可控硅整流电路.doc

由上式可见,负载电阻Rd上的直流电压是控制角的函数,所以改变的大小就可以控制直流电压Ud的数值,这就是可控整流意义之所在.流过Rd的直流电流Id:.&可控硅整流电路 一、单相半波可控整流电路1、工作原理电路和波形如图1所示，设u2=U2sin。正半周：0tt1,ug=0,T正向阻断，id=0,uT=u2,ud=0t=t时,加入ug脉冲，T导通，忽略其正向压降，uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。负半周：t2当u2自然过零时，T自行关断而处于反向阻断状态，ut=0,ud=0,id=0。从0到t1的电度角为，叫控制角。从t1到的电度角为，叫导通角，显然+=。当=0，=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当=180度，=0度时，可控硅全关断，输出电压为零。图1、单相半波可控整流2、各电量关系ud波形为非正弦波，其平均值（直流电压）：ud=(1/2)u2sintd(t)=(0.45u2)1+cos)/2-式1由上式可见，负载电阻Rd上的直流电压是控制角的函数，所以改变的大小就可以控制直流电压Ud的数值，这就是可控整流意义之所在。流过Rd的直流电流Id：Id=(Ud/Rd)=0.45(u2/Rd)(1+cos)/2-式2Ud的有效值（均方根值）：-式3流过Rd的电流有效值：I=U/Rd=(U2/Rd)-式4由于电源提供的有功功率P=UI，电源视在功率S=U2I（U2是电源电压有效值），所以功率因数：cos=P/S=-式5由上式可见，功率因数cos也是的函数，当=0时，cos=0.707。显然，对于电阻性负载，单相半波可控整流的功率因数也不会是1。比值Ud/U、I/Id和cos随的变化数值，见表一，它们相应的关系曲线，如图2所示表一 Ud/U、I/Id和cos的关系0306090120150180Ud/UI/Idcos0.451.570.7070.421.660.6980.3381.880.6350.2252.220.5080.1132.870.3020.033.990.120-0图2、单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系由于可控硅T与Rd是串联的，所以，流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值，也就是流过可控硅T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值，即I/Id=It/IdT。二、单相桥式半控整流电路电路与波形如图3所示图3、单相桥式半控整流t1时刻加入ug1，T1导通，电流通路如图实线所示。uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。u2过零时，T1自行关断。负半周：t2时刻加入ug2，T2导通，电流通路如图虚线所示，uT2=0，ud=-u2,ut1=u2。u2过零时T2自行关断。2、各电量关系由图3可见，ud波形为非正弦波，其幅值为半波整流的两倍，所以Rd上的直流电压Ud:Ud=0.9U2(1+cos)/2-式6直流电流Id:Id=Ud/Rd=0.9(u2/Rd)(1+cos)/2-式7电压有效值U：-式8电流有效值I：-式9功率因数cos:cos=-式10比值Ud/U,I/Id和cos随的变化数值见表二，相应关系曲线见图4表二、 Ud/U、I/Id、cos与的关系表0306090120150180Ud/UI/Idcos 0.91.11210.841.1790.9850.6761.3350.8960.451.5750.7170.2261.970.4260.062.8350.1690-0图4、单相全波和桥式电路电压、电流及功率因数与控制角的关系把单相全波整流单相半波整流进行比较可知：（1）当相同时，全波的输出直流电压比半波的大一倍。（2）在和Id相同时，全波的电流有效值比半波的减小倍。（3）相同时，全波的功率因数比半波的提高了倍。三、整流电路波形分析1、单相半波可控整流（1）电阻性负载（见图1）1）电阻性负载，id波形与ud波形相似，因为可控硅T与负载电阻Rd串联，所以id=id。2）可控硅T承受的正向电压随控制角而变化，但它承受的反向电压总是负半波电压，负半波电压的最大值为U2。3）线路简单，多用在要求不高的电阻负载的场合。（2）感性负载（不带续流二极管，见图5）：1）电机电器的电磁线圈、带电感滤波的电阻负载等均属于电感性负载。2）电感具有障碍电流变化的作用可控硅T导通时，其压降uT=0，但电流id只能从零开始上升。id增加和减少时线圈Ld两端的感应电动势eL的极性变化如图示。图5、电感性负载无续流二极管3）当电源电压u2下降及u20时，只要释放磁场能量可以维持id继续流通，可控硅T仍然牌导通状态，此时ud=u2。当u20时，虽然ud出现负值，但电流id的方向不变。4）当电流id减小到小于维持电流IH时，可控硅T自行关断，id=0,UT=u2，可控硅承受反压。5）负载电压平均值：其中电感Ld两端电压的平均值为零。6）电感Ld的存在使负载电压ud出现负值，Ld越大，ud负值越大，负载上直流电压Ud就越小，Id=Ud/Rd也越小，所以如果不采取措施，可控硅的输出就达不到应有的电压和电流。（3）感性负载（带续流二极管，见图6）：1）在负载上并联一只续流二极管D，可使Ud提高到和电阻性负载时一样，2）在电源电压u20时，D的作用有点：把电源负电压u2引到可控硅T两端，使T关断，uT=u2；给电感电流续流，形成iD；把负载短路，ud=0,避免ud出现负值，使负载上直流输出电压ud提高。3）负载电流为何控硅电流iT和二极管的续流iD之和，即id=iT+iD。当LdR时，iD下降很慢使id近似为一条水平线，所以流过T和D的电注平均值与有效值分别为：平均值：IdT=（/360）IdIdD=(360-)/360Id有效值：IT=根号下（/360）IdID=根号下(360-)/360Id4)可控硅T开始导通后，