。 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） Single Phase Half Wave Controlled RectifierSingle Phase Half Wave Controlled Rectifier 1. 1. 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 T起变换电压和隔离的作用；起变换电压和隔离的作用； 电阻负载的特点：电压与电流成正比，电阻负载的特点：电压与电流成正比， 两者波形相同两者波形相同 。 图2-1 单相半波可控 整流电路及波形 第二章 第 7 页 图图2-1 2-1 单相半波可控整流电路及波形单相半波可控整流电路及波形 工作过程和特点： （1）在U2的正半周，VT 承受正向电压，0t1期 间，无触发脉冲，VT处于 正向阻断状态，UVTU2， Ud=0; （2） t1以后，VT由于触 发脉冲UG的作用而导通， 则Ud=U2, UVT=0,Id=U2/R， 一直到时刻； （3） 2期间，U2反 向，VT由于承受反向电压 而关断,UVT=U2,Ud=0。 以后不断重复以上过程。 特点：为单拍电路，易出 现变压器直流磁化，应用 较少。 第二章 第 8 页 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 若干概念 “半波”整流：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现 触发延迟角 ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加 触发脉冲止的电角度,也称触发角或控制角。 导通角 ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度 的移相范围：指触发角可以变化的角度范围。 相控方式：这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电 压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。 第二章 第 9 页 基本数量关系 直流输出电压平均值Ud （2-1） 说明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值； U2为电源电压有效值（220V）； 时，Ud=0，可见可以通过调整 来来调整Ud。 直流输出电压有效值U （2-2） 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 第二章 第 10 页 SCR的若干参数关系： (1) IdT （流过SCR电流的平均值） （2-3） (2) IT （流过SCR电流的有效值） （2-4） (3) U VT （SCR承受的正反向峰值电压）为 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 第二章 第 11 页 整流电路的功率因数cos： cos（有功功率P）/（电源视在功率S） S电源的电压有效值电源的电流有效值 （2-5） 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 第二章 第 12 页 2. 单相半波电路带电感性负载的工作情况 电感的特点: (1)抗拒电流变化，使得流 过电感的电流不能发生突变。(2)在电感 两端产生的感应电动势Ldi/dt。它的极 性是阻止电流的变化。(3)电感在电路的 工作过程中，不消耗能量。 负载阻抗角arctg(L/R) ，反映出负 载中电感所占的比重，该角度越大（ 0900之间），则电感量越大。当负载中 的感抗L和R相比不可忽略时，称为电 感性负载。常见的电感性负载如电机的 励磁绕组。 电感在电力电子线路中大量使用，大容 量、大功率电感常常又称为电抗器。 图2-2 带电感性负载的 单相半波电路及其波形 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 第二章 第 13 页 图图2-2 2-2 带电感性负载的带电感性负载的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形 工作过程和特点：工作过程和特点： （1）在U2的正半周，VT承受 正向电压，0t1期间，无触 发脉冲，VT处于正向阻断状态 ，UVTU2，Ud=0; （2） t1以后，VT由于触发 脉冲UG的作用而导通，则 Ud=U2, UVT=0，一直到时刻 。但由于L的作用，在时刻， Ud=0，而L中仍蓄有磁场能， id 0； （3） t2期间，L释放磁 场能，使id逐渐减为0，此时负 载反给电源充电，电感L感应电 势极性是上负下正，使电流方 向不变，只要该感应电动势比 U2大，VT仍承受正向电压而继 续维持导通，直至L中磁场能量 释放完毕， VT承受反向电压而 关断； t t 2 2 t t 2 2 t t 2 2 t t 2 2 第二章 第 14 页 图图2-2 2-2 带电感性负载的带电感性负载的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形 工作过程和特点：工作过程和特点： 请同学们思考： （a） L两端的电压何时变为上 负下正，如何简单判断？ （b） id能否抵达2点？为什 么？ （c)一个周期中L两端的电压波 形如何？ （4） t2 2期间，VT承受 反向电压而处于关断状态， UVTU2，Ud=0。 以后不断重复以上过程。 t t 2 2 t t 2 2 t t 2 2 t t 2 2 第二章 第 15 页 直流输出电压平均值Ud （2-6） 输出的平均电压Ud和电阻负载相比，有所下降。 如果为大电感负载，则ud中的负面积接近正面积，输出的直流平 均电压Ud0，id也很小，这样的电路无实际用途。所以，实际的 大感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 2. 单相半波电路带电感性负载 第二章 第 16 页 工作过程和特点：工作过程和特点： （1）在U2的正半周，VDR 承受反向电压，不导通， 不影响电路的正常工作; （2） 2 期间，电感L 的感应电势（下正上负） 使VDR导通，此时，L释放 能量，维持负载电流通过 VDR构成回路，而不通过 变压器。称为续流。在续 流期间，VT承受u2的负压 而关断，此时Ud=0。 （3) 当LR时，id不但连 续而且基本上维持不变，电 流波形接近一条直线。 注意：在考试中，可以 直接用直线表示id。 讨论：纯电感负载能不能 用二极管续流？ 图2-4 单相半波带电感性负载 有续流二极管的电路及波形 2.1.1 2.1.1 单相半波可控整流电路（单相半波）单相半波可控整流电路（单相半波） 第二章 第 17 页 带续流二极管的单相半波电路基本数量关系： 输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同） （2-7） 输出直流电流的平均值Id. （和纯阻性负载