单相桥式可控整流电路.ppt

1、项目三 电力机车主电路分析、测试,【能力目标】 能够用示波器观测电力机车主电路各观测点的波形，并进行波形分析。 能够对单相桥式整流电路进行分析与调试。 能够对单相桥式整流电路中的晶闸管进行选型和使用。 能够对单相桥式整流电路进行简单计算和设计。 【知识目标】 掌握单相桥式整流电路的工作原理。 理解单相桥式整流电路中各个器件上的电压波形及流过器件的电流波形。,任务一 单相桥式可控整流电路,一、单相桥式可控整流电路 1.带电阻负载的工作情况 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

2、受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。, ),数量关系 1)输出直流电压平均值Ud及有效值U（ 角的移相范围为0180。）,任务一 单相桥式可控整流电路,2) 输出直流电流平均值Id,3) 晶闸管电流平均值IdT和有效值IT,任务一 单相桥式可控整流电路,5) 功率因数,4)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：,不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量 S=U2I2。,2.电感性负载（不接续流二极管） 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。,图2 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形,任务一 单相桥式可控整流电路,u2过零变负时，由于电感的作用晶

3、闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断。 至t=+ 时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通。 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，此过程称换相或换流。,任务一 单相桥式可控整流电路,数量关系,晶闸管移相范围为90。,晶闸管承受的最大正反向电压均为 。,晶闸管导通角与 无关，均为180。电流的平均值和有效值：,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。,3.电感性负载（接续流二极管）见图3 为了扩大移

4、相范围，使波形不出现负值且输出电流更加平稳，可在负载两端并接续流二极管，如图4-7 电路所示。 接续流管后，的移相范围可扩大到0。在这区间内变化，只要电感量足够大，输出电流id就可保持连续且平稳。 在电源电压u2过零变负时，续流管承受正向电压而导通，晶闸管承受反向电压被关断。这样ud波形与电阻性负载相同，如图4-7b所示。负载电流id是由晶闸管VT1和VT 3、VT2和VT、续流管VD相继轮流导通而形成的。uT波形与电阻负载时相同。,任务一 单相桥式可控整流电路,图3 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形 （接续流管）,返回,接入VD：扩大移相范围，不让ud出现负面积。 移相范围：0 180 u

5、d波形与电阻性负载相同 Id由VT1和VT3，VT2和VT4，以及VD轮流导通形成。 uT波形与电阻负载时相同。,4. 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。,图4 单相桥式全控整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形,任务一 单相桥式可控整流电路,电流断续,导通之后， ud=u2，,直至|u2|=E，id即降至0,使得晶闸管关断，此后ud=E 。,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，,在 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。,为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通

6、的时间。电感量足够大时，电流波形近似一直线。,任务一 单相桥式可控整流电路,电流连续,有负面积,由于电感存在Ud波形出现负面积，使Ud下降。 可调范围： 0 90,任务一 单相桥式可控整流电路,接入VD：扩大移相范围，不让ud出现负面积。 移相范围：0 180 ud波形与电阻性负载相同 Id由VT1和VT4，V2和VT3，以及VD轮流导通形成。,图6 单相桥式全控整流电路， 有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管,任务一 单相桥式可控整流电路,二、 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个晶闸管可以用二极管代替

7、，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）。 半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。,图7 单相桥式半控整流电路， 无续流二极管，阻感负载时 的电路及波形,任务一 单相桥式可控整流电路,单相半控桥带阻感负载不接续流二极管的情况 *假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在u2正半周，触发角处给晶闸管VT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。但因点电位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD3，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD3续流。 在u2负半周触发角时刻触发VT2，VT2导

8、通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT2和VD3向负载供电。u2过零变正时，VD4导通，VD3关断。VT2和VD4续流，ud又为零。,图8 单相桥式半控整流电路， 无续流二极管，阻感负载时 的电路及波形,续流二极管的作用 若无续流二极管，则当突然增大至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。（见图9） 有续流二极管VDR时，续流过程由VDR完成，晶闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。同时，续流期间导电回路中只有一个管压降，有利于降低损耗。,任务一 单相桥式可控整流电路,图9 单相半控桥电感性负载不接续流二极管的情况分析,返回,图10 单相半控桥电感性负载接续流二极管的情况分析,单相半控桥带阻感负载接续流二极管的情况 *假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态在u2正半周，触发角处给晶闸管VT1加触发脉冲，u2经VT1和VD4向负载供电。ud=u2。续流管VDR承受反压截止。 u2过零变负时，因电感作用使续流管VDR承受正压而导通，负载电流id经感性负载、VDR构成通路，电感释放能量，VT1因u2过零恢