电力电子技术——整流电路.docVIP

第2章 整流电路 整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种按电路结构可分为桥式电路和零式电路按交流输入相数分为单相电路和多相电路按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路本章内容：??? 可控整流电路：工作原理（波形分析）、基本数量关系、负载性质的影响??? 变压器漏抗对整流电路的影响??? 电容滤波的二极管整流电路??? 整流电路的谐波和功率因数分析??? 大功率场合的整流电路??? 相位控制电路的驱动控制 第一节 单相可控整流电路 ? 交流侧接单相电源? 重点注意：工作原理（波形分析）、定量计算、不同负载的影响。2.1.1 单相半波可控整流电路1. 带电阻负载的工作情况Single Phase Half Wave Controlled Rectifier变压器T起变换电压和隔离的作用图2-1 单相半波可控整流电路及波形??电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同??结合图2-1进行工作原理及波形分析? 几个概念的解释：????ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整流??? 采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单相半波可控整流电路??? ud波形在一个电源周期中只脉动1次，故该电路为单脉波整流电路? 几个重要的基本概念：??? 触发延迟角：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a表示，也称触发角或控制角??? 导通角：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? 基本数量关系直流输出电压平均值为（2-1）??? VT的a 移相范围为180°??? 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2. 带阻感负载的工作情况? 阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不能发生突变图2-2 带阻感负载的单相半波电路及其波形? 电力电子电路的一种基本分析方法通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路，分段进行分析计算? 对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：当VT处于断态时，相当于电路在VT处断开，id=0。当VT处于通态时，相当于VT短路图2-3 单相半波可控整流电路的分段线性等效电路a) VT处于关断状态 b) VT处于导通状态（2-2）初始条件：ωt= a，id=0。求解式（2-2）并将初始条件代入可得（2-3）式中， ， 当ωt=θ+ a时，id=0，代入式（2-3）并整理得（2-4）? 负载阻抗角j、触发角a、晶闸管导通角的关系??? 若j为定值，a越大，在u2正半周L储能越少，维持导电的能力就越弱，θ越小????若a为定值，j越大，则L贮能越多，θ越大；且j越大，在u2负半周L维持晶闸管导通的时间就越接近晶闸管在u2正半周导通的时间，ud中负的部分越接近正的部分，平均值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小。? 为避免Ud太小，在整流电路的负载两端并联续流二极管图2-4 单相半波带阻感负载有续流二极管的电路及波形? 与没有续流二极管时的情况比较? 在u2正半周时两者工作情况一样??当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。续流期间ud为0，ud中不再出现负的部分? 数量关系若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有?? （2-5）（2-6）（2-7）（2-8）?单相半波可控整流电路的特点简单，但输出脉动大，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2.1.2 单相桥式全控整流电路单相整流电路中应用较多的1. 带电阻负载的工作情况??? 工作原理及波形分析? VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断? VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形? 数量关系（2-9）a 角的移相范围为180°。（2-10）（2-11）（2-12）（2-13）（2-14）不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量为S=U2I2。2. 带阻感负载的工作情况 图2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形为便于讨论，假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感