1、1第第5章章 整流电路整流电路把交流电源电压变成单方向直流电压的电路，称为把交流电源电压变成单方向直流电压的电路，称为整流电路整流电路。由二极管组成的整流电路称为不可控整。由二极管组成的整流电路称为不可控整流电路或流电路或不控整流电路不控整流电路，由二极管和晶闸管组成或，由二极管和晶闸管组成或全部由晶闸管组成的整流电路称为全部由晶闸管组成的整流电路称为可控整流电路可控整流电路。25.1 不控整流电路不控整流电路5.1.1 单相桥式不控整流电路单相桥式不控整流电路 t t tuiudid000电阻性负载时电阻性负载时输出直流电压输出直流电压（ud的平均值）为的平均值）为09.022)(sin21
2、UUttdUUd35.1.2 三相桥式不控整流电路三相桥式不控整流电路1电阻性负载电阻性负载输出直流电压为：输出直流电压为：lldUUU35.123U l 为交流线电压有效值。为交流线电压有效值。VD13为共阴极组，其中阳极电位为共阴极组，其中阳极电位最高的二极管导通，其他二极管截止。最高的二极管导通，其他二极管截止。VD46为共阳极组，其中阴极电位为共阳极组，其中阴极电位最低的二极管导通，其他二极管截止。最低的二极管导通，其他二极管截止。4有关定量关系有关定量关系 n输出直流电流为：输出直流电流为：n每一个二极管都导通每一个二极管都导通120，即，即1/3周期，故整流二极周期，故整流二极管的
3、平均电流为：管的平均电流为：n整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值：整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值：RUIdddVDII31UUUlR45.22max52电感性负载电感性负载理想情况下功率因数为：理想情况下功率因数为：955.033IUIUSPlddii65.2 可控整流电路可控整流电路5.2.1 晶闸管（可控硅）晶闸管（可控硅）1结构结构 普通晶闸管具有可控的单向导电性，它有三个电极：阳极普通晶闸管具有可控的单向导电性，它有三个电极：阳极A、阴极、阴极K和门极（或称控制极）和门极（或称控制极）G。72工作原理工作原理n晶闸管晶闸管从阻断变为导通从阻断变为导通，必须同时满
4、，必须同时满足两个条件，二者缺一不可：足两个条件，二者缺一不可：晶闸管的阳极与阴极之间必须加一晶闸管的阳极与阴极之间必须加一定值的正向电压；定值的正向电压；晶闸管的门极与阴极之间必须加适晶闸管的门极与阴极之间必须加适当的正向电压。当的正向电压。n晶闸管导通后，门极电压不起作用。晶闸管导通后，门极电压不起作用。n晶闸管晶闸管从导通变为关断从导通变为关断的条件是：使的条件是：使晶闸管的阳极电流小于晶闸管的阳极电流小于“维持电流维持电流”。将正向阳极电源电压降到接近零，或将正向阳极电源电压降到接近零，或加上反向阳极电压，都能使原来导通加上反向阳极电压，都能使原来导通的晶闸管关断。的晶闸管关断。Ig=
5、Ib1Ic1=1Ib1=Ib2Ic2=21Ib1 触发过程触发过程83伏安特性伏安特性 晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性 晶闸管的门极伏安特性晶闸管的门极伏安特性 94主要参数主要参数（1）通态平均电流）通态平均电流IT（2）通态平均电压）通态平均电压VT（3）断态重复峰值电压）断态重复峰值电压VDRM（4）反向重复峰值电压）反向重复峰值电压VRRM（5）断态电压临界上升率）断态电压临界上升率dv/dt（6）通态电流临界上升率）通态电流临界上升率di/dt见教材见教材P107108。105.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路1电阻性负载电阻性负载 三相桥式全控整流电路由六
6、只晶闸管组成，三相桥式全控整流电路由六只晶闸管组成，VS1、VS2、VS3为共阴极组，为共阴极组，VS4、VS5、VS6为共阳极为共阳极组。组。11电阻性负载（续电阻性负载（续1）n在交流电源的一个周期内，晶闸管在正向阳极电压作用在交流电源的一个周期内，晶闸管在正向阳极电压作用下不导通的电角度称为下不导通的电角度称为控制角控制角或移相角，用或移相角，用表示；导通表示；导通的电角度称为的电角度称为导通角导通角，用，用表示。表示。在三相可控整流电路中在三相可控整流电路中，控制角的起点控制角的起点，不是在交流电压过零点处不是在交流电压过零点处，而是在自然而是在自然换流点换流点（又称自然换相点），（又
7、称自然换相点），即三相相电压的交点即三相相电压的交点。n采用采用双窄脉冲触发双窄脉冲触发时，触发电路每隔时，触发电路每隔60依次同时给两依次同时给两个晶闸管施加触发脉冲，每周期的触发顺序为：个晶闸管施加触发脉冲，每周期的触发顺序为：VS1VS1VS2VS2 VS3 VS3 VS5VS6VS6VS4 VS4 VS512电阻性负载（续电阻性负载（续2）0的波形图的波形图 13电阻性负载（续电阻性负载（续3）60的波形图的波形图 90的波形图的波形图 14练习题练习题5的答案的答案30的波形图的波形图15电阻性负载（续电阻性负载（续4）n三相桥式全控整流电路也可以采三相桥式全控整流电路也可以采用用单
8、脉冲触发单脉冲触发，其脉冲宽度必须，其脉冲宽度必须大于大于60，触发电路每隔，触发电路每隔60轮流轮流给各晶闸管施加触发脉冲，触发给各晶闸管施加触发脉冲，触发顺序为：顺序为：VS1、VS6、VS2、VS4、VS3、VS5，依此循环。，依此循环。n此时晶闸管的此时晶闸管的导通顺序导通顺序及其及其对应对应的输出电压瞬时值的输出电压瞬时值ud与采用双窄与采用双窄脉冲触发时完全一样，即：脉冲触发时完全一样，即：VS1、VS5导通，导通，ud=uab；VS1、VS6导通，导通，ud=uac；VS2、VS6导通，导通，ud=ubc；VS2、VS4导通，导通，ud=uba；VS3、VS4导通，导通，ud=u
9、ca；VS3、VS5导通，导通，ud=ucb。依此循环。依此循环。16电阻性负载（续电阻性负载（续5）n当当0时，输出直流电压达到最大值；当时，输出直流电压达到最大值；当120时，时，输出电压为零。因此输出电压为零。因此最大移相范围为最大移相范围为120。n在在060范围内范围内，输出电压，输出电压ud的波形是连续的，晶的波形是连续的，晶闸管的导通角闸管的导通角=120保持不变。当保持不变。当060时，时，输出直流电压为输出直流电压为n当当60时时，输出电压，输出电压ud的波形不连续，晶闸管出的波形不连续，晶闸管出现自然关断现象。每只晶闸管在交流电源的一个周期现自然关断现象。每只晶闸管在交流电
10、源的一个周期内导通两次，其导通角内导通两次，其导通角=2(120)。当。当60120时，输出直流电压为时，输出直流电压为cos35.1cos23)()3sin(2330llldUUtdtUU)60cos(1 35.1ldUU172电感性负载电感性负载当当060时，输出电压时，输出电压ud波形波形同电阻性负载时一样。同电阻性负载时一样。当当60时时，在线电压过零变负时，在线电压过零变负时，负载电感产生感应电势维持电流的存在，负载电感产生感应电势维持电流的存在，所以原来导通的晶闸管不会截止，继续所以原来导通的晶闸管不会截止，继续保持导通状态。此时，输出电压保持导通状态。此时，输出电压ud波形波形中
11、有负电压中有负电压。18电感性负载（续）电感性负载（续）n当当90时，如负载时，如负载电感足够大电感足够大，则输出电压则输出电压ud波波形图中正向面积和负向面积接近相等，输出直流电压形图中正向面积和负向面积接近相等，输出直流电压Ud近似为零近似为零。可见电感性负载的三相桥式全控整流电。可见电感性负载的三相桥式全控整流电路在电感足够大时，路在电感足够大时，最大有效移相范围只有最大有效移相范围只有90，晶，晶闸管的导通角闸管的导通角 则保持则保持120不变。不变。n由于电感的作用，负载电流由于电感的作用，负载电流id波形近似为水平直线，晶波形近似为水平直线，晶闸管电流近似为矩形波。闸管电流近似为矩
12、形波。n电感性负载的三相桥式全控整流电路电感性负载的三相桥式全控整流电路输出直流电压为输出直流电压为n在实际应用中，三相桥式全控整流电路控制角在实际应用中，三相桥式全控整流电路控制角的变化的变化范围不宜宽（通常范围不宜宽（通常60）。cos35.1ldUU（090）193输入谐波电流的治理输入谐波电流的治理n目前在一些双变换目前在一些双变换UPS中采用中采用6脉冲整流器，它就是三脉冲整流器，它就是三相桥式全控整流器。相桥式全控整流器。n三相桥式全控整流电路输入电流中包含交流电源频率三相桥式全控整流电路输入电流中包含交流电源频率的的5、7、11、13、17、19、23次谐波，其中次谐波，其中5次
13、谐次谐波电流最大。如无输入滤波措施，输入电流总谐波畸波电流最大。如无输入滤波措施，输入电流总谐波畸变率（变率（THDi）达）达30%以上。以上。n为使为使UPS达到输入功率因数不小于达到输入功率因数不小于0.850.95、输入、输入电流谐波成分小于电流谐波成分小于25%5%的要求，的要求，宜在三相桥式宜在三相桥式全控整流电路的输入侧接全控整流电路的输入侧接5次谐波滤波器次谐波滤波器。n接入接入5次谐波滤波器后，次谐波滤波器后，6脉冲整流器脉冲整流器满载时满载时输入功率输入功率因数可达因数可达0.9，输入电流总谐波畸变率（，输入电流总谐波畸变率（THDi）能达）能达到到10%以下；所需油机发电机
14、额定容量约为以下；所需油机发电机额定容量约为UPS额定额定容量的容量的2倍。倍。206脉冲整流器的谐波治理脉冲整流器的谐波治理 LP、CP串联支路对串联支路对50Hz呈容抗，当呈容抗，当UPS负载较轻（小于负载较轻（小于15%额额定负载）时，会使整流器的输入电流超前输入电压。为了避免定负载）时，会使整流器的输入电流超前输入电压。为了避免UPS轻载时整流器的电容特性对供电电源（尤其是油机发电机）轻载时整流器的电容特性对供电电源（尤其是油机发电机）产生不良影响，通常采用交流接触器（产生不良影响，通常采用交流接触器（KM）来自动控制）来自动控制LP、CP串串联支路的通断，使其在轻载时退出。联支路的通断，使其在轻载时退出。LP、CP支路对支路对5次谐波次谐波（250Hz）串）串联谐振，联谐振，5次谐次谐波电流被它们旁波电流被它们旁路而不通过阻抗路而不通过阻抗相对较高的供电相对较高的供电回路。回路。
