电力电子技术整流电路

整流电路

整流电路的分类：

按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。 按电路形式可分为半波，全波和桥式。 按交流输入相数分为单相电路和多相电路。

4.1.1单相半波不可控整流电路 1.电阻负载

①电路图；

②工作原理；is R us=Um sinω tD

③输出波形(电压，电流)uo

④数量关系：输出电压和电流的平 均值和有效值

则整流输出电压平均值为：

输出电流平均值为： 由有效值定义，输出电压和电流有效值为：

2.R-L负载

①电路图；②输出波形(电压，电流)

③二极管延迟导通的原因

二极管延迟导通的原因

交流电源Us的负半周期中，可将Us 看成一个上负下正的直流电源，同时 电感L为了阻止回路中电流i的减小， 会产生一个感应电势VL,其方向为上负下正。 此时加在VD两端的电压为VL-Us,在Us刚刚过零变负的 一小段时间内Us的绝对值较小，则VD主要承受VL提供的 正向电压，所以VD继续导通。随着Us的慢慢变大，当Us 的绝对值大于VL时VD就会承受方向电压而关断。

3.R-C负载(略)

4.1.2单相半波可控整流电路

1.电阻负载 ①电路图； ②工作原理；在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻 断状态，假定 时刻发出触发脉冲，则晶闸管从正向 阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去 控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。

③

输出波形

④

数量关系 定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发 脉冲这一角度称为控制角α (触发角)。 在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角θ, 显然有θ=π-α 。 当触发角为α时，整流输出电压平均值为：

上式说明Vo与α关系是非线性的。 从0到π ,则输出电压平均值从最大值变到零。 这意味着改变控制角 就可以改变输出电压的平 均值，达到可控整流的目的。不控整流是α=0时 的可控整流电路的一种特殊情况。

由有效值定义，整流输出电压、电流的有效值为：

整流输出电流有效值与其平均值之比为波形系数：

例1.某一电热负载，要求直流电压60V,电流30A,采 用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电， 计算晶闸管的导通角及电流有效值。 1 cos U d 0.45U 2 2 cos 2 60 1 0.21 0.45 220

U d 60V 78o

U 2 220 V

180o 78o 102o

U U2

1 sin 2 123.4V 4 2

R

U d 60 2 Id 30

I

U 123 .4 A 61.7 A R 2

2.感性负载与续流二极管

①电路图； ②工作原理； 在ωt=α时刻触发晶闸管，电压被加到感性负载上。由 于电感存在，负载电流不能突变

,所以电流从0开始上 升，达到最大值后，然后开始下降，由于电感的感应电 势影响，尽管电源电压已反向，但晶闸管仍然为正偏， 继续导通。所以在电源负半周的一段时间里，负载电流 仍继续流动，直到感应电动势与电源电压瞬时值相等为 止。此时回路电压为零，负载电流下降到零。

③b)

输出波形u2

0 ug

w t

1

2

w t

c) 0 u

w t

d

+ d) 0 i e) 0 uVT

+

w t

d

w t

f) 0

w t

④

使用续流二极管的原因 原因：在单相半波可控整流电路中，由于电感存 在，整流输出平均电压变小，特别是在大电感负 载下，输出电压接近于零,且负载电流不连续，为 解决这个问题，只要在负载两端并接一个续流二 极管即可。

⑤

续流二极管的工作原理：

在电源电压的正半周期，二极管截止，其工作情况与不

接续流二极管时的情况相同当u2过零变负时，VDR导通，ud为零，VT承受反压关断。 L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程 通常称为续流。

⑥ a)

使用续流二极管后的输出波形：特点：u2

b) O u d c) O id d) O i VT e) O i VD f) uR

w t1

w t

I. 感性负载加上续流二极管后 其输出平均电压Ud的波形与 阻性负载相同；

w tId

w tId - +

II. 由于负载电感较大，可把负 载上的输出电流Id近似的看 成一个常数；III.晶闸管与二极管的平均电 流分别是I dVT I dVD R

w t

OVT

w t

g) O

w t

Id 2

Id 2

IV.晶闸管与二极管的有效电流分别是

I VT

1 2

2 I d d (wt )

Id 2

I VD R

1 2

2

2 I d d (wt )

Id 2

4.2.1单相桥式(单相全桥)不可控整流电路 1.电阻负载

①电路图；②工作原理

② 工作原理

单相全桥整流电路中，整流二极管分两组轮流导通， 对角二极管同时导通，同时截止；带中心抽头的全 波整流电路中，两个二极管轮流导通。输出直流电压平均值：

③ 数量关系

④单相全桥与单相全波(带抽头)的区别