电力电子技术_洪乃刚_第3章交流_直流变换整流器讲述.ppt

第3章 交流/直流变换－ 整流器 交流/直流变换的功能是将交流电转换为直流电，谓之整流。 按交流电源区分 有单相整流器、三相整流器，及更多相数的整流器。 负载 : 电阻性R负载、电阻电感性RL负 载、反电动势E负载等。 3.1 单相可控整流电路 将单相交流电变换为直流的电路称为单相整流电路，采用可控电力电子器件的整流电路可以调节直流输出电压的大小，因此称为可控整流电路 晶闸管的特点是：在晶闸管承受正向电压，并且门极有正的驱动信号时晶闸管导通，一旦晶闸管导通，只要通过管子的电流不为零（低于维持电流），即使撤去驱动信号，晶闸管还继续导通，只有在晶闸管电流下降到维持电流以下或者晶闸管承受反向电压时晶闸管才关断。 3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1 单相可控整流电路 一 电阻性负载 1. 电路工作原理 阶段1（0～ωt1）： 门极没有触发，晶闸管关断状态 uVT=u2(图3.2e)。 阶段2（ωt1～π）：在ωt1时，晶闸管被触发导通， 到ωt=π。 在晶闸管的导通区间，如果忽略晶闸管导通时的管压降，则晶闸管两端电压为零uVT=0，且有ud =u2, 在晶闸管导通时，经过晶闸管VT和电阻R，以及变压器副边的电流为: (3.1) 3.1.1 单相半波可控整流电路 一 电阻性负载 在ωt＝π时，u2=0,同时回路电流id也下降为零，晶闸管关断。 阶段3（π～2π）：在这段区间里，由于交流电压进入负半周，晶闸管受反向电压并保持关断状态，负载端电压和电流都为零，晶闸管承受的是交流电源的负半周电压（图3.2e）。 在ωt≥2π以后的周期里，重复上述过程， 3.1.1 单相半波可控整流电路 为了以后分析晶闸管电路方便，现定义以下几个术语： 控制角——从晶闸管开始承受正向电压到对它施加触发脉冲的这段时间，通常用电角度α表示，其单位可以是弧度或“°”。 移相和移相范围——改变控制角α大小的过程称为移相。移相范围是指通过移相改变控制角α，使整流输出电压从最大到零变化的控制角α变化范围。 导通角——晶闸管在一周期中导通的时间，一般用电角度θ表示。在单相半波整流电路电阻负载时，晶闸管的导通角与控制角和移相范围的关系是： θ＝180°－α或θ＝π－α。 3.1.1 单相半波可控整流电路 2.参数计算 通过上述分析，可以计算单相半波可控整流电路电阻负载时，整流器输出直流电压平均值ud为: 整流输出直流电流平均值id为： 式中：u2为交流电压的有效值。 3.1.1 单相半波可控整流电路 二、电阻－电感负载 １、工作原理 阶段1（0～ωt1）：交流电压u2进入正半周，晶闸管承受正向电压，但是门极尚未触发，晶闸管处于关断状态，负载RL中没有电流通过，晶闸管承受的电压是电源电压uVT=u2(图3.3e)。 阶段2（ωt1～π）：在ωt1控制角为α时，晶闸管被触发，因为晶闸管承受正向电压，晶闸管导通。由于电感反电动势的作用，电流从零开始上升，电感开始储能。随着u2的上升和下降，电流id也从0上升到最大值，然后开始减小。在电流减小时，电感释放储能，电感电动势eL也改变极性（图3.3a）。到ωt=π时，u2＝0，但是电感尚有储能，电流id不为零。 3.1.1 单相半波可控整流电路 阶段3（π～ωt2）：这时u2进入负半周，但是晶闸管并不会随u2变负而关断，这是因为电感储能还没有释放完，尽管id减小，但，是电感电动势eL克服了u2的负半周电压，使晶闸管仍然承受正向电压而继续导通。到ωt2时，电感储能释放完，id减小为0，晶闸管才自动关断，这一阶段结束。在这一阶段中，因为晶闸管仍在导通，忽略晶闸管的管压降，ud=u2,因此整流输出ud也随u2出现了负值（图3.3c），在晶闸管导通期间晶闸管电压uVT=0。 阶段4（ωt2～2π）：在这段区间内晶闸管受反向电压处于关断状态uVT=u2。 3.1.1 单相半波可控整流电路