第3章整流电路2-2课件

第第3章章 整流电路整流电路 3.1 3.1 单单相可控整流电路相可控整流电路 3.2 3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 3.3 3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 3.4 3.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路 3.5 3.5 整流电路的谐波与功率因数整流电路的谐波与功率因数 3.6 3.6 大功率可控整流电路大功率可控整流电路 3.7 3.7 整流电路的有源逆变工作状态整流电路的有源逆变工作状态 3.8 3.8 整整流电路相位控制的实现流电路相位控制的实现3.2 三相可控整流电路三相可控整流电路 当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路，其交流较小、易滤波时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源供电。侧由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相可控整流电路中，最基本的是三相半波三相半波可控整流电路可控整流电路，应用最广泛的是，应用最广泛的是三相桥式全控整三相桥式全控整流电路流电路。大功率的可控整流电路还包括。大功率的可控整流电路还包括双反星形双反星形可控整流电路可控整流电路和和十二脉波可控整流电路十二脉波可控整流电路等。等。3.2.2 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原理图如下：三相桥式全控整流电路原理图如下：3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 图中晶闸管图中晶闸管VT1、VT3、VT5的阴极连接在一起，的阴极连接在一起，称为称为共阴极组共阴极组；VT4、VT6、VT2的阳极连接在一起，的阳极连接在一起，称为称为共阳极组共阳极组。各晶闸管依次导通，习惯上按照从。各晶闸管依次导通，习惯上按照从1到到6的顺序，即的顺序，即VT1VT2VT3VT4VT5VT6，所以将各晶闸管按图示的顺序编号，即变压器二次，所以将各晶闸管按图示的顺序编号，即变压器二次侧的侧的 a 相与相与VT1、VT4相连相连，b 相与相与VT3、VT6相连相连，c 相与相与VT5、VT2相连相连。晶闸管导通顺序为（晶闸管导通顺序为（120导通型）：导通型）：61122334455661 3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路分析电路分析 各自然换相点既是各自然换相点既是相电压相电压的交点，同时也是的交点，同时也是线电压线电压的交点。的交点。对于电阻性负载，当对于电阻性负载，当 60 时时，ud 波形均波形均连续连续，id波形与波形与ud波形的形状相似，也波形的形状相似，也连续连续。当当 =0 时时，ud 为线电压在正半周的为线电压在正半周的包络线包络线。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =0 各晶闸管均在各晶闸管均在自自然换相点然换相点处换相。处换相。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 将波形中的一个周期将波形中的一个周期等分等分为为6 6段段，每段，每段6060。每。每段中导通的晶闸管及整流电压情况如下表：段中导通的晶闸管及整流电压情况如下表：时 段段共阴极共阴极组导通的通的晶晶闸管管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极共阳极组导通的通的晶晶闸管管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流整流输出出电压ua-ub=uabua-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =30303.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =60603.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =90903.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载参数计算电阻性负载参数计算 当当 6060时，各晶闸管导通时，各晶闸管导通 120 120。注意：积分上下限应参照线电压的相位。注意：积分上下限应参照线电压的相位。当当 60时，各晶闸管导通时，各晶闸管导通 2(120-)。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路电阻性负载参数计算电阻性负载参数计算 整流输出平均电流：整流输出平均电流：晶闸管承受的最大正、反向电压：晶闸管承受的最大正、反向电压：三相桥式全控整流电路电阻性负载控制角的三相桥式全控整流电路电阻性负载控制角的移相范围为移相范围为0120。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式整流电路的特点：三相桥式整流电路的特点：每个时刻需有每个时刻需有两个晶闸管同时导通两个晶闸管同时导通，形成向负载，形成向负载供电的回路，其中一个晶闸管隶属于供电的回路，其中一个晶闸管隶属于共阴极组共阴极组，另一，另一个隶属于个隶属于共阳极组共阳极组，且不能为同一相晶闸管。，且不能为同一相晶闸管。对触发脉冲的要求：对触发脉冲的要求：6个晶闸管的脉冲按照个晶闸管的脉冲按照VT1 VT2VT3VT4VT5VT6的顺序，的顺序，相位依次相位依次相差相差60；共阴极组共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次相的脉冲依次相差差120，共阳极组共阳极组VT4、VT6、VT2的脉冲也依次相的脉冲也依次相差差120；同一相上下桥臂上同一相上下桥臂上的晶闸管，即的晶闸管，即VT1与与VT4、VT3与与VT6、VT5与与VT2的脉冲依次相差的脉冲依次相差180。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路三相桥式整流电路的特点：三相桥式整流电路的特点：整流输出电压整流输出电压ud一个周期内脉动一个周期内脉动6次，每次的脉次，每次的脉动波形相同，故该电路也称为动波形相同，故该电路也称为6脉波整流电路脉波整流电路。在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为在整流电路合闸启动过程中或电流断续时，为保证电路的正常工作，需保证保证电路的正常工作，需保证同时导通同时导通的两个晶闸的两个晶闸管均有触发脉冲。为此可采用两种办法：一种是使管均有触发脉冲。为此可采用两种办法：一种是使脉冲宽度大于脉冲宽度大于60（一般取（一般取80 100），称为），称为宽脉冲宽脉冲触发触发；另一种方法是采用；另一种方法是采用双窄脉冲双窄脉冲，脉冲宽度一般，脉冲宽度一般为为20 30，相位相差，相位相差60，称为，称为双脉冲触发双脉冲触发。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载阻感性负载 3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =003.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =30303.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =60603.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =90903.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载参数计算阻感性负载参数计算 输出电压一输出电压一周期内脉动周期内脉动6次，每次维持次，每次维持60。带阻感性负载的三相桥式全控整流电路晶闸带阻感性负载的三相桥式全控整流电路晶闸管控制角管控制角 移相范围移相范围为为090，晶闸管，晶闸管导通角导通角为为120。3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路阻感性负载参数计算阻感性负载参数计算 整流输出平均电流：整流输出平均电流：晶闸管平均电流：晶闸管平均电流：晶闸管有效电流：晶闸管有效电流：二次侧有效电流：二次侧有效电流：3.2.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路反电动势负载反电动势负载 三相桥式全控整流电路接反电动势阻感负载三相桥式全控整流电路接反电动势阻感负载时，在负载电感足够大且足以使负载电流连续的时，在负载电感足够大且足以使负载电流连续的情况下，电路的工作情况与电感性负载相似，电情况下，电路的工作情况与电感性负载相似，电路中各处的电压、电流波形均相同，仅在计算平路中各处的电压、电流波形均相同，仅在计算平均电流均电流 Id 时不同，接反电动势阻感负载时有：时不同，接反电动势阻感负载时有：3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路 三相桥式半控整流电路原理图如下：三相桥式半控整流电路原理图如下：三相桥式半控整流电路可以看为两个整流电路的组三相桥式半控整流电路可以看为两个整流电路的组合，即：合，即：共阴极三相半波可控整流电路共阴极三相半波可控整流电路和和共阳极三相半共阳极三相半波不可控整流电路波不可控整流电路。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路分析电路分析 当当 =0 时，整流电路输出电压最大，与时，整流电路输出电压最大，与三相桥式全控整流电路在时的输出波形一样。三相桥式全控整流电路在时的输出波形一样。当当 0 60 时，整流电路输出电流连续，时，整流电路输出电流连续，一个周期的整流输出电压为三个一个周期的整流输出电压为三个间隔波头完整间隔波头完整、三个三个波头有缺角波头有缺角的脉动波形，每个晶闸管导通的脉动波形，每个晶闸管导通120，每个二极管也导通，每个二极管也导通120。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =0 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =30 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =60 波形只剩波形只剩下下三个三个完整波完整波头，波形刚好头，波形刚好保持保持连续连续。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载参数计算电阻性负载参数计算 当当0 60 时：时：输出电流平均值为：输出电流平均值为：3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路分析电路分析 当当60 180 时，输出电流时，输出电流断流断流，一个周，一个周期内整流输出电压为期内整流输出电压为有间隔有间隔的的三个波头三个波头。各晶闸管及电力二极管导通顺序为：各晶闸管及电力二极管导通顺序为：VT1、VD2VT3、VD4VT5、VD6VT1、VD2即：三个晶闸管每隔即：三个晶闸管每隔120 交替导通交替导通一次；三个二极一次；三个二极管也是每隔管也是每隔120 交替导通交替导通一次。每次一次。每次导通的角度为导通的角度为180-。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =90 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载电阻性负载 电路波形电路波形 =120 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电阻性负载参数计算电阻性负载参数计算 当当60 180 时时：可见：三相桥式半控整流电路带电阻性负载可见：三相桥式半控整流电路带电阻性负载时，控制角时，控制角 的移相范围为的移相范围为0180，输出电压，输出电压为为3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路分析电路分析 当当 60 时，整流电路输出波形与电阻性负时，整流电路输出波形与电阻性负载相同，但是输出电流载相同，但是输出电流 id 的波形与电阻性负载不的波形与电阻性负载不同，当电感较大时可视为一条直线。此时每个晶同，当电感较大时可视为一条直线。此时每个晶闸管导通闸管导通 120，每个二极管也导通，每个二极管也导通 120。输出。输出电压为电压为3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路参数电路参数 整流输出电流为整流输出电流为 晶闸管电流为晶闸管电流为 二极管电流为二极管电流为3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =30 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路分析电路分析 当当60 180 时，整流电路输出电压时，整流电路输出电压 ud 波形与电阻性负载相同，但是输出电流波形与电阻性负载相同，但是输出电流 id 的波形的波形与电阻性负载不同。电感较大时可视为一条直线。与电阻性负载不同。电感较大时可视为一条直线。输出电压的平均值为：输出电压的平均值为：3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路波形电路波形 =90 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载阻感性负载 电路参数电路参数 整流输出电流为整流输出电流为 晶闸管电流为晶闸管电流为 二极管电流为二极管电流为3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路 三相半控桥式整流电路与单相桥式半控电路三相半控桥式整流电路与单相桥式半控电路一样，桥路中的二极管有一样，桥路中的二极管有续流续流作用。所以输出电作用。所以输出电压波形中不会出现负的部分。同样，当突然切断压波形中不会出现负的部分。同样，当突然切断触发脉冲信号或当增大到触发脉冲信号或当增大到180时，会出现某个晶时，会出现某个晶闸管一直导通、三个二极管轮流导通的现象，即闸管一直导通、三个二极管轮流导通的现象，即失控现象失控现象。设设VT3导通时出现失控现象，相应输出电压导通时出现失控现象，相应输出电压波形如下页所示。波形如下页所示。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路失控现象失控现象 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路失控现象失控现象 电路参数电路参数 所以，电路失控后整流电压将非常大。为避所以，电路失控后整流电压将非常大。为避免失控现象发生，可采用在负载侧免失控现象发生，可采用在负载侧并联并联续流二极续流二极管的方法。管的方法。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 电路原理图电路原理图 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 电路分析电路分析 当当 60 时，晶闸管处于时，晶闸管处于整流状态整流状态，电路的，电路的工作波形与阻感性负载相同。工作波形与阻感性负载相同。只有当只有当 60 时，晶闸管才通过与其同相的时，晶闸管才通过与其同相的二极管进行二极管进行续流续流。也就是说，只有在。也就是说，只有在 60 时时续流二极管中才会有电流流过。整流电路工作于续流二极管中才会有电流流过。整流电路工作于续流状态续流状态。3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路电路波形电路波形 =90 3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 参数计算参数计算 三相桥式半控带续流二极管电路的整流电压三相桥式半控带续流二极管电路的整流电压波形与阻感性负载相同，计算方法也相同。波形与阻感性负载相同，计算方法也相同。当当 60 时，有时，有3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 参数计算参数计算 三相桥式半控带续流二极管电路的整流电压三相桥式半控带续流二极管电路的整流电压波形与阻感性负载相同，计算方法也相同。波形与阻感性负载相同，计算方法也相同。当当 60 时，有时，有3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 参数计算参数计算 当当 60 时，每个晶闸管的时，每个晶闸管的导通角度导通角度为为 续流二极管每次的续流二极管每次的导通角度导通角度为为3.2.3 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路阻感性负载带续流二极管阻感性负载带续流二极管 参数计算参数计算 当当 60 时，设整流电路输出平均电流值时，设整流电路输出平均电流值为为Id，则晶闸管和整流二极管的电流参数计算为，则晶闸管和整流二极管的电流参数计算为 续流二极管的电流参数计算为续流二极管的电流参数计算为3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 前两节对于整流电路的分析均未考虑包括变前两节对于整流电路的分析均未考虑包括变压器压器漏感漏感在内的交流侧电感的影响，认为换相过在内的交流侧电感的影响，认为换相过程是程是瞬时瞬时完成的。但实际上变压器绕组总存在漏完成的。但实际上变压器绕组总存在漏感（用感（用LB表示），可将其折算到变压器二次侧。表示），可将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能能突变突变，因此，因此换相过程换相过程不可能瞬时完成，会持续不可能瞬时完成，会持续一小段时间。一小段时间。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响以三相半波阻感性负载为例以三相半波阻感性负载为例 设负载中电感很大，负载电流近似为一条直设负载中电感很大，负载电流近似为一条直线。线。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 以从以从VT1VT1到到VT2VT2的换相过程为例作简单分析。的换相过程为例作简单分析。在在 时刻之前晶闸管时刻之前晶闸管VT1VT1处于导通状态，若在处于导通状态，若在 时刻触发时刻触发VT2VT2，则，则VT2VT2导通，此时因为导通，此时因为a a、b b两相均两相均存在漏感存在漏感LB，故，故ia、ib均不能突变，于是均不能突变，于是VT1VT1和和VT2VT2同时处于导通状态，相当于同时处于导通状态，相当于a、b两相短路，两相两相短路，两相间的间的电压差电压差为为ub-ua，它将在两相绕组间产生一个，它将在两相绕组间产生一个假想的假想的环流环流ik(虚线所示，或称虚线所示，或称短路电流短路电流)，且有，且有3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 b相电流相电流（ib=ik）是逐渐增大的，而是逐渐增大的，而a相电流相电流（ia=Id-ik）是逐渐减小的。当是逐渐减小的。当ib逐渐增大到逐渐增大到Id时，时，ia=0，则，则VT1关断，换相过程结束。换相过程持关断，换相过程结束。换相过程持续的时间用电角度续的时间用电角度表示，称为表示，称为换相重叠角换相重叠角。上述换相过程中，整流输出电压的瞬时值为上述换相过程中，整流输出电压的瞬时值为即：整流电压即：整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值。的两个相电压的平均值。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 与不考虑变压器漏感的情况相比，每次换相与不考虑变压器漏感的情况相比，每次换相过程过程ud的波形少了图中阴影部分表示的一块，导的波形少了图中阴影部分表示的一块，导致致ud的平均值略有下降，波形中减少的部分称为的平均值略有下降，波形中减少的部分称为换相压降换相压降，有，有3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 更一般的，设整流电路在一个周期内换流更一般的，设整流电路在一个周期内换流m次，则每次换相过程持续时间为次，则每次换相过程持续时间为2/m，换相压降换相压降可用电压差可用电压差ub-ud经积分求得。经积分求得。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 换相重叠角的计算如下：换相重叠角的计算如下：有有当当 时，有时，有 ，所以可得：，所以可得：3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响由上式可计算出换相重叠角由上式可计算出换相重叠角。规律如下：。规律如下：（1）Id 越大，则越大，则越大。越大。（2）XB 越大，则越大，则越大。越大。（3）当）当 90 时，时，越小，则越小，则越大。越大。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算电路形式电路形式单相全波单相全波单相全控单相全控桥桥三相半波三相半波三相全控三相全控桥桥m脉波整流电脉波整流电路路说明：说明：1）单相全控桥电路的换相过程中，环流）单相全控桥电路的换相过程中，环流ik是从是从-Id变为变为Id，故本表所列通用公式不适用。，故本表所列通用公式不适用。2）三相桥等效为相电压为）三相桥等效为相电压为 的的6脉波整流电路，故其脉波整流电路，故其m=6，相电压按照，相电压按照 代入。代入。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 出现换相重叠角，整流输出电压平均值降低。出现换相重叠角，整流输出电压平均值降低。整流电路的工作状态增多。如三相桥的工作整流电路的工作状态增多。如三相桥的工作状态由状态由6 6种增加为种增加为1212种，（种，（VT1VT1、VT2VT2）（VT1VT1、VT2VT2、VT3VT3）（VT2VT2、VT3VT3）（VT2VT2、VT3VT3、VT4VT4）（VT3VT3、VT4VT4）（VT3VT3、VT4VT4、VT5VT5）（VT4VT4、VT5VT5）（VT4VT4、VT5VT5、VT6VT6）（VT5VT5、VT6VT6）（VT5VT5、VT6VT6、VT1VT1）（VT6VT6、VT1VT1）（VT6VT6、VT1VT1、VT2VT2）。3.3 变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响变压器漏感对整流电路的影响 晶闸管的晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开减小，有利于晶闸管的安全开通。也可串入通。也可串入电抗器电抗器以抑制晶闸管的以抑制晶闸管的di/dt。换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt ，可能使晶闸管，可能使晶闸管误导通误导通，为此需加入，为此需加入吸收吸收电路。电路。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。3.4 电容滤波的不可控整流电路电容滤波的不可控整流电路 近年来，在交近年来，在交-直直-交变频器、不间断电源、交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合，大多采用不可控整流电路开关电源等应用场合，大多采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源，供后级的逆变器、经电容滤波后提供直流电源，供后级的逆变器、斩波器等使用。由于电路中的电力电子器件采用斩波器等使用。由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，所以此类电路也称为二极管整流电整流二极管，所以此类电路也称为二极管整流电路。路。目前最常用的是单相桥式和三相桥式两种整目前最常用的是单相桥式和三相桥式两种整流电路。流电路。3.4 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 电路原理图及工作波形电路原理图及工作波形3.4 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 工作原理工作原理 设该电路已工作于设该电路已工作于稳态稳态，同时由于实际中作为，同时由于实际中作为负载的后级电路稳态时消耗的直流平均电流一定，所负载的后级电路稳态时消耗的直流平均电流一定，所以分析时可将负载看为以分析时可将负载看为电阻电阻性负载。性负载。在在u2正半周过零点至正半周过零点至t=0 0期间，因期间，因u2ud，故，故二极管均不导通，在此阶段由电容二极管均不导通，在此阶段由电容C向负载向负载R放电，放电，提供负载所需的电流，同时提供负载所需的电流，同时ud下降。到下降。到t=0 0时刻之时刻之后，后，u2高于高于ud，使得，使得VD1和和VD4导通，导通，u2=ud，交流电，交流电源向电容充电的同时也向负载源向电容充电的同时也向负载R供电。供电。3.4 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 电路分析电路分析 设设VD1VD1和和VD4VD4导通时刻与导通时刻与u2过零点相距过零点相距，则，则 在在VD1VD1和和VD4VD4导通期间，有导通期间，有3.4 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 电路分析电路分析 将将u2代入，求解可得代入，求解可得所以有所以有3.4 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 电路分析电路分析 设设VD1VD1和和VD4VD4的导通角为的导通角为，则当，则当t=时，时，VD1VD1和和VD4VD4关断。将关断。将id()=)=0 0代入后可得代入后可得电容被充电到电容被充电到 时，时，VD1VD1和和VD4VD4关断。电容开始以时间常数关断。电容开始以时间常数RCRC 按指数函数放电。按指数函数放电。当当 时，时，ud降至开始充电时的初值降至开始充电时的初值 ，另，另一对二极管一对二极管VD2VD2和和VD3VD3导通，此后导通，此后u2又开始向电容又开始向电容C C充充电，与电，与u2正半周的情况一样。正半周的情况一样。3.4 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 电路分析电路分析 由于二极管导通后由于二极管导通后u2开始向开始向C C充电时的充电时的ud与二极与二极管关断后管关断后C C放电结束时的放电结束时的ud相等，故有下式成立相等，故有下式成立考虑到考虑到 为第为第2 2象限的角，有象限的角，有 3.4 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 电路分析电路分析 由上式可得出由上式可得出 和和 角随角随 变化的曲线，如下：变化的曲线，如下：3.4 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 主要的参数计算主要的参数计算 输出平均电压输出平均电压：空载时，：空载时，放电时间常数为，放电时间常数为 ，输出电压最大，有，输出电压最大，有 。输出电压平均值输出电压平均值Ud与负载电流平均值与负载电流平均值IR之间的关之间的关系如下：系如下：3.4 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 主要的参数计算主要的参数计算 输出平均电压输出平均电压：空载时，：空载时，；重载时，；重载时，R R很小，电容放电很快。随着负载的增加，很小，电容放电很快。随着负载的增加，Ud逐渐趋逐渐趋近于近于0.9U2，即趋近于电阻负载时的特性。，即趋近于电阻负载时的特性。设计时可根据负载情况选择电容的值设计时可根据负载情况选择电容的值 其中其中T 为交流电源周期，输出电压为为交流电源周期，输出电压为3.4 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 主要的参数计算主要的参数计算 电流平均值电流平均值：稳态时，电容稳态时，电容C 在一个电源周期内吸收的能量和在一个电源周期内吸收的能量和释放的能量相等，其释放的能量相等，其电压平均值电压平均值保持保持不变不变。流经电容。流经电容的电流在一个周期内的平均值为零，所以有的电流在一个周期内的平均值为零，所以有3.4 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 主要的参数计算主要的参数计算 电流平均值电流平均值：在一个周期中，在一个周期中，id有两个波头，分别流过有两个波头，分别流过VD1、VD4和和VD2、VD3，也就是说流过某个二极管的电流，也就是说流过某个二极管的电流只是两个波头中的一个，故其平均值为只是两个波头中的一个，故其平均值为 二极管承受电压二极管承受电压：二极管承受的反向电压最大值：二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的最大值，即为变压器二次电压的最大值，即 。3.4 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 电路原理图及波形电路原理图及波形 3.4 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 工作原理工作原理 当某一对二极管导通时，输出直流电压等于交流当某一对二极管导通时，输出直流电压等于交流侧侧线电压线电压中最大的一个，该线电压既向电容供电，又中最大的一个，该线电压既向电容供电，又向负载供电。当所有二极管均不导通时，由电容向负向负载供电。当所有二极管均不导通时，由电容向负载放电，载放电，ud按按指数规律指数规律下降。下降。3.4 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 电路分析电路分析 设二极管在距线电压过零点设二极管在距线电压过零点 角处开始导通，并角处开始导通，并以二极管以二极管VD6和和VD1同时导通时刻为时间零点，则线同时导通时刻为时间零点，则线电压和相电压分别为电压和相电压分别为3.4 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 电路分析电路分析 在在 时刻，二极管时刻，二极管VD6和和VD1同时导通，直同时导通，直流侧电压等于流侧电压等于uab；下一次导通的是；下一次导通的是VD1和和VD2，直流，直流侧电压等于侧电压等于uac。在这两段导通过程之间的交替过程。在这两段导通过程之间的交替过程有两种情况：一种是在有两种情况：一种是在VD1和和VD2导通之前导通之前VD6和和VD1是关断的，交流侧向直流侧的充电电流是关断的，交流侧向直流侧的充电电流id是断续是断续的；另一种是的；另一种是VD1一直导通，交替时由一直导通，交替时由VD6导通换相导通换相至至VD2导通，导通，id是连续的。是连续的。3.4 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 电路分析电路分析 设二极管在距线电压过零点设二极管在距线电压过零点 角处开始导通，并角处开始导通，并以二极管以二极管VD6和和VD1同时导通时刻为时间零点，则线同时导通时刻为时间零点，则线电压和相电压分别为电压和相电压分别为 二极管承受电压二极管承受电压：二极管承受的反向电压最大值：二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的最大值，即为变压器二次电压的最大值，即 。3.4 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 电路分析电路分析 设二极管在距线电压过零点设二极管在距线电压过零点 角处开始导通，并角处开始导通，并以二极管以二极管VD6和和VD1同时导通时刻为时间零点，则线同时导通时刻为时间零点，则线电压和相电压分别为电压和相电压分别为 二极管承受电压二极管承受电压：二极管承受的反向电压最大值：二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的最大值，即为变压器二次电压的最大值，即 。3.4 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 电路分析电路分析 设二极管在距线电压过零点设二极管在距线电压过零点 角处开始导通，并角处开始导通，并以二极管以二极管VD6和和VD1同时导通时刻为时间零点，则线同时导通时刻为时间零点，则线电压和相电压分别为电压和相电压分别为 二极管承受电压二极管承受电压：二极管承受的反向电压最大值：二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的最大值，即为变压器二次电压的最大值，即 。