21
单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = α +θ
L释能完毕，id＝iL＝0 释能完毕， SCR关断，承受反压 SCR关断， 关断 u d＝ 0 • 关键 ： 电压过零时 SCR 维持 电压过零时SCR SCR维持 导通；电流过零时SCR SCR关断 导通；电流过零时SCR关断 出现负值， • ud出现负值，Ud较之阻性负 载有所减小 载有所减小
为避免U 太小， 为避免Ud太小，在负载两 并联续流二极管 端并联续流二极管 并假设L足够大， 并假设L足够大，iL连续
α
工作过程： 工作过程：
α
( α ，̟), SCR导通 导通， 反向截止， SCR导通，VDR反向截止，L储能 uVT＝0，ud＝u2 iVT＝id
27
单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
直流输出电压平均值为
1 π Ud = ∫α 2U 2 sin ωtd (ωt ) 2π 2U 2 1 + cosα (1 + cosα ) = 0.45U 2 Ud = 2π 2
VT的 移相范围为180° VT的a 移相范围为180° 相控整流 ： 通过控制触发 脉冲的相位， 脉冲的相位 ， 即可控制直流 输出电压大小
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单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
带感性负载的工作情况
• 假设：电感电流断续 断续 • 阻感负载的特点 特点：流过电 特点 感的电流不发生突变 电流不发生突变。 电流不发生突变
t ∈[0, ωt1 ]
i d＝ 0 SCR承受正压截止 SCR承受正压截止 u d＝ 0
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单相半波可控整流电路（感性负载） 单相半波可控整流电路（感性负载）
t = ωt1
SCR触发导通 SCR触发导通 不能突变， id＝iL，不能突变，从0开始逐 渐增大 u d＝ u 2 储能， L储能，负载 电源
t =π
已经开始减小， id＝iL已经开始减小，但未降 SCR继续导通 至0，SCR继续导通 u d＝ u 2 电源， L释能 电源，负载
22
单相半波整流电路（感性负载） 1 单相半波整流电路（感性负载）
SCR处于通态时，如下方程成立： SCR处于通态时，如下方程成立： 处于通态时
d id L + Ri d = dt 2U 2 sin ω t
= α, id = 0，求解
R
L u2 R
2U 2 sin( ω t − ϕ ) Z
初始条件： 初始条件：ωt
28
与没有续流二极管时的情况比较： 与没有续流二极管时的情况比较：
u2正半周时两者工作情况一样
过零变负时， 导通， 当u2过零变负时，VDR导通，ud 为零 。 此时为负的 u2 通过 VDR VT施加反压使其关断 施加反压使其关断， 向 VT 施加反压使其关断 ， L 储 存的能量保证了电流 id在 L-R回路中流通， VDR 回路中流通 ， 此过程通常 称为续流。 称为续流。 续流 续流期间 ud 为 0 ， ud 中不再出 现负的部分，因此U 现负的部分，因此Ud增大
•
不可控整流电路 不可控整流电路
直流整流电压和交流电源电压的比值固定
•
半控整流电路 半控整流电路
负载电压平均值可调、 负载电压平均值可调、极性不能改变
•
全控整流电路 全控整流电路
直流整流电压的平均值和极性可调
4
整流电路的分类
按电路结构分类
• •
桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 电路 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 电路
单相桥式全控整流电路
–带电阻负载的工作情况 带电阻负载的工作情况 –带阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况 –带反电动势负载时的工作情况 带反电动势负载时的工作情况
单相全波可控整流电路 单相桥式半控整流电路
7
2.2.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路 ★ 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况
晶闸管正常工作时的特性总结如下： 晶闸管正常工作时的特性总结如下： 承受反向电压时， 承受反向电压时，不论门极是否有触发电 晶闸管都不会导通。 流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的 承受正向电压时， 情况下晶闸管才能开通。 情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断， 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下 。
11
单相半波整流电路 (ωt1，π) (π,2π)
ωt=α时 当ωt=α时： SCR承受正压 加触发信号： 承受正压， SCR承受正压，加触发信号： SCR导通 SCR导通 副边回路） iT= id = i2（副边回路） ud=u2 id=ud/R=u2/R ωt=π时 ωt=π时： SCR两端电压为零 SCR两端电压为零 SCR关断 SCR关断 iT= id = i2 =0 π～ ωt = π～2π 时： SCR承受反压 承受反压阻断 SCR承受反压阻断
1. 2. 3. 4.
输出电压可调范围大， 输出电压可调范围大，脉动小 功率器件导电时间长， 功率器件导电时间长，承受正反向电压较低 变压器利用率高， 变压器利用率高， 交流电源功率因数高， 交流电源功率因数高，谐波电流小
6
几种典型的单相可控整流电路 单相半波可控整流电路
– –
带电阻负载的工作情况 电阻负载的工作情况 阻感负载的工作情况 带阻感负载的工作情况
id = −
− ( ω t −α ) 2U 2 ωL sin( α − ϕ ) e + Z
Z = R 2 + (ωL) 2
ϕ = arctan
ωL
R
当 ωt = α +θ时，id = 0，代入式整理得
sin(α − ϕ )e
−
θ
tan ϕ
= sin(θ + α − ϕ )
23
负载阻抗角φ 触发角a 晶闸管导通角θ 负载阻抗角φ、触发角a、晶闸管导通角θ的关系 为定值， 正半周L 若φ为定值，α越大，在u2正半周L储能越 维持导电的能力就越弱， 少，维持导电的能力就越弱，θ越小 为定值， 电感量越大， 若 α 为定值，φ越大，电感量越大，则L贮 能越多， 能越多，θ越大 为定值， 负半周L 若α 为定值，φ越大，在u2负半周L维持晶 闸管导通的时间长， 闸管导通的时间长，ud中负的部分也越多 θ ，平均值Ud越小 −
sin( −ϕ)e α
tanϕ
= sin( +α −ϕ) θ
24
阻感性负载小结
电流较为平缓 电压平均值变小
25
1 单相半波整流电路
单相半波整流电路 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 ★ 带续流二极管的阻感性负载工作情况
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单相半波可控整流电路（带续流二极管） 单相半波可控整流电路（带续流二极管）
可控整流电路（ 可控整流电路（1）
单相半波可控整流电路
第三章 整流电路
本课程重点内容之一(约三分之一) 本课程重点内容之一(约三分之一) 主要内容： 主要内容： 几种常用的可控整流电路的： 几种常用的可控整流电路的： 电路结构、工作原理，不同性质负载下电压电流 电路结构、工作原理， 波形，电量基本关系， 波形，电量基本关系，参数计算 要求：掌握各种电路特点和应用范围， 要求：掌握各种电路特点和应用范围，根据用电 设备要求正确设计可控整流电路及元件的参数 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 难点：不同性质负载对工况的影响 难点：
18
电感的能量平恒
电感所储存的磁场能量： 电感所储存的磁场能量：
1 W L ( t ) = Li 2 ( t ) 2
当电流绝对值增加时，电感元件储能增加， 当电流绝对值增加时，电感元件储能增加，元 绝对值增加时 件吸收电能转变为磁场能量； 件吸收电能转变为磁场能量； 当电流绝对值减小时，电感元件储能减小， 当电流绝对值减小时，电感元件储能减小，元 绝对值减小时 件将磁场能量释放出来转变成电能； 件将磁场能量释放出来转变成电能； 电感是一种储能元件， 电感是一种储能元件，并不将吸收的能量消耗 而是以磁场能量形式储存， 掉，而是以磁场能量形式储存，也不会释放出 多于吸收储存的能量－－－ －－－无源器件 多于吸收储存的能量－－－无源器件
按控制方式分类
•
•
相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 相控整流（应用在SCR作为整流器件的电 整流 SCR 路中） 路中） PWM整流 整流（ PWM整流（应用在全控器件作为整流器件 的电路中） 的电路中）
5
整流电路的一般结构
整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 基本技术要求
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单相半波可控整流电路（阻性负载） 单相半波可控整流电路（阻性负载）
ud为脉动直流，只在u2正半 为脉动直流，
周出现， 周出现， --半波 半波整流 --半波整流 可控器件+交流输入为单相= 可控器件+交流输入为单相= 单相半波可控整流电路 半波可控 单相半波可控整流电路
ud 波形在一个电源周期中只
脉动1次 脉动1 --单脉波整流电路 --单脉波整流电路 单脉波
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单相半波阻性整流小结
* SCR管触发导通，将交流 SCR管触发导通 管触发导通， 电变成脉动的直流电； 电变成脉动的直流电；
a) u1 T u2 VT uVT ud id R
* 改变α角，可以改变输 改变α 出电压电流波形和大小； 出电压电流波形和大小；
c)