电力电子技术 第2版 作者 周渊深 宋永英_ 第2章交流-直流变换电路.pptVIP

第2章 交流-直流变换电路机械工业出版社 本章要点 不同负载时，单相可控整流电路的结构、工作原理、波形分析和数量关系 不同负载时，三相可控整流电路的结构、工作原理、波形分析和数量关系 变压器漏抗对整流电路的影响 触发电路的定相和同步 2.1 单相可控整流电路2.1.1 单相半波可控整流电路（电阻性负载） 1、电路结构 2、工作原理 1）在电源电压正半波，晶闸管承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。 2）在电源电压负半波，uAK＜0，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压u2的下一周期。直流输出电压ud和负载电流id的波形相位相同。 几个名词： （1）触发角α与导通角θ 触发角α也称触发延迟角或控制角，是指晶闸管从承受正向电压开始到导通时止之间的电角度。 导通角θ，是指晶闸管在一周期内处于通态的电角度。 （2） 移相与移相范围 移相是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控制角α的大小。 移相范围是指触发脉冲ug的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是0～180o。 4、基本数量关系 1）直流输出电压平均值Ud: 2）输出电流平均值Id: 3）负载电压有效值U: 4）负载电流有效值I: 5）晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即： 6）功率因数cosφ 整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值 式中 P—变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R S—变压器二次侧视在功率，S=U2I2 7）晶闸管承受的最大正反向电压UTM 晶闸管承受的最大正反向电压Um是相电压峰值。 3.1.2 单相半波可控整流电路（阻感性负载） 1、电路的结构 阻感性负载的等效电路可用一个电感和电阻的串联电路来表示。 （4）在ωt=ωt2~ ωt3期间：负载电流从最大值开始下降，电感电压改变方向，电感释放能量，企图维持电流不变。 （5）在ωt=π时，交流电压u2过零，由于感应电压的存在，晶闸管阳极、阴极间的电压uAK仍大于零，晶闸管继续导通，此时电感储存的磁能一部分释放变成电阻的热能，另一部分磁能变成电能送回电网，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2 反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周，即ωt=2π+α时，晶闸管再次被触发导通，如此循环不已。 直流输出电压平均值Ud为 从Ud的波形可以看出，由于电感的存在，电源电压由正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则id也很小。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。 2.1.3 单相半波可控整流电路（阻感性负载加续流二极管） 1、电路结构 电感性负载加 续流二极管的 电路如图所示。 2、工作原理 1）在电源电压正半波，电压u2＞0，晶闸管uAK＞0。在ωt=α处触发晶闸管，使其导通，形成负载电流id，负载上有输出电压和电流，此间续流二极管VD承受反向阳极电压而关断。 2）在电源电压负半波，电感感应电压使续流二极管VD导通续流，此时电压u2 ＜0， u2通过续流二极管VD使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压为续流二极管的管压降，如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续，且id波形近似为一条直线。 电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波。 对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移相范围与单相半波可控整流器电阻性负载相同，为0～180o，且有α+θ=180o。 4、基本数量关系 1）输出电压平均值Ud 2）输出电流平均值Id 3）晶闸管的电流平均值IdT 4）晶闸管的电流有效值IT 5）续流二极管的电流平均值IdD 6）续流二极管的电流有效值ID 7）晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压 晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压均为电源电压的峰值。 单相半波可控整流器的优点是电路简单，调整方便，容易实现。但整流电压脉动大，每周期脉动一次。变压器二次侧流过单方向的电流，存在直流磁化、利用率低的问题