电力电子技术教学课件作者高锋阳第3章节整流电路课件幻灯片
116页1、第3章 整流电路,1,第9章 电力电子技术的应用,3.1 概述 3.2 单相可控整流电路 3.3 三相可控整流电路 3.4 带有滤波电路的不可控整流电路 3.5 大功率可控整流电路 3.6 相控整流电路的换流重叠现象 3.7 相控整流电路的有源逆变工作状态 3.8 整流电路的谐波和功率因数 本章小结,2,电阻负载、电感负载、反电动势负载及电容性负载情况下相控整流电路的电路拓扑、工作原理及相关计算。 相控有源逆变电路。 相控整流电路的换相重叠现象。 单相桥式和三相全桥整流电路的功率因数及谐波问题。,学习指导,3,3.1 整流电路概述,4,整流电路的分类 按电路的结构可分为:半波、全波、桥式电路。 按电源相数可分为:单相、三相、多相电路。 按电路组成的器件分为:不可控、半控整流、全控整流电路。,3.2 单相可控整流电路,3.2.1 单相半波可控整流电路 3.2.2 单相桥式全控整流电路 3.2.3 单相桥式全控整流电路,5,3.2.1 单相半波可控整流电路,6,带电阻负载的工作情况 电灯、电炉和电炊及工业所用的电解、电镀、电焊等为阻性负载。电阻负载的特点是负载上的电压、电流同相位,波形相同
2、,而且电阻只能消耗电能而不能储存和释放电能。 在分析时,认为晶闸管(开关器件)为理想器件,即晶闸管导通时其管压降等于零,晶闸管阻断时其漏电流等于零,除非特意研究晶闸管的开通、关断过程,一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 变压器T起变换电压和隔离的作用,使整流电路输入输出电压间获得合理的匹配,提高整流电路的性能指标,尤其是整流电路功率因数。,图3-1 单相半波可控整流电路及波形,3.2.1 单相半波可控整流电路,7,工作原理及波形分析 晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2; 在t1时刻,给晶闸管VT门极触发信, VT导通,uVT=0,ud=u2。 在t1,,即使VT门极出发电压消失VT仍导通。当t=时,u2=0,此后电源负半周期晶闸管承受反向电压uVT=u2关断,id=0,ud=0。 到下一个周期,VT处于正向电压、给门极施加脉冲,VT再次导通,重复上述过程。 从上述分析可知,在电源电压一周工作期间,负载上得到的整流输出电压是一个极性不变幅值变化的脉动直流电压,其脉动频率与电源频率一致,故此电路是单脉波电路(若整流输出电压的脉动频率是电源频率的二、三或六倍,则分别称
3、为二脉波、三脉波或六脉波电路)。,另外,电路只在电源电压的正半周内实现整流,所以又称为半波可控整流电路。,3.2.1 单相半波可控整流电路,8,改变施加的触发脉冲电压的相位(即控制脉冲的触发时刻),输出电压ud的值随之改变,所以把这种通过相位控制来调节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,相应的整流电路称为相控整流电路。,相控整流电路的几个基本概念 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称为触发延迟角,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导通角,=-。 移相:改变触发延迟角的大小。 移相范围:触发延迟角从0开始到最大触发电角度的区间。 同步:每个周期中触发延迟角都相同,所以要求触发信号和电源电压在频率和相位上协调配合,这种相互协调配合的关系,称为同步。,3.2.1 单相半波可控整流电路,9,基本数量关系 直流输出电压平均值 负载电流平均值 整流输出电压有效值 负载电流有效值 随着增大,Ud减小,该电路中VT的移相范围为180,(3-1),(3-2),(3-3),(3-4),3.2.1 单相半波可控整流电路,
4、10,基本数量关系 通过变压器二次侧绕组电流有效值I2等于负载电流有效值,故在阻性负载下单相半波整流电路负载电流有效值与平均值之比为 式中,kf为波形系数,当=0时,kf=1.57;当=/2时,kf=2.2。不同时波形系数kf不一样。 流过晶闸管的有效值 流过晶闸管的平均值 从图图3-1可知晶闸管承受的最大正向电压和最大反向电压均为变压器二次绕组电压最大值,为 。 功率因数 (3-6),(3-5),(3-4),尽管是电阻性负载,但是电源的功率因数不会等于1,而且随着的增加,功率因数减小。,3.2.1 单相半波可控整流电路,11,带阻感负载的工作情况 阻感负载的特点是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当电感中电流增加时,电感产生自感电势阻止电流增加;而当电感中电流减小时,自感电势又将阻止电流的减小。 电路分析 晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2。 在t1时刻,触发角处 ,VT导通ud=u2。由于L的存在使id不能突变,id从0开始增加。电感自感电动势eL的方向为上正下负,但与u2极性相反,但作用在晶闸管上的阳极电压eL+u20 ,晶闸管导通。这时交
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