第二章相控整流电路优质PPT.ppt

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使输出电压从最大值到最小值变换的触发延迟角。

导通角：

在一个周期内元件的导通电角度。

相控方式：

通过控制触发脉冲的相位来控制输出电压大小的控制方式。

同步：

触发脉冲与电源电压在频率和相位上的协调配合。

1.电阻性负载,2）基本数量关系：

设变压器二次侧电压，输出电压的平均值为：

其有效值为：

当触发角时，直流输出电压平均值最大，随着触发角的增大，平均值减小，到时，。

单相半波可控整流电路的最大移相范围是，相应的的调节范围是,2）基本数量关系：

直流输出平均电流为：

单相半波可控整流电路中，因此其有效值也相同，即：

晶闸管在工作中可能承受的最大正、反向电压为电源电压的峰值，即变压器二次侧有功功率P、视在功率S、功率因素分别为：

例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，要求的直流输出电压为50V，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。

解：

（1），=90

（2）当=90时，输出电流有效值：

（3）电路功率因素为：

（4）晶闸管电流有效值IT与输出电流有效值相等，即：

则取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为IT（AV）=56.6A。

（5）晶闸管承受的最高电压为，考虑（2-3）倍安全裕量，晶闸管的额定电压为：

2.阻感性负载,1）工作原理：

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。

负载两端电压平均值为：

3.阻感性负载加续流二极管,1）工作原理：

2）基本数量关系：

设id为一条水平线，恒为Id，则流过晶闸管和续流二极管的平均电流分别为：

有效值分别为：

续流二极管的作用,提高整流平均电压减轻晶闸管的负担消除失控事故单相半波整流电路的特点：

电路简单电流脉动大，特别是阻性负载时存在直流磁化，设备利用率低只适用于容量小，要求不高的场合,2.1.2单相桥式可控整流电路,单相桥式全控整流电路单相桥式半控整流电路2.1.2.1单相桥式全控整流电路1.电阻性负载1）工作原理,2）基本数量关系,

（1）输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id输出电压平均值Ud为：

输出电流平均值Id为：

（2）晶闸管的电流平均值IdT与晶闸管电流有效值IT流过每个晶闸管电流的平均值相等为平均负载电流的一半，即：

晶闸管电流的有效值与单相半波可控整流电路相等，即：

（3）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2相同为：

（4）晶闸管所承受的最大正向和反向电压由波形图可以看出：

晶闸管所承受的最大正向电压为晶闸管所承受的最大正向电压为,2）基本数量关系,2.阻感性负载,1）工作原理假设电路已经工作在稳定状态，,假设，负载电流连续，近似为一平直的直线。

（1）输出电压平均值Ud和输出电流平均值Id

（2）晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT（3）输出电流有效值I和变压器二次电流有效值I2（4）晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压均为,2）基本数量关系,3.反电动势负载,1）工作原理：

只有当变压器二次侧电压的绝对值大于反电动式时，即：

才有晶闸管承受正向电压，为导通提供条件。

晶闸管导通之后，直到时，由于输出电流将为0，使晶闸管关断，所以称为停止导电角。

2.1.2.2单相桥式半控整流电路,半控桥式整流电路：

1.阻感性负载假设，且电路已工作在稳态，则负载电流在整个过程中保持恒值。

1）工作原理

（1）无续流二极管（自然续流）,失控：

触发脉冲丢失或触发角时，会产生一个晶闸管持续导通，两个二极管轮流导通的现象，会使输出电压的波形成为正弦半波，即半周期为正弦波，半周期为零，其平均值恒定。

2.阻感性负载加续流二极管将流经桥臂的续流电流转移到续流二极管上。

在续流阶段中，晶闸管关断，同时，导电回路中只有一个管压降，有利于降低管耗。

基本数量关系：

（1）输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id输出电压平均值Ud为：

（2）晶闸管的电流平均值IdT与晶闸管电流有效值IT,基本数量关系：

（3）续流二极管电流的平均值IdVD和有效值IVD为：

（4）整流变压器二次侧电流有效值I2为：

2.1.3单相全波可控整流电路,又称单相双半波可控整流电路电路及其工作波形在u2正半周，VT1工作，变压器二次绕组上半部分流过电流；

在u2负半周，VT2工作，变压器二次绕组下半部分流过电流；

其输入电流的波形和输出电压波形和单相全控桥相同。

单相全波可控整流电路和单相桥式全控整流电路的区别：

p45页,例2：

某一电感性负载要求直流电压范围是1560V，电压最高时电流是10A，采用具有续流二极管的单相桥式半控电路，从220V电源经变压器供电，考虑最小控制角，计算晶闸管、整流管和续流二极管的电流有效值以及变压器一次、二次额定电流值。

当时，变压器二次侧的有效值为：

晶闸管的电流平均值和有效值分别为：

流过整流管的电流和晶闸管相同。

当时，最大控制角，流过续流二极管的电流为：

变压器：

例3：

单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2，L值极大，反电动势E=60V，当时，要求：

（1）作出ud、id、i2的波形；

（2）求Ud、Id和I2；

（3）考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电流和额定电压。

由于在负载回路中串联了L值极大的平波电抗器，使电流连续，晶闸管的导电角，则电流脉动小。

这时整流电压波形是有控制角唯一对应的、依次电源电压的包络线。

（1）波形如图所示：

（2）（3）晶闸管承受的最大反向电压为：

每管电流有效值：

2.2三相可控整流电路,适用于负载容量较大或要求电压脉动小的场合具有输出电压高且脉动小、脉动频率高以及动态响应快等特点分类：

（1）三相半波

（2）三相全桥（3）三相半控桥（4）带平衡电抗器的双反星形2.2.1三相半波可控整流电路三相零式可控整流电路，电路原理如图所示:

电路特点：

整流变压器采用接线，可防止三次谐波流入电网：

可看成是三个单相半波可控整流电路通过三个晶闸管共阴极接法叠加而成，这种接法使触发电路有公共线，连接方便。

1.电阻性负载,自然换相点当把电路中所有的可控元件用不可靠元件代替时，各元件的导电转换点，又称为自然换流点。

在三相半波可控整流电路中，自然换相点就是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作为计算各晶闸管触发角的起点，即。

要改变触发角只能是在此基础上增大，即沿时间轴向右移动。

1.电阻性负载,

（1）电路组成：

（2）工作原理1）相当于电路中的晶闸管全换成二极管，因为三个整流器件是采用共阴极接法，当哪个晶闸管阳极所对应的电压值最大，则可触发导通，即整流元件在t1、t2、t3处自然换相，并总是换到相电压最高的一相上去。

1.电阻性负载,稳定工作时，三个晶闸管的触发脉冲互差120，三相半波共阴极可控整流电路自然换相点是三相电源相电压正半周波形的交叉点，在各相相电压的/6处，即t1、t2、t3点，自然换相点之间互差2/3，三相脉冲也互差120。

在t1时刻触发VT1，在t1t2区间有uuuv、uuuw，u相电压最高，VT1承受正向电压而导通，输出电压uduu。

其他晶闸管承受反向电压而不能导通。

VT1通过的电流iT1与变压器二次侧u相电流波形相同，大小相等。

在t2时刻触发VT2，在t2t3区间v相电压最高，由于uuuv，VT2承受正向电压而导通，uduv。

VT1两端电压uT1=uu-uv=uuv0，晶闸管VT1承受反向电压关断。

在VT2导通期间，VT1两端电压uT1=uu-uv=uuv。

在t2时刻发生的一相晶闸管导通变换为另一相晶闸管导通的过程称为换相。

1.电阻性负载,在t3时刻触发VT3，在t3t4区间w相电压最高，由于uvuw，VT3承受正向电压而导通，uduw。

VT2两端电压uT2=uv-uw=uvw0，晶闸管VT2承受反向电压关断。

在VT3导通期间，VT1两端电压uT1=uu-uw=uuw。

如此循环下去，各晶闸管按同样规律依次导通，并关断前一个已导通的晶闸管。

这样在一周期内，每只晶闸管只导通2/3，在其余4/3时间承受反向电压而处于关断状态。

输出电压的波形为三相交流相电压正半周的包络线，是在一个周期内有三次脉动的直流电压，脉动频率为150Hz，负载电流波形与电压波形相同。

1.电阻性负载,2）假设电路已经工作在稳定状态，设w相VT3以已经导通，在经过自然换相点时，由于u相VT1触发脉冲未到，因此它不能导通，因此VT3继续导通，直到t1时，即，VT1被触发导通，VT3承受反向电压而关断，负载电流由w相换到u相，以后各相就这样依次轮流导通。

从波形可以看出，各相仍然导通时输出电压和电流处于连续和断续的临界点。

1.电阻性负载,3）（）输出电压和电流出现断续，前一相的晶闸管由于交流电压过零变负而关断后，后一相的晶闸管触发脉冲未到，此时三个晶闸管都不导通，输出电压和电流均为零，直到后一相的晶闸管被触发导通，输出电压为后一相电压，此时晶闸管的导通角小于。

随着的增大，输出电压逐渐减小，直到时，输出电压为零，所以三相半波可控整流电路带电阻性负载的移相范围是：

（3）基本数量关系1）输出电压平均值Ud=30是ud波形连续和断续的分界点。

因此，计算输出电压平均值Ud时应分两种情况进行。

30时，负载电流连续，有：

当=0时，Ud=Ud0=1.17U2达到最大值。

30时，负载电流断续，每个晶闸管的导通角为：

当=150时，Ud=0,1.电阻性负载,输出电流平均值Id：

2）晶闸管电流平均值IdT：

3）晶闸管电流有效值IT：

30时30时4）晶闸管承受的最大正、反向电压：

由波形可以看出，晶闸管承受的最大反压为线电压的峰值即：

而晶闸管阴极与零线间的电压即为整流输出电压ud，其最小值为零，晶闸管阳极与零线间的最高电压等于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管所承受的最大正向电压为变压器二次侧相点压的峰值，即：

（3）基本数量关系,2.阻感性负载,

（1）工作原理假设，串联平波电抗器的负载，整流电流id的波形基本是平直的，流过晶闸管的电流接近矩形波。

当时，ud波形与电阻性负载相同。

当时，电感储能时晶闸管在电源电压由零变负时仍然继续导通，直到因后序相晶闸管触发导通后使其承受反压为止。

图为时的波形。

2.阻感性负载,当30时，假设=60，VT1已经导通，在u相交流电压过零变负后，VT1在负载电感产生的感应电势作用下维持导通，输出电压ud0，直到VT2被触发导通，VT1承受反向电压关断，输出电压uduv。

显然，=90时输出电压为零，所以移相范围是090。

（2）基本数量关系：

由于负载电流连续，每个晶闸管的导通角为，每周期脉动三次，所以输出电压、电流平均值、晶闸管电流平均值与电阻型负载相同。

即：

=0时，Ud=1.17U2。

（2）基本数量关系,从晶闸管两端的电压波形看出，由于负载电流连续，晶闸管可承受的最大正反向电压均为。

特点三相半波可控整流电路只用3了晶闸管，接线和控制简单；

变压器副边绕组利用率低，且绕组中电流是单方向的，它的直流分量形成安匝磁势，使变压器直流磁化并产生较大的漏磁通，会引起附加损耗。

因此，三相半波可控整流电路多用在中小功率的设备上。

三相半波共阳极接法的可控整流电路把三只晶闸管的阳极接成公共端连在一起就构成了共阳极接法