电力电子教案

课题五单相全控及半控相控整流电路基本课题单相全控桥及半控桥相控整流电路目的要求单相全控桥及半控桥带阻性负载、阻感性负载、反电动势负载的波形分析，数值计算。主要内容及重点难点主要内容：全控及半控带阻性负载全控及半控带阻感性负载全控及半控带反电动势负载案例分析教学重点：阻感性负载带续流二极管、反电动势负载教学难点：反电动势负载；单相半控桥带阻感性负载不并续流二极管时发生的失控现象教学方法及教学手段讲述法、多媒体、比较法作业5、6课题五（一）单相全控桥相控整流电路特点：单相全控桥相控整流电路使交流电源正负半周都能输出同方向的直流电压，脉动小，应用比较多。一、电阻性负载(1)工作原理：当变压器二次电压u2为正半周时，两个晶闸管VT1、VT3被触发导通。在u2的负半周，VT2、VT4被触发导通。在交流电源电压u2的正负半周里，VT1、VT3和VT2、VT4两组晶闸管轮流被触发导通，将交流电转变成脉动的直流电，改变α角的大小，负载电压ud、电流id的波形及整流输出直流电压平均值均相应改变。图2-6单相桥式全控整流电路及波形(2)电量计算：，，，I2=I=U/Rd=IT二、大电感负载（不接续流二极管）（1）特点：在0≤α＜90°范围内，虽然Ud波形也会出现负面积，但正面积总是大于负面积。当α>90°时，Ud波形不出现负面积，输出电压为0。(2)电量计算：α：0-90°，，，，三、大电感负载（接续流二极管）（1）特点：扩大移相范围，ud波形不出现负值，输出电流更加平稳。（2）电量计算：，，，，四、反电动势负载：在反电动势负载回路中一般要串联一平波电抗器图2-9反电势负载电路及波形图注意：五、案例分析可逆恒流恒压充电机电路本电路适用于恒流恒压充电和恒流放电，对蓄电池的放电能量进行回收。6.可逆恒流恒压充电机电路其主电路采用全控桥直接由电网供电。当开关Q1合上时，全控桥整流输出给蓄电池充电。Q1合向下时，蓄电池电压与整流输出反极性相接。将同步变压器电源开关Q2倒向右侧，当电源为正半周时，VT1、VT4被触发导通，若蓄电池GB端电压高于电源电压时，便有电流流回电源。电源电压高于GB端电压时，晶闸管自行关断。同理，电源为负半周时，触发VT2、VT3导通，实现逆变回收电能。在逆变时触发移相范围0－90度。电路工作于充电状态时，Q2倒向右侧；工作与逆变状态时，Q2倒向右侧。由于电容C5的移相使电压落后于电源电压（约滞后90度），故其移相范围约为0－90度。触发嗲路的C3充电是由三极管V1控制的，把RP3上取得的给定电压和RP2上取出的反馈信号电压串联比较后，控制V1的基极，使触发脉冲移相。RP3上的给定电压由同步变压器TS经VD7、VD8全波整流后提供。反馈方式的切换由Q3来完成、Q2倒向上侧时，反馈信号电压由电阻分压取得，正比于充电电压，作为恒压充电用。当Q3倒向下侧时，由电流互感器TA取得反馈信号，正比于充电电流，作为恒流充电用。课题五（二）单相半控桥相控整流电路半控桥与全控桥的区别：（1）单相全控桥电路中一对晶闸管换成两个整流二极管，（2）与单相全控桥相比，较为经济，触发装置也相应简单一些。在中小容量的可控整流装置中得到广泛应用。（3）在接电阻性负载时，其工作情况与单相全控桥电路相同，输出电压、电流的波形及元器件参数的计算公式也都一样。图2-11单相半控桥带电感性负载电路及波形一、电感性负载电路（1）工作原理：晶闸管需触发才导通，整流二极管则自然换相导通。（2）波形分析：同单相全控桥电感性加续流二极管负载（3）电量计算：，，，，，二、大电感负载不带续流二极管1．失控现象实际运行中，该电路在接大电感负载的情况下，若突然关断触发脉冲或将α迅速移到180°，在没有接入续流二极管VD时，可能出现一个晶闸管直通，两个整流管交替导通的失控现象。2．续流管的作用:取代晶闸管和桥臂中整流二极管的续流作用。3.失控的解决:在感性负载两端并联续流二极管。三、例题讲解：某电感性负载采用带续流管的单相半控桥电路供电，如图2-11a所示。已知：电感线圈的内阻Rd=5Ω，输入交流电压U2=220V，控制角α=60°。试求晶闸管与续流管的电流平均值及有效值，并选择整流电路中的电力电子器件。解首先求整流输出电压平均值求负载电流平均值流过晶闸管与整流二极管的电流平均值与有效值流过续流二极管的电流平均值与有效值确定晶闸管定额UTn=(2～3)UTM=(2～3)×311V=622～933V取UTn=700V，IT（AV）=20A，选晶闸管型号为KP20-7。同样道理，选整流管及续流管型号为ZP20-7。四、案例分析：恒流充电机电路该电路可供6V、1－12V电池充电。电网电压波动时，电流波动幅值1A左右。恒流充电机电路主电路是单相桥式半控电路，在电阻R1上取出分压作为电流反馈信号加到触发回路，以使电流稳定。控制电压是从电位器RP1取出的给定电压信号与从R1取出的反馈信号合成后，加到V1基极放大，再去控制晶闸管的导通。C1、C2使控制更加稳定。当给定电压一定，电网电压波动时，充电电流在R1两端压降增大或减小，利用反馈环节自行调整。例如电网电压升高时，R1上的压降增大，极性左正右负。其负端通过RP2、VD