第三章晶闸管可控整流电路1.ppt

1、第3章可控硅控制整流电路、本章要点：1.整流电路的基本类型、反相规则、输出电压控制和负载特性的影响。 2、能控制整流电路研究的基本概念、内容和步骤。 3 .负载电路分析，包括单相、三相半波、电桥(全控制、半控制)电阻负载、电阻感应负载、直流电动势。 4 .各种电路负载上的电压、电流、整流元件上的电压、电流、电源变压器电流波形分析。 5 .负载电压平均值、负载电流平均值、有效值、整流元件电压最大值、整流元件电流有效值、电源变压器电流有效值、整流电路功率因数的计算。 6 .根据上述修正结果选择软元件，设定修正电源变压器。 7 .电源变压器有漏电感时的影响。 8 .有源逆变器。 整流电路的整流原理、

2、原理：利用整流管和晶闸管的单相导电开关特性，组成单个电力转换电路，将输入的交流电转换为输出的直流电。 整流电路通常通过整流变压器将电源电压转换为合适的电压幅度，提供负载所需的直流电压和合理的电压调整范围。 整流电路的基本型，整流电路的基本型，整流电路的基本型，其中一组元件是二极管的话是半控制型。 整流电路的基本类型为，相半波整流电路共有整流动作电路，各电路中包含1个开关元件。 条整流工作电路的电源电压有一定的相序，相邻的两个整流工作电路的电源电压相位差都是2/n半波整流电路的电源变压器次级线圈仅流过单向电流，变压器利用率低，而且有些电路存在直流磁力，引起铁心的直流磁化。 相(单相时n取2 )桥

3、整流电路有(n-1 )条整流动作电路，各电路中包含2个开关元件。 各整流动作电路的电源电压有一定的相序，相邻的2个整流动作电路的电源电压相位差都是2/n(n-1 )。 整流电路的反相规则、对电源系统电压的要求整流电路在工作中，必须按照电源电压的变化规则周期性地切换整流工作电路。 为了在稳定的工作状态下平衡地工作，尽可能减小输出电压电流波形的变化，要求电源系统对称，并且电压变动在一定范围内。 2在自然转相和不能控制自然转相点的整流电路中，整流管按照电源电压的变化规律进行自然转相，自然转相的定时称为自然转相点。 同一配线组中，除导通的一相元件以外的其他相元件应受到反方向的电压。 在共阴极组接合法的

4、半波不可控整流电路中，高通电路即相电压最高的一相元件始终导通。 因此，自然反相点位于相邻的两相工作电路的电源电压波形的正半周交点，输出电压波形是电源电压波形的正半周包络线。 在共阳极接合法的半波不能控制整流电路中，低通电路、即相电压最低的一相元件始终导通。 因此，自然反相点位于相邻的两相动作电路的电源电压波形的负半周交点，输出电压波形是电源电压波形的负半周包络线。 整流电路的输出电压控制用电角表示从自然反转点到晶闸管栅极触发脉冲的上升为止的时间间隔，称为控制角。 在对自然转相点给予触发时的控制角=0，如果变更，则可以改变输出电压波形和平均值。 第二控制角的有效变化范围被称为相移范围，该相移范围

5、取决于整流器电路的类型和负载的性质。 3 .晶闸管在一个电源周期内的导通时间用电角表示，被称为导通角，应注意在可控整流电路的分析中，其移相范围、导通角和控制角的关系。 4 .这是通过改变控制角来调整输出电压的相位控制。 5 .触发脉冲和主电路电压在频率和相位上需要相互协调的合作关系，被称为同步。 负载特性的影响、电阻负载特性：电压、电流的波形形状相同。2电感性负载(主要指电感和电阻串联的电路)的特点：负载电流不能突变，波形分为连续和不连续两种情况。 3 .电容性负载(整流输出接大容量滤波)的特征：因为电容电压也不能急剧变化，晶闸管启动后，电容电压为零，相当于短路，所以晶闸管中流过大的充电电流。

6、 电流波形呈尖峰状。 因此，为了避免晶闸管以过大的电流上升率被破坏，不优选在整流输出端直接连接大的电容。 4 .反电位负载(整流输出对蓄电池充电或直流电动机，即负载有反电位)的特征：只有在输出电压大于反电动势时才有电流流过，电流波形也呈现大的脉动。 分析整流电路的假设条件，假定开关元件的开关特性为理想的开关特性(饱和电压降零，漏电流零，开关时间零) 2电源变压器为理想变压器(内阻零，漏电阻零)3.电源为理想电动势(内阻零)，在实际电路中对于不符合预期理想条件的影响，可以进一步根据实际特性进行修正。 主要研究内容和步骤(重要)是基于开关元件的理想开关特性和负载特性分析电路的工作过程。 2输出电压

7、ud、各晶闸管端子电压uVT、负载电流id、通过各晶闸管的电流iVT、变压器二次i2、一次电流i1等，从电路的动作过程中得到的波形分析。 3 .基于波形分析确定一系列电量之间的基本数量关系并对电路进行定量分析。 在修改整流电路时，数量关系是选择变压器和开关元件的依据。 单相半波电路r的负载在整个电路中只有1个等效动作电路、2个动作状态。 整流变压器的二次电压是单相半波电路r负载，定量修正：角的有效移相范围为0，导通角为=-。 单相半波电路r负载、定量修正运算：晶闸管可接受的最大电压为单相半波电路RL负载，整个电路只有1个等效动作电路，2个动作状态，3个阶段。 单相半波电路RL的负载，定量修正运

8、算： U=U2，t1=代入式(1-66 )，三者之间的关系得到有效移相范围的最大电压，单相半波电路是大的电感负载，整个电路只有一个等效动作电路，两个动作状态。 在电源电压的正的半周，负载电流是从晶闸管导通而供给的电源电压为负的半周，回流二极管d维持负载电流，因此负载电流是连续平滑的直流电流。 对于大感应负载，负载电流波形是与横轴平行的直线。 单相半波电路大感应负载，定量修正计算： Ud与r负载时相同，Id=Ud/R平均值有效值，单相半波整流电路的特点，1 )优点：线路简单，调整方便2 )缺点： (1)输出电压脉动大，负载电流脉动大(电阻性负载时)。 (2)整流变压器的次级线圈中存在直流电流成分

9、，铁心被磁化，变压器容量不能充分利用。 如果不使用变压器，交流电路中会流过直流电流，栅极波形会变形，引起多馀的损失。 3 )应用：单相半波控制整流电路仅适用于小容量、波形要求不高的情况。单相桥电路r的负载在整个电路中仅具有2个等效动作电路、3个动作状态。 整流变压器的二次电压定量修正单相桥电路r负载、定量修正运算、单相桥电路r负载、有效移相范围晶闸管能够接受的最大电压，单相桥电路RL负载、电路整体上有2个等效动作电路，电流断续时有3个动作状态，电流连续时有2个动作状态、在单相桥电路RL的负载、定量校正运算(电流断续)式(1-66 )中，t1=、U=U2的导通角和控制角的关系导通角将从(3-12

10、 )式可以用晶闸管接受的最大电压作为有效移相范围，单相桥电路必须条件2。 Ud满足式(3-46 )的id=id=ud/ri2=id，单相桥接器与半波电路的比较、的移相范围相等，全部为0180。 输出电压平均值Ud是半波整流电路的倍数，在相同的负载功率下，流过晶闸管的平均电流减少一半，功率因数加倍。 单相全控桥整流电路输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次中电流为两个大反向半波，无直流磁化问题，变压器利用率高。 对于大电感负载，当接近/2时，输出电压的平均值接近零，负载上的电压过小。 另外，因为不存在理想的大电感负载，所以实际的电流波形不是一条直线，在此之前电流被切断。 电感量越小，电流开始中断

11、的值越小。 单相半桥整流电路、电阻负载时、输出整流电压与全桥相同，但晶闸管上的电压波形不同。 对于RL负载，电路和波形如右图所示。 单相半桥的自然续流现象在u2的正半周、控制角为正时触发可控硅VT1，则VT1和VD4接受正向电压而导通。 当u2下降到零开始变为负时，在电感的作用下VT1持续导通，产生感应电位。 但是，此时VD3接受正向电压的正偏压导通，但VD4被反偏压切断，负载电流id经由VD3、VT1流过。 由于此时整流桥的输出电压由于VT1和VD3的正向电压降接近零，所以整流输出电压ud不进行负半周的现象称为自然续流。 u2的负半周可能与正半周相似，控制角度经由时刻触发VT2、VT2、VD

12、3导通，u2过零定时经由VD4、VT2而自然地继续流通。 当失控现象和回流二极管的控制角急剧增大到180度或丢失触发脉冲时，一个晶闸管持续导通，两个二极管依次导通，ud成为正弦半波，即半周期ud成为正弦，另一个半周期ud成为零为了防止失控的发生，必须消除自然的续流现象。 需要追加续流二极管，提供通路。 存在续流二极管VDR时，续流过程以VDR完成，晶闸管断开，避免了一个晶闸管持续导通失控的现象。 此外，续流期间中的导电电路只有一个管电压降，有利于降低损耗。 值得注意的是，实现该功能的条件是VDR的导通电压低于自然环流电路开关元件的导通电压之和，否则无法消除自然环流现象，导通的晶闸管截止。 单相

13、半控桥RL负载将三个等效工作电路(两个整流电路、一个回流电路)电路工作分为电流断续和电流连续两种情况，电流断续时有四种工作状态，电流连续时有三种工作状态。 电路和波形如右图所示。 动作过程如下：将单相半桥RL的负载、定量修正运算：电流断续时t1=、U=U2代入式(1-66 )的整流级(t )得到的电流式，将t1=、I0=id代入式(1)，定量修正运算：电流连续时t1=、U=U2、I0=I01代入式(1) 根据将t1=、I02=id、I0=I02代入式的三相控制整流电路的分析，对于三相对称电源系统来说，单相控制整流电路是非对称负载，会影响电源三相负载的平衡和系统的对称性。 负载容量大时，通常采用

14、三相或多相电源整流电路。三相或多相电源控制整流电路是三相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小，控制响应快，常常得到广泛应用。 三相控制整流器电路的功率变压器提供采用d、y或y、d接线方案的一条3及3的倍频电流路径。 在能够进行三相半波控制的整流电路中，为了得到整流电源的中性点，需要将次级绕组连接成星形，因此通常采用d、y接线方式。 三相半波整流r负载的3个等效工作电路交替工作，在共阴极接合法中，自然转相点为t=/6处(之前假设a相的初始相位为0 )，每个自然转相点有2/3不同，因此每个晶闸管的触发脉冲也有2/3不同。 有效移相范围0/6时电流断续。 电流连续时的电路有3种工作状态，电流断续

15、时的电路有4种工作状态。 电流连续时的动作如下：三相半波整流r负载、电路图及电流连续时的波形图、三相半波整流r负载、电流连续(6)时的定量修正计算： id=ud/R晶闸管能够接受的最大电压为导通角=2/3、三相半波整流r负载注意：三个晶闸管全部截止时，晶闸管、三相半波整流r负载、电流断续时(/6 )的定量修正计算： id=ud/R晶闸管上的最大电压为导通角=(5/6)、三相半波整流RL负载、三个等效工作电路交替工作，相对于共阴极接合法，自然转相点有效移相范围05/6分为电流连续和电流断续两种电流连续时的电路有3种工作状态，电流断续时的电路有4种工作状态。 电流连续时的动作过程，在三相半波整流R

16、L负载、电路图及电流连续时的波形图中=/3，将三相半波整流RL负载电流连续(2)时的定量修正： t1=(/6 )、id=I0、U=U2代入式(1-67 )时，将t=(5/6)、id=I0代入式。 注意：三个晶闸管全部断开时，施加在晶闸管上的电压为相电压。 此时的导通角为2/3。三相半波整流RL负载、电流断续(/2 )时的定量修正： t1=(/6 )、U=U2代入式(1-66 )为导通角时，成为t=(/6 )时id的一次电流，晶闸管能够接受的最大电压满足导通角2/3、三相半波整流RL负载、LR且为2时的二次绕组电容可以分别表示为变压器电容为式中、Ud0、Id0、Pd0分别为=0时的负载，带三相半波整流RL负载、回流二极管时：/6时回流二极管不工作，电路工作过程与没有回流二极管时完全相同。 /6时，续流二极管动作，在每个电源周期，续流二极管的导通角为VDR=3(/6 )。 由于输出电压ud的波形与纯电阻负载时相同，所以ud的校正运算也相同。 由于在续流二极管工作时晶闸管截止，因此晶闸管的导通角为VT=(5/6)。 回流二极管接受的最大电压为三相桥式全控制整流电路，主电路由6个栅极管组成，分为2组，共阴