可控硅的作用是什么？又有哪些用途呢？
> 可控硅的作用是什么？又有哪些用途呢？
可控硅的作用是什么？又有哪些用途呢？
　　导读：的出现使得半导体技术由弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通业等各行各业争相使用的元件，那么，究竟有什么作用呢?是什么原因使得它这么火热呢?本文引用地址：简介　　可控硅，英文名称为Silicon Controlled Rectifier，简写为SCR，是可控硅整流元件的简称，有时也将其称为晶闸管。可控硅是一个具有三个PN结、四层结构的大功率半导体器件，具有体积小、结构简单、功能强、抗高压的特点，现已广泛应用于电视机、电冰箱、无线电遥控、摄像机、定时控制器等设备中。一：可控整流作用　　之一就是可控整流，这也是可控硅最基本也最重要的作用。大家所熟知的二极管整流电路只可完成整流的功能，并没有实现可控，而一旦把二极管换做可控硅，便构成了一个可控整流电路。　　在一个最基本的单相半波可控整流电路中，当正弦交流电压处于正半周时，只有在控制极外加触发脉冲时，可控硅才被触发导通，负载上才会有电压输出，因此可以通过改变控制极上触发脉冲到来的时间，来进一步调节负载上输出电压的平均值，达到可控整流的作用。二：用作无触点开关　　可控硅的作用之二就是用作无触点开关，经常用于自动化设备中，代替通用继电器，具有无噪音、寿命长的特点。可控硅的作用三：开关和调压作用　　可控硅的作用之三就是起到开关和调压的作用，经常应用于交流电路中，由于其被触发时间不同，因此通过它的电流只有其交流周期的一部分，通过它的电压只有全电压的一部分，因而起到调节输出电压的作用。　　可控硅的作用相关文章推荐阅读：　　1、　　2、　　3、
可控硅相关文章:
分享给小伙伴们：
我来说两句……
微信公众号二
微信公众号一【第三章 AC-DC变换电路 Part-A】-中国学网-中国IT综合门户网站
本文由home银行考试贡献
第三章 整流电路 Part-A
内容提要与目的要求 内容提要与目的要求
第一节 概述
第二节 单相可控整流电路
第三节 三相可控整流电路
内容提要与目的要求
理解和掌握单相桥式、三相半波、 理解和掌握单相桥式、三相半波、三相桥式等整 流电路的电路结构、工作原理、波形的道理、 流电路的电路结构、工作原理、波形的道理、电 气性能、分析方法和参数计算。 气性能、分析方法和参数计算。 理解和掌握整流电路的功率因数及其改善的方法。 理解和掌握整流电路的功率因数及其改善的方法。 重点：波形分析和基本电量计算的方法。 重点：波形分析和基本电量计算的方法。 难点：不同负载对工况的影响和整流器交流侧电 难点： 抗对整流电路的影响。 抗对整流电路的影响。
第一节 概述
Ⅰ 一、整流电路 的分类
Ⅱ 二、换相规律 与输出电压的 控制
Ⅲ 三、负载性质 对电路工作的 影响
一、整流电路的分类
AC／DC变换电路是能够直接将交流电能转换为直流电能的 电路，泛称整流电路。在应用中构成直流电源装置。 一、整流电路的分类 在所有的电能转换形式中，AC／DC变换是最早出现的一种， 自本世纪20年代迄今已经历了以下几个发展阶段： 第一阶段：旋转式变流机组（电动机－发电机组）； 第二阶段：静止式离子整流器； ?低频整流电路 ? 第三阶段：静止式半导体整流器； ?
?高频整流电路 ?
旋转式变流机组和静止式离子整流器的技术经济性能均不 及半导体整流器，因而在世界范围内已为后者所取代。 静止式半导体整流器，按照电路中变流器件的开关频率不 低频和高频 同，所有的半导体变流电路可划分力低频 高频 低频 高频两大类。 对于整流电路而言，前者是指传统相控式整流电路 相控式整流电路，是所 相控式整流电路 有半导体变流电路中历史最久，技术最成熟，应用也最广 泛的一种电路， 后者是指最近才发展起来的斩控式整流电路 斩控式整流电路，是所有半导 斩控式整流电路 体变流电路中历史最短的一种电路，是斩波控制方式和高 频自关断器件发展的技术产物。 本章主要内容： 本章主要内容：相控整流电路
? ? ?半 桥 电 路 ? ?桥 式 电 路 ? 按主电路结构 ? ?全 桥 电 路 ? ? ? 零式电路 ? ? ? ?单 相 电 路 ? ? 按 电 网 相 数 ?三 相 电 路 ? ?多 相 电 路 ? ? ? ? ?电 压 型 电 路 按输出端滤波方式 ? ? ?电 流 型 电 路 ? ? 不可控电路 ? ? ? ? ? ?普 通 晶 闸 管 电 路 ? ? 整流电路 ? ? ? ? ? ? 按 组 成 器 件 ? G TR 或 G T O电 路 ? ? 混合式电路 ?
? ? ? ? ? ? ? ? ?低 频 电 路 ? ?按 输 出 电 压 ? ? 按器件开关频率 ? ? ?高 频 电 路 ? ? 的 可 控 性 ?可 控 电 路 ? ? ?相 控 式 电 路 ? ? ? ? 按 控 制 方 式 ?斩 控 式 电 路 ? ? ? ? ? ? ?混 合 式 电 路 ? ? ? ? ? ? ? ? 按 工 作 范 围 ?单 象 限 电 路 ? ? ? ? ? ? ?多 象 限 电 路 ? ? ? ? ?
二、换相规律与输出电压的控制
(一)对电源系统电压的要求 一 对电源系统电压的要求
整流电路在工作过程中，要按照电源电压的变化规律 周期性地切换整流工作回路。 为保证在稳定工作状态下能均衡工作，使输出电压、 电流波形变化尽可能小，要求电源系统为对称 对称的，并 对称 且电压波动在一定的允许范围之内 电压波动在一定的允许范围之内。 电压波动在一定的允许范围之内
(二)自然换相点 二 自然换相点
在不可控整流电路中，整流管将按电源电压变化规律 自然换相，自然换相的时刻称为自然换相点 自然换相点。 自然换相点
(三)输出电压控制 三 输出电压控制 由整流管组成的整流电路在自然换相点换相， 在电源电压不受控的条件下，不可能实现对输 出电压的控制。 从自然换相点计起，到晶闸管门极触发脉冲前 沿为止的时间间隔，以电角度表示α，称为控 制角。在自然换相点给予触发时，α=0控制角， 相当于不可控整流电路的输出电压。 改变控制角α，便可以改变输出电压波形和输 出电压平均值，实现对输出电压的控制。
三、负载性质对电路工作的影响
整流电路的负载可以概括为电阻性负载、 电感性负载（即阻感负载）、电容性负载 和电动势负载。 1. 电阻性负载 电阻性负载的可控整流电路
其工作回路的等效电路为正弦电压输入、含逆 止元件的电阻电路。 u i d = d ，ud过零时，id=0，电路将自然关断， 因 R 故ud不会出现为负值的部分。电路按自然换相 点出现顺序触发控制，形成整流回路。 导通的晶闸管即可能因按规律换相而关断，又 可能因负载电流id过零自行关断。
2.电感性负载 电感性负载的可控整流电路 电感性负载
其工作回路的等效电路为正弦电压输入、含逆止元件 的RL电路，id为该电路的电流响应。 ud过零变负时， id ≠0，由电感L的自感电势提供正向电 压，整流回路继续导通，输出电压ud中出现为负值的部 分。 在电感L作用较小时，电感储能不能保持负载电流连续， 当id下降为零时自然关断， id为输入正弦电压输入的电 路零状态电流响应。 在电感作用充分大时，电感储能可以保证负载电流连 续，整流电路将按规律换相，轮流工作。 id为输入正弦电压RL的
电路非零状态电流响应。
3.无感直流电动势负载 无感直流电动势负载的整流电路 无感直流电动势负载 电动势对晶闸管为反向电压，将直接影响晶闸管的开 通与关断。 电源电压时u&E，可以触发导通；电源电压下降为u=E 时，导通的晶闸管因电流过零而自然关断。 在整流电路的晶闸管全部阻断时，直流侧端电压ud=E 。 4.有电感含直流电动势负载 有电感含直流电动势负载的整流电路 有电感含直流电动势负载 当电感充分大时，负载电流连续，工作情况和电感性 负载相似。 但输出电流与直流电动势密切相关。
(一)依据开关元件的理想开关特性和负载性质， 分析电路的工作过程。 (二)据电路工作过程得出波形分析，包括输出电 压ud、每个晶闸管承受的电压uVT，负载电流id、 流过每个晶闸管电流iVT、变压器次级和初级电流 i2和i1等。 (三)在波形分析基础上，求得一系列电量间的基 本数量关系，以便对电路进行定量分析。在设计 整流电路时，数量关系可作为选择变压器和开关 元件的依据。
第二节 单相可控整流电路
一、单相 半波可控 整流电路
二、单相 桥式全控 整流电路
三、单相 桥式半控 整流电路
四、单相 全波可控 整流电路
一、单相半波可控整流电路
重点注意：
工作原理（波形分析） 定量计算 不同负载的影响
单 相 半 波 可 控 整 流 电 路 （ 单 相 半 波 ） Single Phase Half Wave Controlled Rectifier
（一） 带电阻负载的工作情况 1.电路:
交流侧接单相电源 变压器T起变换电压和隔 变压器 起变换电压和隔 离的作用 电阻负载的特点： 电压 电阻负载的特点 ： 与电流成正比， 与电流成正比 ， 两者波 形相同
2U 2 sinω t
U2是 u2有效值
u2峰值 2U2
2. 基本工作原理
T a) u1 u2 VT uVT id ud R
工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VT承 受正向电压，0～ωt1期间， 无触发脉冲，VT处于正向 阻断状态，UVT＝U2，Ud=0; （2） ωt1以后，VT由于触 发脉冲UG的作用而导通，则 Ud=U2, UVT=0,Id=U2/R，一 直到π时刻； （3） π～2π期间，U2反 向，VT由于承受反向电压 而关断,UVT=U2,Ud=0。以后 不断重复以上过程。 特点：为单拍电路，易出现 变压器直流磁化，应用较少 。
u2 b) 0 ug 0 ud 0 α uVT e) 0
图3-2 单相半波可控整流电路及波形图 (纯电阻负载)
名词术语和概念
单拍电路：指变压器副边在工作过程中只流过一个方向的电流， 此时变压器有直流磁化现象； 双拍电路：指变压器副边在工作过程中流过正反双向电流； “半波”整流：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称 之。 触发延
迟角α ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉 冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。 导通角θ ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为，用 θ表示。在半波电路中，θ＋α＝π。 移相:改变触发脉冲出现的时刻, 即改变控制角“的大小，称为移 相。改变控制角的大小，使输出整流电压平均值发生变化称为移 相控制。
名词术语和概念
α的移相范围：指触发角α可以变化的角度范围。在不同的电 路中， α有不同的角度范围。如在单相半波电路中， α的移 相角度范围是0～π。 相控方式：这种通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电 压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。 同步:使触发脉冲与可控整流电路的电源电压之间保持频率和 相位的协调关系称为同步。使触发脉冲与电源电压保持同步 是电路正常工作必不可少的条件。 换流:在可控整流电路中，从一路晶闸管导通变换为另一路品 闸管导通的过程或电流从一条支路转移到另一条支路的过程 称为换流，也称换相。
3. 定量计算
直流输出电压平均值Ud
1 π 2U2 1 + cosα Ud = ∫ 2U2 sinωtd(ωt) = (1 + cosα) = 0.45 2 U （3-1） α 2π 2π 2
说明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值； U2为电源电压有效值（220V）； α ＝ 0时，Ud=0.45U2 ； α ＝ π时，Ud=0，可见可以通过调整 来调整 d。 调整α来调整 调整 来调整U 直流输出电压有效值U
2 1 π 1 π ?α U = ∫α 2U2 sinωt dωt = U2 4π sin2α + 2π 2π
SCR的若干参数关系： (1) IdT （流过SCR电流的平均值）
Ud U 1 + cosα = 0.45 2 R R 2
（流过SCR电流的有效值） （3-4）
1 π 2U2 U 1 π ?α IT = ( sinωt)2 dωt = 2 sin2α + 2π ∫α R R 4π 2π
(3) U VT （SCR承受的正反向峰值电压）为 2U2 (4)对于单相半波可控整流电路而言，控制角的有效移相范围为：
0 ≤α ≤π
(5)晶闸管导通角与控制角间有固定的关系，可表示为：
θ = π ?α
整流电路的功率因数cosφ： cosφ＝（有功功率P）/（电源视在功率S） 因为对于交流电源来说，i2 总是滞后于U2,这相当于电源有一个感性负 载，α越大，i2滞后U2的角度也越大， cosφ也就越小。 P=负载的电压有效值×负载的电流有效值 S＝电源的电压有效值×电源的电流有效值
P=I 2 R=U I
P UIT UIT U 1 π ?α cos? = = = = = sin2α + S U2I2 U2IT U2 4π 2π
(二)带阻感负载的工作情况
电感中电流与感应电动势的关系： 电感中电流与感应电动势的关系： 电流 的关系
电感中电流发生变化电感产生的感应电动势将阻止电 流变化。 流变化。 电感中电流愈大其储存的能量愈大。 电感中电流愈大其储存的能量
电流增大。 电流增大。 电流的方向与电压 方向相同， 方向相同，电流从高 电位流到低电位， 电位流到低电位，电 感吸收能量。 感吸收能量。
电流减小。 电流减小。 电流的方向与电压 方向相反， 方向相反，电流从低电 位流到高电位， 位流到高电位，电感释 放能量。 放能量。
电流从 电源正端流 出，电源输 出能量。 出能量。
电流从 负载正端流 入，负载吸 收能量。 收能量。
不管内部电路是什么， 不管内部电路是什么，只要看电流 电压的关系， 电压的关系，就可以判别能量是输入还 是输出。 是输出。
若一个周期中吸收能量大于释放能量， 若一个周期中吸收能量大于释放能量，此元件是 在损耗（吸收）能量； 在损耗（吸收）能量； 往往在一个周期中一 一个周期中释放能量大于吸收能量， 一个周期中释放能量大于吸收能量，此元件是在 部分时间吸收能量， 部分时间吸收能量，另 回送能量。 回送能量。 一部分时间释放能量。 一部分时间释放能量。 u和i极 和极 性相同， 性相同， 负载吸收 能量 u和i极 和极 性相同， 性相同， 负载吸收 能量
u和i极 和极 性相反， 性相反， 负载回送 能量
u和i极 和极 性相反， 性相反， 负载回送 能量
1.电路 1.电路
负载阻抗角Φ＝arctg(ωL/R) ，反映出负载中电感所占 的比重，该角度越大（0~900 之间），则电感量越大。 当负载中的感抗ωL和R相比不可忽略时，称为电感性 负载。 在生产实践中，常见的电感性负载如电机的励磁绕组。 电感在电力电子线路中大量使用，大容量、大功率电 感常常又称为电抗器。 主电路结构同单相半波可控整流电路，仅负载发生变 化。（见图3-4 ）
2.工作原理 工作原理
工作过程和特点： 工作过程和特点：
（1）在U2的正半周，VT承受正 向电压，0～ωt1期间，无触发脉 冲，VT处于正向阻断状态，UVT ＝U2，Ud=0; （2） ωt1以后，VT由于触发脉冲 UG的作用而导通，则Ud=U2, UVT=0，一直到π时刻。但由于L 的作用，在π时刻，Ud=0，而L 中仍蓄有磁场能， id &0； （3） π～ ωt2期间，L释放磁场 能，使id逐渐减为0，此时负载反 给电源充电，电感L感应电势极性 是上负下正，使电流方向不变， 只要该感应电动势比U2大，VT仍 承受正向电压而继续维持导通， 直至L中磁场能量释放完毕， VT 承受反向电压而关断；
图3-4 带电感性负载的 单相半波电路及其波形
工作过程和特点
请同学们思考： （a） L两端的电压何时变为上 负下正，如何简单判断？ （b） id能否抵达2π点？为什 么？ （c)一个周期中L两端的电压波 形如何？ （4） ωt
2 ～ 2π期间，VT承受 反向电压而处于关断状态，UVT ＝U2，Ud=0。
u2 b) 0 ug c) 0 ud + d) 0 α id e) 0 uVT f) 0
以后不断重复以上过程。
图3-4 带电感性负 载的 单相半波电路 及其波形
3.定量计算
直流输出电压平均值Ud
1 Ud = 2π
2U 2 sin ωtd (ωt )
由于从ud的波形可以看出，此时输出的平均电压Ud和电阻负载相 比，有所下降。 考虑一种极端情况： 如果为大电感负载，则ud中的负面积接近正 面积，输出的直流平均电压Ud≈0，则id也很小，这样的电路无实 际用途。所以，实际的大感电路中，常常在负载两端并联一个续 流二极管。
(三)带续流二极管的工作情况
VT u2 uVT ud id iVD
1.电路 1.电路 2.工作原理 2.工作原理
u2 b) O ud c) O id d) O iVT e) O iVD
Id π-α π+α
f) O uVT g) O
工作过程和特点： （1）在U2的正半周， VDR R VDR承受反向电压，不导 通，不影响电路的正常工 作; ωt （2） π ～ 2π 期间，电感 L的感应电势（下正上负） 使VDR导通，此时，L释放 ωt 能量，维持负载电流通过 VDR构成回路，而不通过 ωt 变压器。称为续流。在续 流期间，VT承受u2的负压 ωt 而关断，此时Ud=0。 （3) 当ωL》R时，id不但 连续而且基本上维持不变， ωt 电流波形接近一条直线。 〔注意〕：在考试中，可以 ωt 29 直接用直线表示id。 图3-6 带续流二极管单相半波可控整流电路及波形
3.定量计算 3.定量计算
输出直流电压的平均值 Ud（和纯阻性负载相同）
1 + cos α U d = 0.45U 2 2
输出直流电流的平均值Id. （和纯阻性负载相同）
Id = Ud U 1 + cosα = 0.45 2 R R 2
若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则流过SCR的电流平均值和有效值分 别为：
π ?α = Id 2π
（3-8） （3-11）
1 π 2 π ?α IVT = Id d (ωt) = Id ∫α 2π 2π
续流二极管的平均电流和有效值：
π +α = Id 2π
π +α I d d (ωt ) = Id 2π
晶闸管承受的最大正反向电压为：
续流二极管承受的最大反向压也是： 移相范围:与电阻负载相同:
单相半波可控整流电路的特点
线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器 二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流 磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面 积，增大了设备的容量。 实际上很少应用此种电路； 分析该电路的主要目的在于利用其简单易学的特 点，建立起整流电路的基本概念。
二、单相桥式全控整流电路（单相全控桥） 单相桥式全控整流电路（单相全控桥）
（一）带电阻负载的工作情况 1.电路
和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂。 在实际的电路中，一般都采用这种标注方法，即上面为1、3， 下面为2、4。请同学们注意。 VT1和VT3组成共阴极组，加触发脉冲后，阳极电位高者导通。 VT2和VT4组成共阳极组，加触发脉冲后，阴极电位低者导通。 触发脉冲每隔180°发一次，分别触发VT1、VT4、VT2、VT3。
2.基本工作原理
VT1 VT3 T a) u1 i2 u2 b VT2 VT4 id
工作过程和特点： 工作过程和特点：
（1） 0～ ωt1: U2为正，VT1和VT4 无触发脉冲截止，VT1和VT4分担 U2/2的正向电压，VT2和VT3分担 U2/2 的反向电压, Ud=0; （2） ωt1 ～ π: U2为正， VT1和 VT4 由于触发脉冲UG的作用而导通 ， VT2和VT3承受U2 的反向电压， id =U2/R ； （3） π～ ωt2(π + ωt1) ： U2为负 ，VT2和VT3无触发脉冲截止，VT2 和VT3分担U2/2的正向电压，VT1和 VT4分担U2/2 的反向电压, Ud=0; （4） ωt2(π + ωt1) ～ 2π: U2为负 ， VT2和VT3 由于触发脉冲UG的作 用而导通， VT1和VT4承受U2 的反 向电压， id =U2/R，且方向保持不变 。
ud id b) 0 α uVT c) 0 i2 d) 0
单相桥式全控整流电路及波形图（纯电阻负载） 图3-8 单相桥式全控整流电路及波形图（纯电阻负载）
无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同 的，ud，id波形相似。 1)晶闸管的电压（uVT）： ①当四个晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等，则的VT1压 降为近u2/2； ②当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零； ③当另一对桥臂上的晶闸管导通时，u2反向加在VT1上，因 此晶闸管承受的最大反向电压为 2U2 。 2)变压器二次绕组的电流：两个半波的电流方向相反且波形 对称，所以不存在直流磁化的问题。
3.定量计算
（1）负载电压 ①平均值：直流输出电压平均值Ud 平均值：
2U2 sinωtd(ωt) =
(1 + cosα) = 0.9U2
1 + cosα （3-13） 2
α ＝ 0时，Ud=0.9U2 ； α ＝ π时，Ud=0。 可见：在同样的控制角α情况下，输出的平均电压Ud是单相半波的两倍； SCR可控移相范围为1800； 属于双拍电路。
2U 2 sin ωt ) d (ωt ) = U 2
1 π ? α （3-14） sin 2α + 2π π
（2）负载电流:
①直流输出电流平均值Id
Ud 2 2U2 1+ cosα U2 1+ cosα Id = = = 0.9 πR R 2 R 2
②直流输出电流有效值I，即为变压器二次侧绕组电流有效值I2
π ?α 2U2 U 1 sinωt )2 d(ωt ) = 2 sin 2α + R R 2π π （3-15）
（3）流过每个晶闸管的电流 ）流过每个晶闸管的电流: ① SCR的平均电流idT
U 2 1 + cos α 1 = I d = 0.45 R 2 2
由于SCR轮流导电，所以流过每个SCR的平均电流idT只有 负载上平均电流的
一半。 ② SCR的有效电流IVT，由于SCR轮流导电，所以 IVT为：
U2 1 1 π 2U2 π ?α 2 IVT = ∫α ( R sinωt) d(ωt) = 2R 2π sin2α + π 2π
（4）功率因数:
电源提供视在功率为:
负载消耗的有功功率为:
所以: (3-16)
UI 1 π ?α cos ? = sin 2α + = U 2 I2 2π π
（二）带电感性负载的工作情况
1.电路 电路 2.工作原理 工作原理
id VT1 T u1 i2 a u2 b VT2 VT4 ud L VT3
为便于讨论，假设电路已工作于稳态，id 的平均 值不变。 假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近 似为一水平线： u2 过零变负时，由于电感的作用晶闸管 VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断；
u2 O ud O id
至ωt=π+α 时刻，给VT2和VT3加触发脉冲， i O I 因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通， i O O i 而VT1和VT4立刻承受负电压，故两管关断。 O I u VT2 和 VT3 导通 后， u2 通过 VT2 和 VT3 分 别 向 O VT1 和VT4 施加反压使VT1 和VT4 关断，流 过 b) VT1 和VT4 的电流迅速转移到VT2和VT3上，此 图3-10 单相全控桥 过程称换相，亦称换流。
ωt ωt ωt ωt
带电感性负载时的电路及波形
3.定量分析 定量分析
（1）整流电路输出电压的平均值： ）整流电路输出电压的平均值：
2U2 sinωtd(ωt) =
U2 cosα = 0.9U2 cosα
晶闸管移相范围为90°，因为当α ＝ 0° 时，Ud＝0.9U2；α ＝ 90° 时，Ud＝0。 可以近似看作直流，而电感对于直流可以看作短路）
（2）整流电路输出平均电流 d（因为负载电感很大，输出电流波动很小， ）整流电路输出平均电流I
变压器二次侧电流i2的波形为正负各180°的矩形波，其相位由α角决定，有效 值I＝I2=Id。
（3）流过晶闸管的电流 ） ① SCR的电流平均值IdVT为：
②有效值： I
（4）晶闸管承受的电压 ①最大正向电压： ②最大反向电压： （5）两组晶闸管轮流导通各导通180°,与控制角α无关。 （6）功率因数：
（三）带反电动势负载时的工作情况
1.电路 电路 id ud 2.工作原理 工作原理 E 对于像蓄电池、直流电动机的电枢（转子） R O α θ δ ωt 这类负载，本身有反电势，对整流电 ud id 路来说，称为反电动势负载 反电动势负载。 反电动势负载 E Id 在|u2|&E时，晶闸管才承受正电压， O ωt 有导通的可能； a) b) 导通之后，ud=u2， 图3-12 带反电动势单相桥式全控整流电 直至|u2|=E，id即降至0使 路图及波形 得晶闸管关断，此后ud=E 与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导通，δ称为停止导电角。 （2-16） E ?1
在α 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。 整流输
出电流的平均值为： U ?E
如图3-12所示id波形在一周期内有部分时间为0的情况， 称为电流断续（ α ≥ δ ）。 与此对应，若id波形不出现为0的点的情况，称为电流连 续（ α & δ ）。此时，触发脉冲到来时，晶闸管承受负电压， 不可能导通。 为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度， 保证当ωt=α时刻有晶闸管开始承受正电压时，触发脉冲仍 然存在。这样，相当于触发角被推迟。
当负载为直流电动机时，如果出现电流断续则电动机的机 械特性将变软。 〔机械特性〕：是指电动机的转速n与转矩M的关系n=f （M）。反映出电动机的带载能力 ，直流电机的机械特性 是略微向下倾斜的直线，希望该直线越平越好。 机械特性差的典型表现是：电机一旦加上较大负载，则转速 有明显的下降。
为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一 个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导 通的时间； 这时整流电路的负载成为反电动势感性负载，整流电 压Ud的波形和负载电流id的波形与电感负载电流连续 时的波形相同，Ud 的计算公式亦一样（请同学们具 体分析一下工作过程）； 为保证电流连续所需的电感量L可由下式求出：
2 2U 2 ?3 U 2 L= = 2 . 87 × 10 I dmin πω I dmin
本公式的具体推导参看教材。
3.输出电流 输出电流 平均值
2U 2 sin ωt ? E d ωt R
2U 2 sin ωt ? E 2 ( ) d ωt R
α +θ =π -δ
三、单相桥式半控整流电路（单相半控桥）
ud b VD3 VD4 VDR
1.电路 电路
单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶 闸管，为了对每个导电回路进行控制， 其实只需1个晶闸管就可以了，另1个晶 闸管可以用二极管代替，从而简化整个 电路。如此即成为单相桥式半控整流电 路 （单相半控桥）。 当负载为阻性负载时，单相半控桥与单 相全控桥工作过程和波形完全一致。 单相半控桥中一般使用续流二极管VDR ， 它的作用是防止在感性负载时，出现失 控现象。
ωt α ωt
Id Id π?α Id Id π?α
O id O iVT iVD1
ωt ωt ωt
O iVT iVD 2
图3-14单相桥式半控整流电路 ，有续流二极管，电感性负 载时的电路及波形
2.工作原理
（1）电阻负载时 ） 半控电路与全控 u 电路的工作情况 相同,需注意晶闸 u 管和整流二极管 承受的电压波形。 如图3-15所示。
图3-15 单相桥式半控整流电路 整流器件承受电压波形
（2）阻感负载的情况
假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态： 在U2正半周，触发
角α处给晶闸管VT1加触发脉冲，U2经VT1和VD4向负载供 电； U2 过零变负时，因电感作用使电流连续，电流通过续流二极管VDR进行续 流，Ud为零。此时，VT1承受负压关断，VT3承受正压，由于无触发脉冲而 关断。变压器二次绕组无电流； 在U2 负半周触发角α时刻触发VT3 ，VT3 导通，VDR 承受负压而关断，U2 经 VT3 和VD2向负载供电。U2 过零变正时，电流再次通过续流二极管VDR进行 续流，Ud又为零。
3.失控现象及解决办法
若无续流二极管 U2 过零变负时，因电感作用使电流连续，VT1 继续导通。但因a点电 位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD2，VD4关断，电流不再流 经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流； 在U2负半周触发角α时刻触发VT3，VT3导通，则向VT1加反压使之关 断， U2经VT3和VD2向负载供电。U2过零变正时，VD4导通，VD2关 断。VT3和VD4续流，Ud又为零。
当α突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管 持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使Ud成为正弦半 波，即半周期ud为正弦，另外半周期Ud为零，其平均值保持 恒定，即α 失去控制作用，称为失控。 有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，晶闸管关断， 避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时， 续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。如 图3-17中虚线所示。电源电压过零时，负载电流经续流，导 通的晶闸管关断并恢复阻断能力。 应当指出，实现这一功能的条件是的通态电压低丁自然续流 回路开关元件通态电压之和，否则将不能消除自然续流现象 关断导通的晶闸管。
单相桥式半控整流电路（单相半控桥）
单相桥式半控整流电路的另一种接法： 相 当 于把图 3-4a 中 的 VT3 和VT4 换 为 二极 管 VD3 和 VD4 ，这样可以省去续流二极管VDR ，续流由VD3 和 VD4来实现
T u2 VD4 VT2 VD3 VT1
图3-00 单相桥式半控整流电路的另一接法
4.定量计算 4.定量计算
〔基本数量关系〕 1.直流输出电压平均值Ud、2.电流平均值Id（和全控桥阻性负载是相同）
2U2 sinωtd(ωt) =
(1 + cosα) = 0.9U2
1 + cosα 2
SwR可控移相范围为1800； 属于双拍电路。 具体的各个电流有效值以及电流的平均值根据电流的波形可以方便得出。
3.开关器件电流的平均值和有效值： I
π－α Id dVT = 2π π ?α IVT = Id 2π α I dVD = I d π α IVD = Id π
(3-21) (3-22) (3-23) (3-24)
4.流过变压器二次侧电流的有效值：
π ?α I2 = Id π
因为Id2=0，所以变压器不存在直流磁化的问题。
四、单相全波可控整流电路（单相全波） 单相全波可控整流电路（单相全波）
i1 u1 T VT1 u2
u2 VT 2 ud ud O α i1 O
图3-18单相全波可控整流电路及波形 单相全波可控整流电路又称单相双半波可控整流电路。T的副边带有中心 抽头。当2U2为上正下负时，VT1工作，当2U2为下正上负，VT2工作。注 意此时副边的电压有效值为2U2； 单相双半波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看波形均是基本 一致的。
两者的区别 （1）从输入侧看：单相全波中变压器结构较复杂，绕组及 铁芯对铜、铁等材料的消耗多。 （2）从主电路看：单相全波只用2个晶闸管，比单相全控 桥少2个，；但是晶闸管承受的最大反向电压为 2 2U 2 ，是 单相全控桥的2倍。 （3）从驱动电路看：门极驱动电路只需要两个，比单相全 控桥也少2个 （4）从输出侧看：单相全波导电回路只含1个晶闸管，比 单相桥少1个，因而管压降也少1个 从上述（2）、（3）考虑，单相全波电路有利于在低输出 电压的场合应用。
第三节 三相可控整流电路
一、共阴极三相半波 可控整流电路 二、共阳极三相半波 可控整流电路 三、三相桥式全控 整流电路 四、三相桥式半控 整流电路
三相可控 整流电路
一、共阴极三相半波可控整流电路
（一）电阻负载
1.电路 电路
图3-19 三相半波可控整流电路 三相半波可控整流电路如图319所示。为得到零线，变压器 二次侧必须接成星形，而一次 侧为避免3次谐波流入电源接成 三角形。三个晶闸管分别接入a、 b、c三相电源，它们的阴极连 接在—起，称为共阴极接法， 这种接法触发电路有公共端， 连线方便。
a b c u d R id
V1 T V2 T V3 T
图3-19 三相半波可控整流电路
2.工作原理
(1) α=0°时的工作原理分析 °
电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不可控整流电路 此时，相电压最大的一相所对应的二极管导通，并使另两相的二极管 承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压，波形如图3-20d所 示： 一周期中， 在ωt1~ ω t2期间，VD1导通，ud=ua 动画 在ω t2~ ω t3期间， VD2导通，ud=ub 在ω t3~ ω t4期间，VD3导通，ud=uc 一周期中VD1 、 VD2 、 VD3轮流导通，每管各导通。波形为三个相电 压在正半周期的包络线。 二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻， 将其作为计算各晶闸管触发角α的起点，即α =0°。 〔注意〕：这是三相电路和单相电路的一个区别，即三相电路触发角 的起点，是以自然换相点来计算的，而不是以过零点。 自然换相点：是三个相电压的交点。. 60
(2)晶闸管电压 晶闸管电压
使用SCR时，α =0°时的工作原理分析 时 使用 °时的工作原理分析(波形图） 由变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电
流波形，变压器二次绕组电 流有直流分量； 晶闸管的电压波形，由3段组成： 第1段，VT1导通期间，uT1=0;
第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段线电 压; 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-ub=uab为另一段线电压； 增大α值,将脉冲后移,整流电路的工作波形相应地发生变化。
(3)变压器二次绕组的电流 变压器二次绕组的电流
变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形相同，变压器二次绕组 电流有直流分量。
α =30°时的波形 负载电流处于连续和断续之 间的临界状态。
u2 α =30° ua ub uc
特点：在ωt1＝ 120°时 刻，Ub开始&Ua，此时 VT2承受正压，但由于 没有触发脉冲，所以仍 旧处于关断状态，隔断 b相电压，从而使a相的 VT1继续导通，直至VT2 触发脉冲的到来。晶闸 管导通角等于120°
O uG O ud iVT O
ωt ωt 1 ωt ωt
图3-21 三相半波可控整流电路， 电阻负载， α =30°时的波形
u2 α =60° a u
α&30° α&30°的情况 30
特点：负载电流断续，晶闸管导 通角小于120° 。
O uG O ud O
请同学们分析电阻负载时α角的移 相范围？ 可以这样分析：其实三相半波电 路，相当于三个单相半波电路的 并联。对于单相电路，移相范围 为1800。由于三相电路移相范围的 起点从换相点开始计算，所以为 150°。
图3-22 三相半波可控整 流电路，电阻负载， α =60°时的波形
3.定量计算
（1）整流输出电压平均值的计算 ）
1） α ≤30°时，负载电流连续，有
1 Ud = 2π 3
5π +α 6 +α
2U 2 sin ω td (ω t ) =
3 6 U 2 cos α = 1 .17U 2 cos α 2π
Ud =Ud0 =1.17 2 。 U 当α =0时，Ud最大，为 2） α &30°时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，此时有：
1 Ud = 2π 3
2U 2 sinωtd (ωt ) =
3 2 ? π π ? ? ? U 2 ?1 + cos( + α )? = 0.675?1 + cos( + α )? 2π 6 6 ? ? ? ?
(2)输出电流平均值为 输出电流平均值为
(3)晶闸管承受的电压 晶闸管承受的电压
1)晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即
URM = 2 × 3U2 = 6U2 = 2.45U2
2)由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud，其最小值 为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等于变压器二次相电压的 峰值，因此晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二次相 电压的峰值，即
综合以上两点，选择SCR时，以
(二) 阻感负载
1.电路 电路 2.工作原理 工作原理
特点：电感性负载，L值很大，id波形基本平直 (1)α ≤30°时：整流电压波形与电阻负载时相同 (2)α &30°时（如α =60°时的波形如图3-22所示） ua过
零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到来，才换流，由VT2导通 向负载供电，同时向VT1 施加反压使其关断——ud 波形中出现负的 部分。 电感性负载时， α的移相范围为90°（请同学分析原因） 原因是由于当α≥90°时，Ud的波形正负对称，平均值为0，失去意义。 所以α的移相范围为90°。 请同学们自己完成α＝90°时的工作波形。
3.定量计算
(1)直流输出电压平均值Ud：
1 Ud = 2π 3
5π +α 6 +α
2U 2 sin ω td (ω t ) =
3 6 U 2 cos α = 1 .17U 2 cos α 2π
(2)输出电流
Id =U d /R
I dVT = 1 2π
1 I 2 = I VT = I d = 0.577I d 3
（3）变压器二次电流即晶闸管电流的有效值和平均值 5π +α 为 6
I d d ωt =
I d 5π π 1 ( + α ? ? α ) = Id 2π 6 6 3
（4）晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电 压峰值
UFM = URM = 6U2 = 2.45U2
(5)变压器的容量 变压器一次和二次绕组的容量分别为
S1 = 3U1 I1
所以变压器的容量为
S2 = 3U 2 I 2
S1 + S 2 S= 2
二、共阳极三相半波可控整流电路
1.电路 电路
共阳极电路，即将三个晶 共阳极电路 闸管的阳极连在一起，其 阴极分别接变压器三相绕 组，变压器的零线作为输 ud 出电压的正端，晶闸管共 id 阳根端作为输出电压的负 端，如图3-26所示。 R L 这种共阳极电路接法，对 于螺栓型晶闸管的阳根可 图3-26 三相半波可控整流电路 以共用散热器，使装置结 构简化；但三个触发器的 输出必须彼此绝缘。
V1 T V2 T V3 T
由于三个晶闸管的阴极分别与 三相电源相连，阳极经过负载 与三相绕组中线连接，故各晶 0 ωt 闸管只能在相电压为负时触发 导通，换流总是从电位较高的 相换到电位更低的那一相去。 uG α=30° 自然换相点为三相电压负半波 的交点，即是控制角α=0的起 0 ωt u 始点。 d 0 ωt 图3-27是α=30时输出电压的 波形。由图可见，ud、id的波 形均为负值，对于大电感负载， 负载电流连续，晶闸管导通角 图3-27 三相半波可控整流电路波 仍为120°。输出整流电压平 形 均值：
U d = ?1.17U 2 cos α
优点：三相半波可控整流电路，晶闸管元 优点 件少，接线简单，只需用三套触发装置， 控制比较容易。 缺点：但变压器每相绕组只有1／3周期流 缺点 过电流，变压器利用率低，由于绕组中电 流是单方向的，故存在直流磁势，为避免 铁心饱和，须加大变压器铁心的截面积。 这种线路一般用于中小容量的设备上。
三、三相桥式全控整流电路（三相全桥）
三相全桥的特点：
应用最为广泛. 三相桥式全控整流电路与三相半波电路相比， 输出整流电压提高一倍，输出电压的脉动较小、 变压器利用率高且无直流磁化
问题。 由于在整流装置中，三相桥电路晶闸管的最大 失控时间只为三相半波电路的一半，故控制快 速性较好，因而在大容量负载供电、电力拖动 控制系统等方面获得广泛的应用。
Id1 VT 1 VT3 VT5 o L/2 T n a b c VT 4 VT6 VT2 Id2 Io R/2
VT VT VT d1 1 3 5
i2a T n a b c
VT VT VT d2 4 6 2
从三相半波可控整流电路原理知，共阴极电路工作时，变压器每相 如果两组电路负载对称，控制角相同，则它们输出电流平均值Id1与Id2 在三相桥式电路中的变压器绕组中，一个周期里既流过正向电流，又 绕组中流过正向电流，共阳极电路工作时，每相绕组流过反向电流， 相等，零线中流过的电流，去掉零线，不影响电路工作，就成为三相 流过反向电流，提高了变压器的利用率，且直流磁势相互抵消，避免 为了提高变压器利用率，将共阴极组电路和共阳极组电路输出串联， 桥式全控整流电路，如图3-28(b)所示。 了直流磁化。 并接到变压器次级绕组上，如图3-28(a)所示。
由于三相桥式整流电路是两组三相半波整流电路的串联， 因此输出电压是三相半波的两倍。当输出电流连续时：
U d = 2 ×1.17U 2 cos α = 2.34U 2 cos α
由于变压器规格并末改变，整流电压却比三相半波时大一 倍，因此输出功率加大一倍。变压器利用率提高了，而晶 闸管的电流定额不变。在输出整流电压相同的情况下，三 相桥式晶闸管的电压定额可以比三相半波电路的晶闸管低 一半。
共阴极组——阴极连接在一 起 的 3 个 晶 闸 管 （ VT1 ， VT3，VT5）； 共阳极组——阳极连接在 一起的3个晶闸管（VT4 ， VT6，VT2）； 请注意编号顺序：1、3、 5和4、6、2，一般不特别 说明，均采用这样的编号 顺序。 由于零线平均电流为零， 所以可以不用零线。 对于每相二次电源来说， 一个工作周期中，即有正 电流，也有负电流，所以 不存在直流磁化问题，提 高了绕组利用率。
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a b 负 c载 ud id
VT4 VT6 VT2 d2
图3-28三相桥式 全控整流电路原理图
(一) 带电阻负载时的工作情况
1.工作原理和波形分析： 工作原理和波形分析： 工作原理和波形分析 (1) α =0°时的情况 ° 对于共阴极阻的3个晶闸管，阳 极所接交流电压值最大的一个导 通； 对于共阳极组的3个晶闸管，阴 极所接交流电压值最低（或者说 负得最多）的导通； 任意时刻共阳极组和共阴极组中 各有1个SCR处于导通状态。其 余的SCR均处于关断状态。 触发角α的起点，仍然是从自然 换相点开始计算，注意正负方向 均有自然换相点。 动画
u2 α = 0°ua ud1 O ωt1 ud2 u2L ud
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uab uac ubc uba uca ucb uab uac
uac ubc uba uca ucb uab uac
图3-29三相桥式全控整流 电路带电阻负载α =0°时的波形
从线电压波形看， ud 为线电压中最大的一个，因此 从线电压波形看 ud波形为线电压的包络线。
三相桥式全控整流电路电阻负载α ° 表3-1 三相桥式全控整流电路电阻负载 =0°时晶闸管工作情况
I VT1 VT6 ua-ub =uab
II VT1 VT2 ua-uc =uac 动画
III VT3 VT2 ub-uc =ubc
IV VT3 VT4
ub-ua =uba
V VT5 VT4 uc-ua =uca
VI VT5 VT6
uc-ub =ucb
共阴极组中导通 的晶闸管 共阳极组中导通 的晶闸管 整流输出电压ud
三相桥式全控整流电路的特点： 三相桥式全控整流电路的特点：
（1)两个SCR同时通形成供电回路，其中共阴极组和共 阳 极组 各 有一个 SCR导 通 ， 且 不 能为 同相 的 两 个 SCR（否则没有输出）。 （2）对触发脉冲的要求： 按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差 60°； 共阴极组VT1 、VT3 、VT5 的脉冲依次差120°，共 阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120°； 同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6， VT5与VT2，脉冲相差180°。
（3）ud 一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，所以三相全桥电路称 为6脉波整流电路； （4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲： 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发(大于600) 另一种是双脉冲触发（常用）：在Ud的六个时间段，均给应该导 通的SCR提供触发脉冲，而不管其原来是否导通。所以每隔600 就需要提供两个触发脉冲。 实际提供脉冲的顺序为：1,2 - 2,3 - 3,4 - 4,5 - 5,6 - 6,1 - 1,2，不断 重复。 （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同， 晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同为：
UFM = URM = 2.45U2
3) α =30°时的工作情况(波形图） 晶闸管起始导通时刻推迟了30°，组成ud 的每一段线电 压因此推迟30°； 从ωt1 开始把一周期等分为6段，ud 波形仍由6段线电压 构成，每一段导通晶闸管的编号等仍符合表2-1的规律； 变压器二次侧电流iu 波形的特点：在VT1 处于通态的 120°期间，iu 为正，iu 波形的形状与同时段的ud 波形相 同，在VT4 处于通态的120°期间，iu 波形的形状也与同 时段的ud波形相同，但为负值。
4) α =60°时工作情况 ud 波形中每段线电 压的波形继续后移， ud 平均值继续降低。 α =60°时ud 出现为 零的点。 （因为在该点处， 线电压为零）
α = 60° u ω t1
Ⅱ ubc Ⅲ uba Ⅳ uca Ⅴ ucb Ⅵ uab
ud2 ud uab Ⅰ uac uac
图3-31 三相桥式全控整流 电路带电阻负载α =60°时的波形
5) 当α &60°时，如α =90°时电阻负载情况下的工作波形 如图3-32所示：
ud1 ua ub uc ua ub O ud2 ud uab uac ubc uba
uca ucb uab uac ubc uba
图3-32 三相桥式全控 整流电路带电阻 负载α =90°时的波形
6) 小结 当α ≤60°时，ud波形均连续，对于电阻负 载，id波形与ud波形一样，也连续； 当α &60°时，ud波形每60°中有一段为零， ud波形不能出现负值； 带电阻负载时三相桥式全控整流电路α 角 的移相范围是120°
2.定量计算
由于α=60°是输出电压Ud波形连续和断续的分界点,输出 电压平均值应分两中情况计算
(1) α&60° °
1 π +α π 2 Ud = ∫π6 +α 6U 2 sin(ωt + 6 )d (ωt ) = 2.34U 2 cos α π /3
每个晶闸管导通的电角度始终是120°
(2) α&60°
π 1 56 π π Ud = ∫π6 +α 6U 2 sin(ωt + 6 )d (ωt ) = 2.34U 2 [1 + cos( 3 + α )] π /3
(二)阻感负载时的工作情况 二 阻感负载时的工作情况
三相桥式全控整流电路大多用于向阻感负载和反电动势阻感负载供电(即用于 直流电机传动)，下面主要分析阻感负载时的情况，对于带反电动势阻感 负载的情况，只需在阻感负载的基础上掌握其特点，即可把握其工作情况
1.工作原理及波形分析 工作原理及波形分析 1) α ≤60°时 °
ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、 输出整流电压ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样； 区别在于：由于负载不同，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载 电流id波形不同。电感性负载时，由于电感的作用，使得负载电流波形变 得平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可近似为一条水平线。
u2 α = 0° ua ud1 O ωt 1 ud2 u2L ud
α = 30°u
O ωt1 ud2
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uab uac ubc uba uca ucb uab uac
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uab uac ubc uba uca ucb uab uac
图3-33 三相桥式全控整流 电路带电感性负载 α =0°时的波形
图3-34 三相桥式全控整流 电路带电感性负载α =30°时的波形
2) α &60°时 °
电感性负载时的工作情况 u 与电阻负载时不同，电阻 负载时ud 波形不会出现负 的部分，而电感性负载时， O 由于电感L的作用，ud 波 u 形会出现负的部分； 1 带电感性负载时，三相桥 式全控整流电路的α角移 O 相范围为90° 。 因为在α＝ 90° 时，Ud波 形上下对称，平均值为零。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uab uac ubc uba uca ucb uab uac
图3-35 三相桥式整流电路 带电感性负载， α =90°时的波形
2.定量计算 2.定量计算
(1)当整流输出电压连续时 （ 即带电感性负载时 ， 或带电阻负载 当整流输出电压连续时（ 即带电感性负载时， 当整流输出电压连续
时 α≤60°时）的平均值为： ° 的平均值为：
d 2π +α 3 +α
6 U 2 sin ω td (ω t ) = 2 . 34 U 2 cos α
带电阻负载且α &60°时，整流电压平均值为 整流电压平均值为： 带电阻负载且 °
π ? ? 6U 2 sin ω td (ω t ) = 2 . 34 U 2 ?1 + cos( + α )? 3 ? ?
（2）输出电流平均值为 ：Id=Ud /R ）
1 I d d (ωt ) = I d 3
1 2 2π 1 = Id = Id 2π 3 3
(3)晶闸管承受的最大反压：
2 × 3U 2 = 6U 2
（4）当整流变压器采用星形接法，带电感性负载时，变压器二次侧电 流波形，为正负半周各宽120°、前沿相差180°的矩形波，其有效值 为：
1 ? 2 2 2π 2 2 ? I2 = Id = 0.816Id ? Id × π + (?Id ) × π ? = 2π ? 3 3 ? 3
(5)功率因数：
P I R λ= = = S 3U2 I2
Id 2 R 3U2 2 Id 3
= 0.955cosα
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。 三相桥式全控整流电路接反电势电感性负载时，在负载电感足够大 足以使负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似， 电路中各处电压、电流波形均相同，仅在计算Id时有所不同，接反电 势电感性负载时的Id为：
式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。
四、三相桥式半控整流电路
1电路 电路 2.工作原理 工作原理
V T V T3 V T5 1 i2 T n a b VD c
三相桥式全控整流电路中，共阳极 组晶闸管换为整流二极管管，就构 成为三相桥式半控整流电路，图336为其主电路图。 该电路适用于只要求输出电压大小 可控的整流电源，由于结构简单、 经济，得到了广泛应用。 该电路由共阴极组的一相晶闸管和 共阳极组的另一相整流二极管构成 一条可控整流回路，整流回路电源 为两个元件所在相间的线电压。 该电路共有6条可对负载供电的整流 回路，按电源电压相序轮流工作， 实现整流目的。
V D4 V D6V D 2
图3-36 三相桥式半控整流 电路
从换相规律看，共阴极组三相元件为晶闸管．按 自然换相点出现顺序控制换相； 共阳极组三相元件为整流二极管，在自然换相点 处自然换相，总是相电压最低的一相元件导通。 在稳定工作状态下，三相晶闸管元件将以相同的 控制角触发换相。通过改变控制角可以实现对输 出整流电压平均值的控制。由于一组元件是相位 控制换相，—组元件是自然换相，6条整流回路中 的1、3、5与2、4、6的工作通时间不同。
电路输出电压，随共阴极组元件导通状态变化， 随共阳极组元件导通状态变化。 阻感负载时与单相桥式半控整流电路相似，在电 路工作过程中，整流回路的电源电压过零变负时， 会
形成自然续流现象。 因此，采用切除触发方式使输出整流电压下降为 零时．将产生失控工作状态。 为了防止出现失控工作状态，必须在负载两端反 并联一个续流二极管。
图3-2 单相半波可控整流电路及波形
T a) u1 u2 VT uVT id ud R
u2 b) 0 ug 0 ud 0 α uVT e) 0
（1）在U2的正半周，VT 承受正向电压，0～ωt1期 间，无触发脉冲，VT处于 正向阻断状态，UVT＝U2， Ud=0; （2） ωt1以后，VT由于触 发脉冲UG的作用而导通， 则Ud=U2, UVT=0,Id=U2/R， 一直到π时刻； （3） π～2π期间，U2反 向，VT由于承受反向电压 而关断,UVT=U2,Ud=0。 以后不断重复以上过程。
图3-4 带电感性负载的单相半波电路及其波形
T a) u1 VT uVT u2 ud R id L
u2 b) 0 ug c) 0 ud + d) 0 α id e) 0 uVT f) 0 +
图3-6 带续流二极管单相半波可控整流电路及波形
T a) u1 u2 VT uVT ud id iVD
VDR R u2 b) O ud c) O id d) O iVT e) O iVD f) O uVT g) O
Id π-α π+α
单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载） 图3-8 单相桥式全控整流电路图（纯电阻负载）
ud id b) 0 α uVT c) 0 i2 d) 0
图3-10 单相全控桥带电感性负载时的电路及波形
u2 O ud O id iVT O
Id Id Id Id Id
ωt ωt ωt ωt ωt
O i2 uVT O
图3-12 带反电动势单相桥式全控整流电路图及波形
ud E R O α
图3-8 单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波 电抗器， 电抗器，电流连续的临界情况
单相桥式半控整流电路， 图3-14单相桥式半控整流电路，有续流二极管，电感性负载时的电路及波形 单相桥式半控整流电路 有续流二极管，
ωt α ωt ωt
Id Id π?α
O id O iVT iVD1
Id Id π?α
O iVT iVD 2
图3-11 单相桥式半控整流电路的另一接法
VD3 负 载 VD4
图3-17 带续流二极管单相桥式半控整流电路波形图
图3-18单相全波可控整流电路及波形 单相全波可控整流电路及波形
u2 O α u2 VT u R 2 d i1 O
三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及α=0°时的波形 图3-20 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及 °
T a) u v w ud u 2 α =0 b) O uG c) O ud d) O i VT e) f) u VT O
VT VT VT id
图3-20 三相半波可控整流电路的波形
u2 ua ub uc 0 uG i 0 ud 0
三相半波可控整流电路，电阻负载， 图3-21 三相半波可控整流电路，电阻负载， α =30°时的波形 °
α =30° u
O uG O ud O i VT
ωt ω t1 ωt ωt ωt
O u VT u 1 ac O
三相半波可控整流电路，电阻负载， 图3-22 三相半波可控整流电路，电阻负载， α =60°时的波形 °
α =60° u
O uG O ud O
三相半波可控整流电路U 图3-00 三相半波可控整流电路 d/U2与u的关系 的关系
1.2 1.17 Ud/U2 U 0.8 0.4 2 0 30 60 90 α/(° ) 120 150
三相半波可控整流电路， 图3-23三相半波可控整流电路，电感性负载时的电路及 =60°时的波形 三相半波可控整流电路 电感性负载时的电路及α °
T u2 a b VT2 c VT1 L eL ud VT3 id R
O ia O ib O ic O id O uVT
ωt ωt ωt ωt ωt
图3－28 三相桥式全控整流电路原理图 －
VT1 VT3 VT5 d1 T n ia a b 负 c 载 ud id
VT4 VT6 VT2 d2
三相桥式全控整流电路带电阻负载α ° 图3-29三相桥式全控整流电路带电阻负载 =0°时的波形 三相桥式全控整流电路带电阻负载
u2 α = 0°ua ud1 ub uc
O ud2 u2L ud
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ ubc Ⅳ uba Ⅴ uca Ⅵ ucb
三相桥式全控整流电路电阻负载α ° 表3-1 三相桥式全控整流电路电阻负载 =0°时晶闸管工作情况
共阴极组中导 通的晶闸管
共阳极组中导 通的晶闸管
整流输出电压ud
ua-ub =uab
ub-uc =ubc
ub-ua =uba
uc-ua =uca
uc-ub =ucb
三相桥式全控整流电路带电阻负载α 图3-30三相桥式全控整流电路带电阻负载 =30°时的波形 三相桥式全控整流电路带电阻负载 °
ud1 α = 30° a u ub uc
Ⅰ uab Ⅱ uac Ⅲ ubc Ⅳ uba Ⅴ uca
三相桥式全控整流电路带电阻负载α 图3-31 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =60°时的波形 °
α = 60° u ω t1
O ud2 ud uab Ⅰ uac Ⅱ ubc Ⅲ uba Ⅳ uca Ⅴ Ⅵ ucb uab uac
三相桥式全控整流电路带电阻负载α 图3-32 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =90°时的波形 °
ud1 ua ub uc ua ub
O ud2 ud uab uac ubc uba uca ucb uab uac ubc uba
三相桥式全控整流电路带电感性负载α ° 图3-33 三相桥式全控整流电路带电感性负载 =0°时的波形
u2 α = 0° u
a ud1 O ωt 1 ud2 u2L ud ub uc
Ⅲ Ⅳ ubc uba Ⅴ Ⅵ uca ucb
Ⅰ Ⅱ uab uac
三相桥式全控整流电路带电感性负载α 图3-34 三相桥式全控整流电路带电感性负载 =30°时的波形 °
α = 30°u
三相桥式整流电路带电感性负载， 图3-35 三相桥式整流电路带电感性负载， α =90°时的波形 °
本文相关搜索