1、单相可控整流电路单相可控整流电路单相半波可控整流电路单相桥式可控整流电路单相半波可控整流电路带电阻性负载的可控整流电路带电感性负载的可控整流电路续流二极管的作用带电阻性负载的可控整流电路 为控制角（0 ）晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。为导通角（0）晶闸管在一周期时间内导通的电角度。+=改变的大小就可以改变负载上电压波形，也就改就了负载电压的大小。带电阻性负载的可控整流电路输出电压平均值为：负载电流平均值为：2cos145.02RURUIdd2cos145.0)(sin22221UttdUUd带电感性负载的可控整流电路负载的感抗 L和电阻R的大小比不可忽略时称为电感
2、性负载晶闸管在 t=时触发导通后在+时关断导通角 将大于-续流二极管的作用当晶闸管导通时，若电源电压为正，二极管V不通，负载上电压波形与不加二极管V时相同。当电源电压变负时，V导通，负载上由电感维持的电流流经二极管，此二极管称为续流二极管。续流二极管的作用续流二极管的作用当 L R时，电流的脉动将是很小的，这时电流波霰可以近似地看成是一条平行于横轴的直线。晶闸管的电流平均值：续流二极管的电流平均值：ddVII22 ddVSII2单相桥式可控整流电路单相半控桥式整流电路单相全控桥式整流电路单相半控桥式整流电路电阻性负载电感性负载反电势负载电阻性负载晶闸管在 时触发导通，当电源电压过零变负时，电流
3、降到零，晶闸管关断。输出电压平均值 与控制角 的关系为：2cos19.0)(sin2221UttdUUdtdU电阻性负载电流平均值 为：在桥式整流电路中，元件承受的最大正反向电压是电源电压的最大值，即2cos19.02RURUIdddI22U电感性负载也采用加接续流二极管的措施，有了续流二极管，当电源电压降到零时，负载电流流经续流二极管，晶闸管因电流为零而失断，不会出现失控现象。晶闸管的导通为 ，则每周期续流二极管导通时间为22 电感性负载晶闸管的平均电流为：流过续流二极管的平均电流为：dI2dI晶闸管串联的半控桥式整流电路两个二极管充当续流二极管。因两只晶闸管阴极没有公共点，故用一套触发电路
4、触发时，必须采用具有两个线圈的脉冲变压器供电。流过V1，V2的电流：ddVII22只用一只晶闸管的单相桥式整流电路优点：晶闸管用得少，控制线路简单，晶闸管不承受反向电压。缺点：装置尺寸加大，损耗较大，必须选用维持电流较大的昌闸管，否则容易失控。反电势负载只有发电源电压的瞬时值大于反电势，同时又有触发脉冲时，晶闸管才能导通。负载两端的电压平均值比电阻性负载时高。反电势负载当整流输出直接加于反电势负载时，输出平均电流为：REUIdd单相全控桥式整流电路控制角移相范围为：全控桥每半周期要求触发两只晶闸管。0单相全控桥式整流电路输出电压平均值为：在全控桥中元件承受的最大正，反向电压是：cos9.0co
5、s22)()sin(222222UUtdtUUd22U三相可控整流电路三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路三相半波可控整流电路整流变压器副边接成星形，的个公共零点，所以也叫三相零式电路。电阻性负载电感性负载电阻性负载对于VS1，VS2，VS3，只有在1，2，3点之后对应于该元件承受正向电压期间来触发脉冲，该晶闸管才能触发导通，1，2，3点是相邻相电压波形的交点，也是不控整流的自然换相点自然换相点。电阻性负载对三相可控整流而言，控制角就是从自然换相点算起的。晶闸管承受的最大正向电压为 ，可能承受的最大反向电压为PU22ppUU22632电阻性负载当 时（触发脉冲在自然换相点加入）可以看出，当
6、三只晶闸管共阴极连接时，哪一相电压最高，则来触发脉冲时，与那一相相连接的晶闸管就导通，这只管子导通后将使其他管子承受反压而处于阻断状态。0电阻性负载这时，负载上电压平均值与三相半波不控整流一样：)65()6(2232117.1)(sin2ppdUttdUU电阻性负载当 时若在 时刻对VS1控制极加触发脉冲，VS1就立即导通，而且在 为正时维持导通。由于可控整流电路要求触发脉冲间隔 ，直到 时刻，对VS2控制极加了触发脉冲，VS2在 正向阳极电压作用下导通，迫使VS1承受反向电压而关断。602t1tAu120Bu电阻性负载在一个周期内三相轮流导通，负载上得到脉动直流电压 ，其波形是连续的。每只晶
7、闸管导通角为 ，负载上电压平均值与 的关系为：du120)65()6(22321cos17.1)(sin2ppdUttdUU电阻性负载当 时如图为 时的输出电压波形图。三相轮流导通，负载上电压波形是断续的。输出电压的平均值为：65623)30cos(117.1)(sin2262321ppdUttdUU电阻性负载总之：带电阻性负载情况下，当 在 内移相时，输出平均电压由最大值 下降到零，输出电流的平均值为 ，流过每只晶闸管元件的电流平均值为 。650pU217.1RUIdd3dI电感性负载在带感性负载的情况下，在VS1管导通时，电源电压 加到负载上，当 时，由于自感电势的作用，电流的变化将落后于
8、电压的变化，所以 时负载电流 并不为零，VS1要维持导通。Au1tt 0Audi1tt 电感性负载这时每只晶闸管导通角为 ，输出电压的平均值为：)65()6(22321cos17.1)(sin2ppdUttdUU32电感性负载当 时，这时，电压 波形正，负面积相等，即 。故三相半流整流电路带电感负时要求触发脉冲的移相范围是 。20dUdu0dU20电感性负载加接续流二极管，电流波形将接近于一条平行于横轴的直线。电感性负载三相半波可控整流电路只用三只晶闸管元件优点：接线简单，易控制。缺点：三相半波可控整流电中各晶闸管元件承受的反向电压高在电流连续时，每个周期内变压器副边绕组和晶闸管都只有三分之一
9、的时间导通，因引，变压器的利用率低直流分量引起零线电流大，并在铁心饱和，引起附加损耗和发热。三相桥式全控整流电路把三只晶闸管的阳极接在一起，叫作共阳极组整流电路。三相桥式全控整流电路负载上的输出电压等于共阴极组和共阳极组的输出电压之和。三相桥式全控整流电路将变压器的两组次级绕组共用一个绕组，就是三相桥式全控整流电路。三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路一般与电动机连接时总是串联一定的电感，以减小电流的脉动和保证电流连续，这时负载的性质可以看作是电感性的。)30(cos34.22pdUU逆变器整流：把交流电变成可调的直流电供给负载。逆变：种用晶闸管电路把直流电变成交流电，这种对应于整流的逆向
10、过程。变流器工作在逆变状态时，如果把变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去，叫有源逆变有源逆变。如果变流器交流侧接到负载，把直流电逆变为某一频率或可变频率的直流电供给负载，则称为无源逆无源逆变变。在许多场合，同一套晶闸管的电路既可实现整流，又可实现逆变，这种装置通常称为变流器。有源逆变电路整流：电能由交流侧传送到直流侧逆变：电能由直流侧传送到交流侧有源逆变电路整流状态（）整流输出电压为：0dU20dtdiLRIEudddRIEUdddddUudtdiL有源逆变电路逆变状态（）要使电路工作于逆变状态，必须使 及 的极性与整流状态相反，并且要求 。只有满足这个条件才
11、能将直流侧电能反送到交流电网实现有源逆变。dUE 20dUdUE有源逆变电路逆变角 ：它与控制角 的关系是：对三相半波逆变电路，有：当 时，当 时，一般 时逆变电路工作可靠 角的变化范围：6mincos17.12pdUU0maxddUU 0dU226无源逆变电路无源逆变电路的工作原理单相无源逆变器的电压控制无源逆变器的换相（换流）无源逆变电路的工作原理无源逆变电路的简单工作原理单相晶闸管桥式逆变器无源逆变电路的简单工作原理当开关S1，S4闭合，而开关S2，S3断开时电流从电源正极经S1，负载RL，S4回到电源负极，负载电流方向如图中实线箭头所示，经过一定时间间隔，将开关S3，S2闭合并同时将开
12、关S1，S4打开，则电流从电源正极经过S3，负载RL，S2，回到电源负极，负载电流方向如图中虚线箭头所示。如果以相等的时间间隔交替地闭合和断开开关S1，S4和S3，S2，则在负载上获得图10。32（b）所示的交流电。无源逆变电路的简单工作原理交流电的频率取决于两组开关在每秒内闭合和断开的次数，即改变两组开关每秒内闭合和断开的次数，就可改变输出电压的频率，这就是它的变频作用变频作用。很明显，要得到较高频率的交流电，利用有触点开关是不可能做到的，必须采用半导体开关才能实现。单相晶闸管桥式逆变器如果把两组晶闸管VS1，VS4和VS3，VS2交替导通和关断（电角度时间），那么，在负载上就会得到如下图所
13、示的电压UAB。单相晶闸管桥式逆变器负载可能为电阻性或电感性，当负载为纯电阻性时，负载电流iL 波形与负载电压波形完全相似。如果为感受性负载，电流波形将滞后逆变器输出电压波形一个角度。电路中的二极管有两个作用，一是起反馈作用，即把负载中的无功能量反馈回直流电源，二是防止逆变器的输出峰值过分地超过直流电源电压，以维持输出电压为恒定值。单相无源逆变器的电压控制 交流变频调速，要求保持U/f不变（即异步电动机的输入端电压与电压频率的比例关系在调速过程中不能变）。即在改变频率时必须改变端电压的大小因此，要求逆变器必须进行电压控制。其控制方法有：控制逆变器的输入直流电压在逆变器内部的电压控制脉宽控制 脉
14、冲宽度调制（PWM）控制逆变器的输入直流电压如果电源为交流，则可以通过可控整流电路，把交流变成可调的直流输入到逆变器，从而控制逆变器的输出交流电压。这在交直交变频器中常用。若为直流电源，则可利用直流变成交流，控制逆变器或斩波器来改变直流输入电压的大小。这些方法的缺点是逆变器输出交流电压波霰的谐波成分随着输出电压的减少而增加。在逆变器内部的电压的控制通过改变逆变器中晶闸管（或晶体管）的导通时间以控制输出脉冲的宽度来改变逆变器输出电压，此方法称脉宽控制脉宽控制。在逆变器内部的电压的控制脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWN）：如果使VS1与VS4，VS2与VS3通过高频调制控制，能在半个周期内重复导通
15、和关断N次，则其输出电压波形为一系列被调制的矩形脉冲（载波载波）逆变器输出电压的幅值是通过改变脉冲总的导通时间与总的关断时间的比率来控制的。脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWM）两种基本方法：维持恒定的脉冲宽度而改变每一半周期内的脉冲数。改变脉宽，而维持每一半周期内的脉冲数不变。为了实现频率，电压协调控制（即保持U/f不变），应使脉冲重复的频率随输出电压成比例地变化。谐波分量没有得到抑制。脉冲宽度调制（脉冲宽度调制（PWM）为了使逆变器输出电压波形接近正弦波，可以使半周内多个脉冲的宽度（亦即晶闸管或晶体管导通的时间），以接近正弦的规律变化，即使半周内多个脉冲的宽度由小到最大，然后再由大变小，这变
16、大大减小了高次谐波的成分。无源逆变器的换相（换相）两组晶闸管交替地导通和关断的过程，变是电流转换的过程，简称换流换流。在四只晶闸管同时导通的换流期间，M和N两点间近似为短路状态，可能电流很大，为了解决这个矛盾，在回路中接受入限流电抗器Ld，由于Ld上的电流不能突变，加上换流时间一般是很短的，因此，保持了负载电流id的恒定。无源逆变器的换相（换相）10.5晶闸管的触发电路触发电路触发电路：向晶闸管供给触发脉冲的电路。分类：单结晶体管触发电路，是最早应用的，基本的常用的一种。（输出脉冲不够宽）小容量晶闸管触发电路，其输出脉冲用于触发大功率晶闸管。（用元件比较多）晶体管触发电路。（应用很广）晶闸管对
17、触发电路的要求触发电路应能供给足够大的触发电压和触发电流，一般要求触发电压应该在4V以 上，10V以下。由于晶闸管从截止状态到完全导通需要一定的时间（一般在10s以下），因此，触发脉冲的宽度必须在10s以上（最好有20s 50s）晶闸管对触发电路的要求不触发时，触发电路的输出电压应该小于0.15V0.20V,为了提高抗干扰能力避免误触发，必要时可在控极上加上一个1V2V的负偏压。触发脉冲的前沿要陡，前沿最好在10s以下，否则将会因温度，电压等因素的变化而造成晶闸管的触发时间前后不一致。晶闸管对触发电路的要求在晶闸管整流等移相控制的触发电路中，触发脉冲应该和主电路同步，脉冲发出的时间应该能够平稳
18、地前后移动（移相），移相的范围要足够宽。单结晶体管触发电路单结晶体管的结构和特性（双基极二极管）b1第一基极b2第二基极e发射极单结晶体管触发电路如果两个基极间加入一定电压Ubb(b1接负，b2接正），则A点电压为：称为单结晶体管的分压系数分压系数（或分压比。（一般在0.30.9之间），由结构决定。211bbbrrrbbbbbbbAUUrrrU211单结晶体管触发电路UeUA时PN结承受反向电压，故发射极只有极小的反向电流，这时，rb2呈现很大的阻值。Ue=UA时由于硅二极管本身有一定的正向压降UD，Ie不会有显著的增加，单结晶体管处于截止状态。单结晶体管触发电路当Ue=UA+UD时由于PN结
19、承受了正向电压，e对b1开始导通，随着发射极电流Ie的增加，rb1迅速减小。由于rb1的减小，促使UA降低导致Ie进一步增大，而Ie的增大，又使rb1进一步减小，促使UA急剧下降，因此呈现出负阻特性。当Ue下降到某一点V时，rb1便不再有显著变化，Ue也不再继续下降，而是随着Ie按线性关系增加。单结晶体管的自振荡电路利用单结晶体管的负阻特性和RC充放电特性，可组成自振自振荡电路荡电路（张弛振荡张弛振荡电路）。单结晶体管的自振荡电路要使单结晶体管振荡电路产生振荡，充电电阻R必须满足以下两点：Uc=UP时，流过R的电流IP满足：当Uc=UV时，为确保单结晶体管能恢复截止可得出R的范围为：VVPPI
20、UERIUEPPPIRUEIVVVIRUEI单结晶体管的自振荡电路 电阻R1两端输出尖峰脉冲电压u0的振荡周期T，主要由电容C的充电时间常数（RC）所快定，近似等于电容器两端的电压uc由零充电到峰点电压UP所需的时间：在R1两端输出的脉冲宽度，主要决定于电容的放电时间常数（R1C）。一般电容C的选用范围为0.1 F1 F,R1的范围为50100。11lnRCT单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路触发电路每周期工作两个循环，每次发出的第一个脉冲同时送到两只晶闸管的控制极，但只能使其中承受正向电压的晶闸管导通。只要改变R，就可以改变电容电压uc上升到UP的时，从而达到移相的目的。晶闸管的集成触发电
21、路晶闸管的集成触发电路晶闸管的串并联和保护晶闸管的串，并联电路晶闸管过载保护电路晶闸管的串，并联电中路晶闸管的并联应用晶闸管的串联应用晶闸管的并联应用当通过晶闸管的电流超过一只晶闸管的定额时，可将数只晶闸管并联应用。均流措施：串电阻均流串电抗均流变压器分组均流晶闸管的并联应用晶闸管的并联应用当加在晶闸管上的电压值超过一只晶闸管所能承受的电压时，可将数只晶闸管串联应用。并联电阻和阻容 变压器分组串联晶闸管过载保护电路晶闸管的过电流保护晶闸管的过电压保护晶闸管过电载保护电路原因：负载端短路或过载电路中某一晶闸管击穿损坏而短路，造成其他元件的过电流触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发引起过电流。过电流保护措施：设置快速熔断器装设过流继电器及快速开关整流触发脉冲移相保护晶闸管的过电流保护设置快速熔断器晶闸管的过电流保护装设过流继电器及快速开关晶闸管的过电流保护整流触发脉冲移相保护晶闸管的过电压保护原因：主要是电源变压器原边的开断与接通，直流侧负载电感的切断，快速熔断的熔断，晶闸管本身的动作以及闪电雷击和其他干扰等造成的。
