第1章 单相可控整流电路.ppt

第三章 可控整流电路,3.1单相可控整流电路3.2三相可控整流电路 3.3晶闸管触发电路,3.1 单相可控整流电路,整流电路：出现最早的电力电子电路，可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 一、单相半波可控整流电路（Single Phase Half Wave Controlled Rectifier）1. 带电阻负载的工作情况（1）电路:由晶闸管VT,整流变压器T,直流负载R 组成变压器T起变换电压和隔离的作用 （2）基本工作原理:设:电压u2的波形为50Hz的正弦波,3.1 单相可控整流电路,电路及波形返回,3.1 单相可控整流电路,u2正半波ωt <α时 ： ud=0, uVT=u2 ， id=0 ,ωt ≥ α时：ud=u2, uVT=0, id=ud/R , 直至ωt =π， id=0 ， VT关断u2 负半波VT反压关断, id=0, ud=0, uVT=u2触发延迟角α ：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,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，用θ表示 α的移相范围为0~πα+θ=180 0,3.1 单相可控整流电路,（3）基本数量关系a 直流输出电压平均值为当α=0, Ud=0.45U2.当α=π， Ud=0,VT的移相范围为1800b 输出直流电流:c 输出电压、电流有效 值:,3.1 单相可控整流电路,d 整流电路的功率因数:变压器次级供给的有功功率: P=I2R=U I变压器次级供给的视在功率: S=U2 I整流电路的功率因数 2. 带阻感负载的工作情况电路: (1)流过电感性负载的电流的特点,3.1 单相可控整流电路,带阻感负载电路 返回,3.1 单相可控整流电路,(2)电流电压的变化过程:a     当ωt≤ωt1时,晶闸管未被触发,输出电压电流均为零b 当ωt≥ωt1时,晶闸管导通,但电流不能突变.电流逐渐上升,电源向负载提供能量C    当ωt=ωt2~ ωt3期间,电流已开始下降,由于自感电势eL的存在,晶闸管仍承受正向电压而导通d     当ωt=ωt3~ ωt4期间,u2变负,id继续下降,只要eL大于电源负电压值,晶闸管均承受正向电压而导通。

e 当ωt= α+θ=ωt4时,eL与电源电压负半周接近相等时,晶闸管的电流减小到小于维持电流,晶闸管才阻断 •导通角θ的大小,与L有关L越大,则维持导通时间越长,在一个周期中负向电压所占的比例就越大,输出电压的平均值越小当输出波形的正负面积相等时，平均电压Ud≈03.1 单相可控整流电路,3、续流二极管的作用：(1)电路：,3.1 单相可控整流电路,(2)原理：当u2过零变负后，电感上的反电势大于u2的负值则VDR承受正向电压而导通，负载上由电感维持的电流，经二极管形成回路，而晶闸管承受反压而关断 （3）电流的计算:若近似认为id为一条水平线，恒为Id，则有A 晶闸管的平均电流  B 续流二极管的平均电流：,3.1 单相可控整流电路,C 有效值：D 晶闸 管承受的最大反向电压为 VD承受的最大反压也是  E 移相范围: 与电阻负载相同: 0～π4、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3.1 单相可控整流电路,二、单相桥式全控整流电路电路及波形,3.1 单相可控整流电路,1. 带电阻负载的工作情况(1)电路:VT1和VT4组成共阳极组。

加触发脉冲后，阳极电位高者导通 VT2和VT3组成共阴极组加触发脉冲后阴极电位低者导通触发脉冲每隔1800发一次，分别触发VT1，VT4和VT2，VT32)基本工作原理：①输出电压、电流（ud，id）：u2正半周：a（+）b（－），VT1、VT4处于可能导通状态，当ωt=α时，触发VT1和VT4，VT1、 VT4导通电流通路为：（a， VT1，R，VT4，b）U2负半周：a（－）b（+），VT2、VT3处于可能导通状态，当ωt=π+α时，触发VT2和VT3，VT2、VT3导通 电流通路为：（b， VT3，R，VT2，a）,3.1 单相可控整流电路,无论u2在正半波或负半波，流过负载电阻的电流方向是相同的，ud，id波形相似②晶闸管的电压（uVT）：当晶闸管都不通时，设其漏电阻都相等则VT1的压降为近u2/2；当VT1导通时，压降为其通态电压，近似为零；c.当另一对桥臂上的晶闸管导通时，u2反向加在VT1上，因此晶闸管承受的最大反向电压为③变压器二次绕组的电流：两个半波的电流方向相反且波形对称不存在直流磁化的问题3）输出电压电流： ①电压：平均值：,3.1 单相可控整流电路,α角的移相范围为180。

α =0时，Ud最大，Ud=0.9U2， α =180时,Ud=0b.有效值: ②电流:a.平均值: b.有效值: ③流过每个晶闸管的电流:a.平均值:,3.1 单相可控整流电路,b.有效值: 可见: ④功率因数:电源供给有功负荷的功率为: P=I2R=UI电源供给的视在功率为: S=U2I2所以:,3.1 单相可控整流电路,2、带阻感负载的工作情况(1)工作原理: 设电路已工作于稳态，id的平均值不变3.1 单相可控整流电路,假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线u2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断至ωt=π+ α 时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通,VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流(2)输出电压、电流:①电压:,3.1 单相可控整流电路,α=0°时, Ud0=0.9U2; α=90°时, Ud=0 , α ＞ 90°时, Ud=0移相范围: 0°≤α ≤ 90°②电流：为平直电流: Id=Ud/R， I=Id=I2③流过晶闸管的电流:两组晶闸管轮流导通各通180°,与α无关。

a.平均值:b.有效值： c.承受的最大反向电压,3.1 单相可控整流电路,三、 单相全波可控整流电路1、电路：单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的3.1 单相可控整流电路,2、两者的区别：（1）单相全波中变压器结构较复杂，绕组及铁芯对铜、铁等材料的消耗多2）单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，相应地，门极驱动电路也少2个；但是晶闸管承受的最大电压为 2是单相全控桥的2倍 （3）单相全波导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而管压降也少1个从上述（2）、（3）考虑，单相全波电路有利于在低输出电压的场合应用3.1 单相可控整流电路,四、 单相桥式半控整流电路 1、电路及工作原理,3.1 单相可控整流电路,单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，为了对每个导电回路进行控制，只需1个晶闸管就可以了，另1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路如此即成为单相桥式半控整流电路（不考虑VDR时）2、电阻负载时：半控电路与全控电路的工作情况相同 ；3、阻感负载的情况:假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态1） 在u2正半周，触发角α处给晶闸管VT1加触发脉冲，u2经VT1和VD4向负载供电。

2）u2过零变负时，因电感作用使电流连续，VT1继续导通但因a点电位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD3，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD3续流3.1 单相可控整流电路,（3）在u2负半周触发角α时刻触发VT2，VT2导通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT2和VD3向负载供电u2过零变正时，VD4导通，VD3关断VT2和VD4续流，ud又为零4、续流二极管的作用（1）失控：若无续流二极管，则当α 突然增大至180或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期ud为零，其平均值保持恒定，称为失控2）续流二极管的作用：有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，晶闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象同时，续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。