单相可控整流电路课件

1、电力电子技术第2章 整流电路10/11/20221电力电子技术电力电子技术第2章 整流电路10/10/20221电力一. 电阻性负载 交流侧接单相电源 变压器T起变换电压和隔离的作用 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同U2是 u2有效值 是u2峰值2.1.1 单相半波可控整流电路2.1 单相可控整流电路10/11/20222电力电子技术一. 电阻性负载U2是 u2有效值2.1.1 单相半波可控工作过程： 未加门极触发脉冲 VT 不能导通， ud = 0 uVT= u2 ； 加门极触发脉冲后 VT导通， uVT 很小 ud = u2 晶闸管一旦导通以后，门极便失去控制，故ug 仅是一

2、个触发脉冲。 u2正半周：uVT （uAK）为正。10/11/20223电力电子技术工作过程： 未加门极触发脉冲 加门极触发脉冲后 控制角（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,用 a 表示,称为控制角或触发角。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 表示 10/11/20224电力电子技术控制角（触发延迟角）：从晶闸管开始承受正向阳 极u2过零时：iT过零 当IA - a ud出现负值。输出直流电压平均值下降。取值与 a、 有关：负载阻抗角a 大， 小； a 小， 大； 小， 小； 大， 大；P23 单相半波可控整流电路的特点：简单，但

3、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。为使铁芯不饱和，需增大铁芯的截面积。实际上很少应用此种电路10/11/202212电力电子技术电感性负载单相半波可控整流电路的特点: 导通角： 为避免Ud太小，在整流电路的负载两端并联续流二极管。工作过程： u2正半周：VDR反向截止不影响电路工作。10/11/202213电力电子技术 为避免Ud太小，在整流电路的负载两端并联续流 当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断，L储存的能量保证了电流 id在L-R-VDR回路中流通，此过程通常称为续流。续流期间ud为0，ud中不再出现负的

4、部分。动画10/11/202214电力电子技术 当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为数量关系: Ud计算与电阻性负载相同。Id = Ud / RL 若近似认为id为一条水平线，恒为Id 。晶闸管电流平均值：（2-2）二极管电流平均值：（2-3）10/11/202215电力电子技术数量关系:晶闸管电流平均值：（2-2）二极管电流平均值：（晶闸管电流有效值：（2-4）二极管电流有效值：（2-5）10/11/202216电力电子技术晶闸管电流有效值：（2-4）二极管电流有效值：（2-5）10晶闸管的 a 移相范围为180 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

5、直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使铁芯不饱和，需增大铁芯的截面积。实际上很少应用此种电路 晶闸管和整流二极管承受的最大正反向电压是 (P24)？！10/11/202217电力电子技术晶闸管的 a 移相范围为180 单相半波可控u2正半周： VT1和VT4承受正向电压，加触发脉冲即导通，u2过零时关断。一. 电阻性负载工作原理及波形分析：ud = u22.1.2 单相桥式全控整流电路10/11/202218电力电子技术u2正半周： VT1和VT4承受正向电压，加触发脉冲即导通，u2负半周： VT2和VT3承受正向电压，有触发脉冲即导通，u2过零时关断。ud = - u210/11/20221

6、9电力电子技术u2负半周： VT2和VT3承受正向电压，有触发脉冲即导通，动画晶闸管两端电压：uVT 1,4 =所有VT均关断0 VT1，4导通 u2 VT2，3导通10/11/202220电力电子技术动画晶闸管两端电压：uVT 1,4 =所有VT均关断0 数量关系：输出电压平均值：（2-6）10/11/202221电力电子技术 数量关系：输出电压平均值：（2-6）10/10/20222 a 角的移相范围为180。 导通角：180 a 晶闸管承受的最大反向电压为 ， 晶闸管承受的最大正向电压为 。（2-7） 输出电流平均值：10/11/202222电力电子技术 a 角的移相范围为180。（2-

7、7） （2-8）（2-9）晶闸管电流平均值：负载电流有效值（变压器二次绕组电流有效值）：10/11/202223电力电子技术（2-8）（2-9）晶闸管电流平均值：负载电流有效值（变压器变压器付边电流中无直流分量。晶闸管电流有效值：（2-10）10/11/202224电力电子技术变压器付边电流中无直流分量。晶闸管电流有效值：（2-10）1电源供给的有功功率：电源的表观功率（视在功率）：功率因数：（2-11）正弦交流电路中，电阻性负载的功率因数是多少？1在单相桥式整流电路中，电阻性负载的功率因数又是多少？1？10/11/202225电力电子技术电源供给的有功功率：电源的表观功率（视在功率）：功率因

8、数：（二. 电感性负载 u2过零变负时，id 0 ， VT1和VT4不关断！为便于讨论，假设电路已工作于稳态。 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。与电阻性负载的工作原理基本相同不同之处：10/11/202226电力电子技术二. 电感性负载 u2过零变负时，id 0 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，亦称换流动画 u2负半周时，VT2和VT3承受正向电压， 至t=+ 时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，两管导通。10/11/202227电力电子技术 V

9、T2和VT3导通后，u2通过VT2和（2-12）输出电压平均值：输出电流平均值：晶闸管移相范围为90。晶闸管承受的最大正反向电压均为 。10/11/202228电力电子技术（2-12）输出电压平均值：输出电流平均值：晶闸管移相范围为变压器付边电流中无直流分量。 晶闸管导通角与 无关，均为180 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 角决定，有效值 I2=Id 。id连续10/11/202229电力电子技术变压器付边电流中无直流分量。晶闸管导通角与 无关，均为三. 带反电动势负载时的工作情况 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

10、至|u2|=E，id降至 0 使得晶闸管阻断，此后|u2|E而 ud=E 。10/11/202230电力电子技术三. 带反电动势负载时的工作情况 在|u2 与无反电势时相比，晶闸管提前了电角度停止导电，称为停止导电角。在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。（2-14）10/11/202231电力电子技术 与无反电势时相比，晶闸管提前了电角度停止导 当wtd时，加触发脉冲时，晶闸管承受反向电压，不可能导通。为了使晶闸管可靠导通，要求触发脉冲有足够的宽度，保证当wt=d时刻，晶闸管开始承受正向电压时，触发脉冲仍然存在。这样，相当于触发角被推迟为d。 10/11/202232电力电子技术 当w

11、t 90时，ud亦将是一串正负面积相等的断续的交变波形，Ud亦是零。 如果此时在负载端接一蓄电池或其他直流电源，其极性与整流时的相反，幅值大些，能使晶闸管在 90时继续工作，功率从直流电源反送到交流电网中去，这时电路工作在有源逆变状态。10/11/202235电力电子技术动画 单相桥式全控整流电路，如负载呈电感性，则2.1.3 单相全波可控整流电路 图2-9 单相全波可控整流电路及波形 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动画10/11/202236电力电子技术2.1.3 单相全波可控整流电路 图2-9 单相全波可控2.1.3 单相全波可控整流电路两者的区别 （1）

12、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，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。10/11/202237电力电子技术2.1.3 单相全波可控整流电路两者的区别10/10/20半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同2.1.4 单相桥式半控整流电路 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

13、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。（先不考虑VDR）10/11/202238电力电子技术半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同2.1.4 单假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在u2正半周，触发角a 处给晶闸管VT1加触发脉冲，u2经VT1和VD4向负载供电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VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流带阻感负载的情况:二极管在电压过零时换相10/11/202239电力电子技术假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态u2

14、过零变负时，因电感 在u2负半周触发角a 时刻触发VT3，VT3导通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT3和VD2向负载供电。 u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，ud又为零。晶闸管受触发换相10/11/202240电力电子技术 在u2负半周触发角a 时刻触发VT3，VT3导通 若无续流二极管，则当 a 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。失控失控现象：10/11/202241电力电子技术 若无续流二极管，则当 a 突然增大至18 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