电力电子技术 第五、六讲.单相半空桥电路、串并联与保护.pdf

第五讲第五讲1单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路福建工程学院福建工程学院（一）电阻性负载（一）电阻性负载1.电路组成：1.电路组成：单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路VT1 VD1VT2 VD2UdId_ +VD1 VD2VT1 VT2_ UdId +共阴极连接独立门极驱动共阴极连接独立门极驱动（一）电阻性负载（一）电阻性负载1.电路组成：1.电路组成：2.波形分析：2.波形分析：_ Ud+VD1 VD2VT1 VT2IdR Rd d单相全控桥波形单相全控桥波形单相半控桥波形单相半控桥波形（一）电阻性负载（一）电阻性负载三、单相半控桥电路三、单相半控桥电路 2cos19 . 02cos122)( dsin2122 2UUttUUd2cos19 . 02cos12222d d RU RU RUI2cos145.0212 ddVTRUII3.定量计算（与全控桥电阻负载时相同）3.定量计算（与全控桥电阻负载时相同）（一）电阻性负载（一）电阻性负载三、单相半控桥电路三、单相半控桥电路22UUTM负载电压平均值：负载电流平均值：晶闸管电流平均值：晶闸管承受电压峰值：负载电压平均值：负载电流平均值：晶闸管电流平均值：晶闸管承受电压峰值：IRUttRUI212sin21 2)(d)sin2(21222VT   2sin 212)(2)sin22 (1 2RUtdtRU IIαα角的移相范围为180。

角的移相范围为180流过负载电流有效值：流过晶闸管电流有效值：流过负载电流有效值：流过晶闸管电流有效值：3.定量计算（续）3.定量计算（续）（一）电阻性负载（一）电阻性负载三、单相半控桥电路三、单相半控桥电路（二）电感性负载（二）电感性负载1.工作原理：1.工作原理：三、单相半控电路三、单相半控电路全控桥电路波形全控桥电路波形半控桥电路波形半控桥电路波形（二）电感性负载（二）电感性负载2.存在的问题2.存在的问题—失控失控三、单相半控电路三、单相半控电路XX设设ug2脉冲丢失脉冲丢失（二）电感性负载（二）电感性负载2.存在的问题2.存在的问题—失控失控三、单相半控电路三、单相半控电路1）失控现象： 一只晶闸管直通，两只二极管轮流导通）失控现象： 一只晶闸管直通，两只二极管轮流导通; Ud =0.45U2 .2）失控原因：）失控原因：丢失脉冲 或者α突变到丢失脉冲 或者α突变到180度度；；3）防止失控：）防止失控：并接续流管并接续流管.VD4）不失控波形）不失控波形.XX3.应用电路与波形应用电路与波形（三）电感性负载（接续流管）（三）电感性负载（接续流管）2cos19 . 0dsin2π122dUttUU2cos19 . 02d dRU RUI晶闸管中电流平均值晶闸管中电流平均值：：ddT2-IIdT2ππII3. 感性负载接续流管电路定量计算3. 感性负载接续流管电路定量计算输出电压平 均值：输出电流平均值：续流管中电流平均值：； 有效值输出电压平 均值：输出电流平均值：续流管中电流平均值：； 有效值：：ddTII； 有效值； 有效值：：dTπII用以下例题讨论单相半控桥— 反电势负载情况用以下例题讨论单相半控桥— 反电势负载情况电路如图所示，电动机的额定电压220V、额定电流15A、启动电流时额定电流的1.5倍。

求：1.选择u电路如图所示，电动机的额定电压220V、额定电流15A、启动电流时额定电流的1.5倍求：1.选择u22的有效值？ 2.当的有效值？ 2.当ααminmin=30=30°°时，选择满足运行要求的晶闸管额定参数？时，选择满足运行要求的晶闸管额定参数？例题对应的波形图例题对应的波形图解：解：1.求整流变压器二次侧电压有效值U1.求整流变压器二次侧电压有效值U22=？=？U2 =(1.1～1.15)Ud /A=1.1×220／0.9 =268.8V 取取270V其中其中A=0.45 半波半波0.9 桥式桥式2.当α2.当αminmin=30°时，选择满足运行要求的晶闸管额定参数？=30°时，选择满足运行要求的晶闸管额定参数？电感量足够大，电流连续视为一直线已知额定电流：I电感量足够大，电流连续视为一直线已知额定电流：Idd=20A、启动电流：I=20A、启动电流：I=1.5I=1.5Idd=30A=30A晶闸管中电流平均值晶闸管中电流平均值：：AII5 .123026-2-qVTq续流管中电流平均值：续流管中电流平均值：AII99. 43018030 qTmAII3 .122ππ dT有效值有效值：：有效值有效值：：AII12304 . 0πdD选择器件型号选择器件型号：：VUUTN71627041. 122) 32(2～额定电压：额定电压：取：取：UTN =800V额定电流：额定电流：AIIq2 .3857. 1)25 . 1 (AVT～）（取：取：IT（（AV））=50A选择器件型号选择器件型号:KP50-8 两只；两只；KZ50-8三只三只课堂小结课堂小结1.α定义正确；2.单相半波、桥式电路结构、原理差异？3.单相全控、半控桥式电路结构、原理差异？4.不同负载时的波形差异？5.定性分析画波形、定量分析求；6.什么电路、何种情况下有失控问题？1.α定义正确；2.单相半波、桥式电路结构、原理差异？3.单相全控、半控桥式电路结构、原理差异？4.不同负载时的波形差异？5.定性分析画波形、定量分析求；6.什么电路、何种情况下有失控问题？晶闸管应用中的一些问题晶闸管应用中的一些问题第六讲第六讲福建工程学院福建工程学院1.晶闸管串联使用中的注意问题2.晶闸管并联使用中的注意问题3.过电压及其保护问题4.过电流及其保护问题1.晶闸管串联使用中的注意问题2.晶闸管并联使用中的注意问题3.过电压及其保护问题4.过电流及其保护问题1.晶闸管串联使用中的注意问题1.晶闸管串联使用中的注意问题（1）静态均压（1）静态均压由于串联各器件的正向(或反向)阻断特性不同，但在电路中却流过相等的漏电流，因而各器件所承受的电压是不同的。

由于串联各器件的正向(或反向)阻断特性不同，但在电路中却流过相等的漏电流，因而各器件所承受的电压是不同的选用特性比较一致的器件进行串联给每个晶闸管并联均压电阻选用特性比较一致的器件进行串联给每个晶闸管并联均压电阻R Rjj如果均压电阻如果均压电阻R Rjj大大小于晶闸管的漏电阻，则电压分配主要决定于大大小于晶闸管的漏电阻，则电压分配主要决定于R Rjj，但如，但如R Rjj过小，则会造成过小，则会造成R Rjj上损耗增大，因此要综合考虑上损耗增大，因此要综合考虑流过相等的漏电流，各器件所承受的电压是不同的流过相等的漏电流，各器件所承受的电压是不同的VT2先被击穿先被击穿解决办法：串联均压解决办法：串联均压1.晶闸管串联使用中的注意问题1.晶闸管串联使用中的注意问题（2）动态均压（2）动态均压晶闸管在开通和关断的过程中，由于各器件的开通时间和关断时间等参数不一致，而造成的动态不均压问题晶闸管在开通和关断的过程中，由于各器件的开通时间和关断时间等参数不一致，而造成的动态不均压问题开关过程中瞬时电压的分配决定于各晶闸管的结电容﹑导通时间和关断时间等差别，为了使开关过程中的电压分配均匀，减小电容C对晶闸管放电造成过大的di/dt，还应在电容C支路中串联电阻R。

1.晶闸管串联使用中的注意问题开关过程中瞬时电压的分配决定于各晶闸管的结电容﹑导通时间和关断时间等差别，为了使开关过程中的电压分配均匀，减小电容C对晶闸管放电造成过大的di/dt，还应在电容C支路中串联电阻R1.晶闸管串联使用中的注意问题使用中：应尽可能选择参数比较接近的晶闸管串联，串联的各晶闸管开通时间之差要小； 要求门极触发脉冲的前沿要陡，触发脉冲的电流要大，使晶闸管的开通时间短，趋于一致使用中：应尽可能选择参数比较接近的晶闸管串联，串联的各晶闸管开通时间之差要小； 要求门极触发脉冲的前沿要陡，触发脉冲的电流要大，使晶闸管的开通时间短，趋于一致解决动态均压解决动态均压1.晶闸管串联使用中的注意问题1.晶闸管串联使用中的注意问题2. 晶闸管的并联连接中的注意问题2. 晶闸管的并联连接中的注意问题1）串联电阻法：由于串联电阻增大损耗，对电力电子器件而言无实用价值串联电阻法：由于串联电阻增大损耗，对电力电子器件而言无实用价值2）串联电抗法：用一个均流电抗器）串联电抗法：用一个均流电抗器(铁心上带有两个相同的线圈铁心上带有两个相同的线圈)接在两个并联的晶闸管电路中但因铁心笨重，线圈绕制不便，在并联支路数很多时，线路的配置就较复杂了。

接在两个并联的晶闸管电路中但因铁心笨重，线圈绕制不便，在并联支路数很多时，线路的配置就较复杂了2. 晶闸管的并联连接中的注意问题晶闸管的并联连接中的注意问题晶闸管并联连接时晶闸管并联连接时:（（1）应尽可能选择参数比较接近的晶闸管进行并联；）应尽可能选择参数比较接近的晶闸管进行并联；（（2）触发脉冲的前沿要陡，触发脉冲的电流要大，使并联的各晶闸管开通时间之差要小触发脉冲的前沿要陡，触发脉冲的电流要大，使并联的各晶闸管开通时间之差要小（（3)适当增大电感，可以减少各并联支路中动态电流的偏差适当增大电感，可以减少各并联支路中动态电流的偏差(4)在安装时使各并联支路铜线长短相同，使各支路的分布电感和导线电阻相近在安装时使各并联支路铜线长短相同，使各支路的分布电感和导线电阻相近在晶闸管装置需要同时采取串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法在晶闸管装置需要同时采取串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法2. 晶闸管的并联连接中的注意问题2. 晶闸管的并联连接中的注意问题3. 晶闸管的过压及其保护3. 晶闸管的过压及其保护（1）操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断 等经常性操作中的电磁过程引起的过压。

（2）浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变 换器的过压 （3）电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产 生的过压 （4）在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机 回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压也 称为泵升电压1）操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断 等经常性操作中的电磁过程引起的过压 （2）浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变 换器的过压 （3）电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产 生的过压 （4）在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机 回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压也 称为泵升电压1）引起过压的原因1）引起过压的原因过压保护的基本原则是：根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的附加电路，当达到过压保护的基本原则是：根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的附加电路，当达到—定过压值时，自动开通附加电路，使过压通过附加电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件保护电路形式很多，也很复杂定过压值时，自动开通附加电路，使过压通过附加电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关器件上，保护了电力电子器件。

保护电路形式很多，也很复杂2）过压保护方法2）过压保护方法3. 晶闸管的过压及其保护3. 晶闸管的过压及其保护3. 晶闸管的过压及其保护晶闸管的过压及其保护3）过压保护方法的原理图3）过压保护方法的原理图并联电容在回路中，出现电压峰电压时，电容两端电压不能突变，可有效地抑制电路中的过压 与电容串联的电阻抑制电路中的电感与电容产生振荡 RC阻容保护电路可以设置在变换器装置。