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第4章 AC-DC变换技术 §4.1单相半波整流 §4.2 全波整流 §4.3 三相整流 §4.4 AC-DC电路的网侧（输入）功率因数 将交流电源变换成直流电源的电路称为AC-DC变换或整流电路。功率由电源传向负载的变换被称为整流，功率由负载传回电源的变换被称为“有源逆变”，整流电路按交流输入相数大致可分为单相和多相整流；按导通角可控与否可分为可控和不可控整流；按电路形式可分为半波、全波与桥式整流等。对于需要改变直流输出电压的场合，可以采用相控整流方案，也可采用其它高性能的调节方案（如斩波或高频调制技术）。 §4.1单相半波整流电路 1、单相半波整流 单相半波整流电路是最简单的整流电路。整流电路如图4-1所示。利用整流管的单向导电特性，在交流电源的作用下，周期性导通和截止，实现变换，将交流转换成脉动直流。由于半波整流引起电流的畸变，电流中包含直流成分，会引起输入电源变压器饱和，因此在实际中采用较少。 1）电阻负载 忽略整流管的导通压降和反向漏电流，在阻性负载下，电压波形和电流波形完全一样。 则整流输出电压平均值为： 输出电流平均值为： 由有效值定义，输出电压和电流有效值为： 2）R-L负载 负载电路如图4-2所示，根据电路理论，可以写出电压平衡方程 这是一阶微分方程，解此方程可得： 图4-3是R-L负载时的波形。 从图可以看出：由于 ，有负电压产生，尽管输入电压已为负，二极管仍然导通，其正向导通角大于 ，二极管关断时，电流为零。 定义熄灭角 为从二极管导通到电流为零时的角度，由： 上式只能得出数字解，无法写出解析表达式。二极管导通区间为 电流平均值： 电流有效值： 负载吸收功率（有功功率）： 3）R-C负载 如图4-4所示，在电路初始状态，假定电容尚未充电，当电源电压为正时，二极管导通，输出电压为电源电压，电容充电到 ，从 起，电容以指数规律向负载放电，这时电源电压低于输出电压，二极管反向偏置，负载与电源隔离。当电源电压再次为正时，由于电容已经充电，只有当电源电压大于电容电压时，二极管才能导通，电源电压低于输出电压时，二极管反向偏置，负载与电源隔离。周而复始，当二极管正向导通时，输出电压为电源电压；当二极管截止时输出电压以指数规律放电。输出波形图如图4-5所示。 正弦波形的导数为 ，电容的放电曲线导数为 在 时，这两个斜率应该相等，因此： 整理得： 在 处，正弦波形的幅值与电容的放电曲线在该处的幅值相等： 上式只能得出数字解，无法写出解析表达式。从公式可知， 增大， 增大，二极管导通时间减小，若输出平均电流不变，二极管峰值电流必然增大，因此， 增大导致大的二极管脉动电流增大。 从图可知，最大输出电压 ，在 时刻，最小输出电压为 ，输出电压纹波： 在实际应用电路中， 一般很大， 显然, 把 代入上式得输出电压纹波： 将上式用台勒级数展开，得： 输出电压纹波与滤波电容大小成反比，C增大，可以减小输出电压纹波。 2、单相可控整流电路 1）阻性负载 将不控整流中的整流管换成晶闸管，该电路就变成了可控整流电路。纯电阻负载的单相半波可控整流电路和波形如图4-6所示，在电源正半周，晶闸管承受正向阳极电压，处于正向阻断状态，假定 时刻发出触发脉冲，则在 期间，晶闸管不导通，电源电压全部加在晶闸管上，负载电阻上电压为零，流过负载的电流也为零，在 时刻触发晶闸管，则晶闸管从正向阻断状态进入导通状态，晶闸管一旦被触发，门极失去控制作用，故触发信号只需一个脉冲电压即可。于是在 期间，电源电压全部加在负载上，电流流过。 电流i0值为： 在交流电压正半周快结束时，晶闸管中的电流自然的下降到维持电流以下，晶闸管自动进入阻断状态，负载电流变为零，交流电源为负时，在负半周期间，晶闸管转入反向阻断状态，电源电压又全部加在晶闸管上，负载上电压又为零。而后，电路重复上述过程。 因此，在电源工作周期内，负载上只是得到脉动直流电压，其脉动频率与电源频率一样，它的波形只在电源电压正半周出现，故称为单向半波可控整流电路。 定义：从晶闸管本身承受正向电压起到加上触发脉冲这一角度称为控制角 （触发角）。 在阻性负载条件下，晶闸管导通角度为导通角 ，显然有 。 当触发角为α时，整流输出电压平均值为： 上式说明 关系是非线性的。 从 ，则输出电压平均