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电力电子技术 电子教案 电 子 教 案 部 分 目录 绪论 第1章 电力电子器件 第2章 整流电路 第3章 逆变电路及应用 第4章 晶闸管触发电路 第5章 交流调压电路与直流变换电路 第6章 电力电子器件的实际应用及技术开发 可控整流电路 §2-1-1：单相半波可控整流电路1.电阻性负载 例 有一单相半波可控流电路，负载电阻为10Ω ，直接接到交流电源220V，要求控制角从180°—0°可移相。求： 控制角α=60°时，电压表、电流表读数，及此时的电路功率因数。 如导线电流密度取j=6A/mm2，计算导线截面。 计算Rd的功率。 电压电流考虑2倍裕量，选择晶闸管元件。 求负载端直流电压、电流： 计算导线截面、电阻功率、选择晶闸管，考虑电流的最大值，取α=0 二、工作原理 1、当u2电压在正半周，控制角为α时，触发晶闸管VT1导通，负载电流id经VT1、VD2流通，电感储存能量，产生上正下负的自感电动势。 2、u2电压下降到零开始变负时，电感由储存能量变为释放能量，产生上负下正的自感电动势，维持电流流通，VT1将继续到通，同时VD2关断、VD1导通，负载端电压为0。 二、工作原理 3、当u2为负半周且控制角为α时，触发VT2导通，负载电流id经VT2、VD1流通，电感由释放能量变成储存能量，负载端电压ud=uba=-u2。 4、 u2电压由负变正过零时，电感由储存能量变为释放能量，产生上负下正的自感电动势，维持电流流通，VT2将继续到通，同时VD1关断、VD2导通，负载端电压为0。 结论 1.晶闸管在触发时刻换流，二极管在电源电压过零时刻换流。 2.对于单向半控桥感性负载，负载端的电压波形如右图。 根据波形得 结论 3.单相半控桥感性负载，负载端电压波形与阻性负载完全相同，即单相半控桥感性负载本身具有续流作用。 4.在实际使用的过程中，单相半控桥感性负载容易产生失控现象。 例 有一大电感负载采用单相半控桥式有续流二极管的整流电路供电，负载电阻为5Ω，输入电压220v，晶闸管的控制角α=60o，求流过晶闸管、二极管的电流平均值和有效值。 解：负载端输出的电压平均值 Ud=0.9U2(1+COS α)/2 =149V 例 负载端电流平均值： Id=Ud/Rd=149/5=30A 一周期内晶闸管得导通角 θ=180o-α= 180o- 60o= 120o 一周期内二极管得导通角 θD=2 α= 120o 例 则电流平均值及有效值为 结论 晶闸管两端电压波形的确定 感性负载 结论 §2-2-2 ：三相桥式全控整流电路 阻性负载 阻性负载 三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的比较 三相全控桥式整流电路能工作于有源逆变状态，而三相半控桥式整流电路只能作可控整流，不能工作于逆变状态。 三相全控桥式整流电路输出电压脉动小，基波频率为300HZ,比三相半控桥式整流电路高一倍。 三相半控桥式整流电路只用三个晶闸管，只需三套触发电路，不需要宽脉冲或双窄脉冲，线路简单经济。 三相全控桥式整流电路控制增益大，灵敏度高。 §2-6：晶闸管整流主电路计算及保护 一次、二次电流与变压器容量 §2-6-2:晶闸管电压电流的计算与选择 §2-6-3：平波电抗器电感值的计算 维持输出电流连续时电抗器电感值的计算 限制输出电流脉动时电抗器电感值的计算 平波电抗器的计算 电动机电感值的计算： §2-6-4：晶闸管的过电流保护 凡流过晶闸管的电流大于其正常工作电流时，就叫过电流。 产生过电流的原因： 整流电路过载或堵转 整流元件短路 直流输出侧短路 晶闸管的误导通 可逆系统中产生换流失败或环流过大 过电流保护 电压与电流上升率的限制 过电压 凡是超过晶闸管正常工作时承受的最大峰值电压就称为过电压。过电压产生的外部原因： ①.由于雷击等原因从外部电网侵入装置的偶然性浪涌电压。 ②.由于电路中经常发生某个部位线路的通断使电感元件积聚的能量骤然释放引起的过电压，又叫操作过电压。 晶闸管关断过电压 交流侧过电压的保护 交流侧过电压的保护 直流侧过电压 晶闸管的串联和并联 晶闸管的串联 晶闸管的串联 晶闸管的并联 结论 过电流的保护措施 方法：1、加交流断路器 2、进线电抗器 3、过电流继电器 4、直流快速开关保护 5、快速熔断器保护 6、限流与脉冲移相保护 晶闸管的电压上升率的抑制：