电力电子技术 相关参考课件 第4章 可控整流电路！.ppt

第四章 可控整流电路 整流电路的分类： 按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种 按电路结构可分为零式（半波）、全波和桥式电路 按交流输入相数分为单相电路、三相和多相电路 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 本章主要内容 晶闸管在可控整流电路中的几种典型应用以及它们的工作原理,研究不同性质负载下整流电路的电压和电流波形,各参数的数学关系和设计方法; 整流器工作在有源逆变状态时的工作原理、工作波形。 变压器漏抗对整流器的影响、整流器带电动机负载时的机械特性 第四章 可控整流电路 第一节 单相半波可控整流电路 第二节 单相桥式可控整流电路 第三节 三相半波可控整流电路 第四节 三相桥式全控整流电路 第五节 晶闸管的有源逆变工作状态 第六节 变压器漏抗对整流电路的影响 第七节 晶闸管可控整流电路供电的直流电动机特性 晶闸管理想模型 UAK0且UGK0：SCR导通（开关合上），UT（AV）＝0 UAK0且UGK＝0： SCR正向阻断（开关断开） IA＝0或UAK0 ： SCR反向关断（开关断开） 第一节 单相半波可控整流电路 一、电阻性负载 电炉、电焊机及白炽灯等均属于电阻性负载 变压器T起变换电压和电气隔离的作用。 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。 工作原理分析 4.1 单相半波可控整流电路 1.工作原理分析 在电源电压正半周，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。 1.工作原理分析 在电源电压负半周，uα K＜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。 两个重要的基本概念： 触发角（控制角、移相角）α ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加发脉冲止的电角度。 导通角θ ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度 在单相半波可控整流电阻性负载电路中, 移相角α的控制范围（即移相范围）为:0～π， 对应的导通角θ的可变范围是π～0， 两者关系为 α＋θ=π。 4.1 单相半波可控整流电路 2. 基本数量关系 (1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id 4.1 单相半波可控整流电路 (2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I 4.1 单相半波可控整流电路 (3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流电路中，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： 4.1 单相半波可控整流电路 (4) 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 (5) 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。 〖例4-1〗 如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V，要求的直流输出平均电压为50 V，直流输出平均电流为20A 。 试计算： (1) 晶闸管的控制角； (2) 输出电流有效值； (3) 电路功率因数； (4) 晶闸管的额定电压和额定电流（考虑两倍裕量）。 解 : (1) (4) 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即： 4.1 单相半波可控整流电路 二、电感性负载 电感性负载通常是电机的励磁线圈、继电器线圈及其他含有电抗器的负载。 电感性负载的特点：感生电动势总是阻碍电感中流过的电流使得流过电感的电流不发生突变。 1. 无续流二极管时 当ωt=π时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压Uak仍大于零，晶闸管会继续导通，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。 4.1 单相半波可控整流电路 数量关系 直流输出电压平均值Ud为 由于电感负载的存在，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，实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管。 4.1 单相半波可控整流电路 2.接续流二极管时 工作原理 u2＞0：uα K＞0。在ωt=α处触发晶闸管导通， ud= u2；续流二极管VDR承受反向电压而处于断态。 u2＜0：电感的感应电压使VDR承受正向电压导通续流，晶闸管承受反压关断,ud=0。如果电感