南京工业大学电力电子大题整理

1、13.1.2 单相桥式全控整流电路(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier)1) 带电阻负载带电阻负载 电路结构电路结构 工作原理及波形分析工作原理及波形分析VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。2数量关系数量关系2cos19 . 02cos122)( dsin21222dUUttUUa 角的移相范围为180。 向负载输出的平均电流值为：2cos19 . 02cos12222ddRURURUI 流过晶闸管

2、的电流平均值只有输出直流平均值的一半，即：2cos145.0212ddVTRUII3 流过晶闸管的电流有效值：2sin212)(d)sin2(21222VTRUttRUI 变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIII21VT 不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量 S=U2I2。 22222DMRMUUUU42）带阻感负载）带阻感负载 假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。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，晶闸管VT1和VT4并不关断。至t=+ 时刻，晶闸管VT1和VT4关断，VT2和

3、VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相换相，亦称换流换流。5 数量关系数量关系cos9 . 0cos22)(dsin21222dUUttUU晶闸管移相范围为90。晶闸管导通角与a无关，均为180。电流的平均值和有效值：ddT21IIddT707. 021III变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波，其相位由a角决定，有效值I2=Id。晶闸管承受的最大正反向电压均为 22U63） 带反电动势负载在|u2|E时，才有晶闸管承 受正电压，有导通的可能。导通之后， ud=u2， ， 直至|u2|=E，

4、id即降至0使得 晶闸管关断，此后ud=E 。REuidd与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电， 称为停止导电角，212sinUE在 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。7当 12单相桥式半控整流电路的另一种接法单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形单相桥式半控整流电路的另一接法相当于把图2-5a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。返回133.3.2 三相桥式全控整流电路三相桥是应用最为广泛的整流电路共阴级组共阳极组导通顺序三相桥式全控整流电路原理图141）带电阻负载时的工作情况）带电阻负载时的工作情况当a60 时，ud

5、波形均连续，对于电阻负载，id波形与ud波形形状一样，也连续当a60 时，ud波形每60中有一段为零，ud波形不能出现负值带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是12015 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =0时的波形16 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =30时的波形17三相桥式全控整流电路带电阻负载 =60时的波形18 三相桥式全控整流电路带电阻负载 =90时的波形19晶闸管及输出整流电压的情况如表所示时 段IIIIIIIVVVI共阴极组中导通的晶闸管VT1VT1VT3VT3VT5VT5共阳极组中导通的晶闸管VT6VT2VT2VT4VT4VT6整流输出电压udua-ub=uabua

6、-uc=uacub-uc=ubcub-ua=ubauc-ua=ucauc-ub=ucb20 三相桥式全控整流电路的特点特点（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与与VT4，VT3与与VT6，VT5与与VT2，脉冲相差180。21（3）ud一电源周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。（4）需保证同时导通的2个晶闸管

7、均有脉冲 可采用两种方法：一种是宽脉冲触发 一种是双脉冲触发（常用） (5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。222) 阻感负载时的工作情况阻感负载时的工作情况a60 时时 ud波形连续，工作情况与带电阻负载时十分相似。 各晶闸管的通断情况 输出整流电压ud波形 晶闸管承受的电压波形区别在于：得到的负载电流id波形不同。 当电感足够大的时候， id的波形可近似为一条水平线。a 60 时时阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同。 电阻负载时，ud波形不会出现负的部分。 阻感负载时，ud波形会出现负的部分。带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的a角移相范围为

8、90 。23 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =0时的波形24 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =30时的波形25 三相桥式全控整流电路带阻感负载 =90时的波形263) 定量分析定量分析当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a60 时）的平均值为：cos34.2)(sin63123232dUttdUU 带电阻负载且a 60时，整流电压平均值为：)3cos(134.2)(sin63232dUttdUU输出电流平均值为 ：Id=Ud /R27当整流变压器为图中所示采用星形接法，带阻感负载时，变压器二次侧电流波形如图2-23中所示，其有效值为：ddddIIIII816. 03232)(

9、3221222晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。接反电势阻感负载时，在负载电流连续的情况下，电路工作情况与电感性负载时相似，电路中各处电压、电流波形均相同。仅在计算Id时有所不同，接反电势阻感负载时的Id为：REUIdd式中R和E分别为负载中的电阻值和反电动势的值。5.1.1 5.1.1 降压斩波电路降压斩波电路( (一一) ) 工作电路工作电路IGBT,若为晶闸管，须有若为晶闸管，须有关断辅助电路关断辅助电路续流二极管续流二极管负载负载出现出现的反的反电动电动势势5.1 5.1 基本斩波电路基本斩波电路 （二）（二） 工作原理工作原理电流连续电流连续电流断续电流断续 （1 1）电

10、流连续）电流连续 V V为通态期间，为通态期间，设负载电流为设负载电流为i i1 1，有有 ： 设此阶段电流初值为设此阶段电流初值为I I1010， =L/R=L/R，解上式得解上式得（三）数量关系分析（三）数量关系分析从电路理论角度推导从电路理论角度推导v瞬态分析瞬态分析 V V为断态期间，设为断态期间，设负载电流为负载电流为i i2 2，有：有：设此阶段电流初值为设此阶段电流初值为I I2020，解上式得：解上式得： 且：且：I I1010i i2 2(t(t2 2) )，I I2020=i=i1 1(t(t1 1) )，代入代入,REmeeREREeeITt1111M/101REmeeR

11、EREeeITt1111/201M当当L无穷大时无穷大时o oIREmII2010上式表示了平波电抗器上式表示了平波电抗器L L为无穷大，负载电流完全为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值平直时的负载电流平均值I Io o，此时负载电流最大值、此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。最小值均等于平均值。tonV通的时间通的时间 toffV断的时间断的时间 导通占空比导通占空比v平均值分析平均值分析（2）电流断续）电流断续I I1010=0=0，且且t=ton+tt=ton+tx x时，时，i i2 2=0=0代入上代入上tx11，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路输出电压高于

12、电源电压，故称该电路为升压斩波电路Ttoff1EEU111oEtTEtttUoffoffoffonoT/tT/toffoff升压比；升压比；升压比的倒数记作升压比的倒数记作 ，即即 和和 的关系：的关系：因此，因此，U U0 0可表示为可表示为v以上分析中，认为以上分析中，认为V V通态期间因电容通态期间因电容C C的作用使得输出电压的作用使得输出电压U Uo o不变，但实际不变，但实际C C值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，U Uo o必然会有所下降，故实际输出必然会有所下降，故实际输出电压会略低电压会略低。根据电路结构分析输出电流的平均值根据电路结

13、构分析输出电流的平均值I Io o为：为： oo1IUEI RERUI1ooREIEUI2oo11v如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载负载R R消耗，即消耗，即与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是直流变压器。直流变压器。则电源电流的平均值则电源电流的平均值I I1 1为：为： （四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给 直流电源直流电源实际电路中电感实际电路中电感L L值不可能为无穷大，因此也有电值不可能为无穷大，因此也有电流连续和断续两种工作状态流连续和断续两种工作状态此时电