单相半波可控整流电路ppt.ppt

2-1,第2章单相可控整流电路引言,整流电路的分类：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种。按电路结构可分为桥式电路和零式电路。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。,整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。,2-2,2.1单相半波可控整流电路,单相半波可控整流电路(singlephasehalfwavecontrolledrectifier)1）带电阻负载的工作情况实际生活和生产中，电灯、电炉以及电焊、电解设备等都属于阻性负载，阻性负载的特点是：负载两端的电压和电流波形相同、相位相同，电阻负载只消耗电能，而不能储存和释放电能。,2-3,单相半波可控电阻负载整流电路图,2-4,2)工作原理,（1）图中，变压器t起变换电压和隔离的作用，其一次和二次电压瞬时值分别用u1和u2表示，有效值分别有u1和u2表示，u1和u2是工频50hz交流电，其中u2的大小根据负载（以rd表示）需要的直流输出电压平均值ud确定,2-5,(2)在晶闸管vt处于断态时，电路中无电流，负载电阻两端电压为零，u2全部施加于vt两端。如在u2正半周vt承受正向阳极电压期间的wt1时刻给vt门极加触发脉冲，如图所示，则vt开通。忽略晶闸管通态电压，直流输出电压瞬时值ud与u2相等。,2-6,考虑到电阻负载时，电压和电流成正比、两者波形相同的特点，至t=即u2降为零时，电路中电流也降至零，晶闸管vt自然关断，之后电压、电流均为零。在电源电压负半周时，vt承受反压而阻断，直至下一个周期，再加上触发脉冲时，晶闸管再重新导通。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。,2-7,2.1单相半波可控整流电路,vt的a移相范围为180通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。,首先，引入两个重要的基本概念：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,也称触发角或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度，用表示。,基本概念,2-8,基本数量关系1、=-2、ud=0.45u2(1+cos)/2=udo(1+cos)/23、id=ud/rd4、i=u/rd5、idvt=id=ud/rd6、ivt=i2=i=u/rd7、p=ui8、s=u2i2=u2i9、cos=p/s=ui/u2i=u/u2,2-9,例、单相半波可控整流电路，阻性负载，变压器二次电压u2=110v,要求输出平均电压为45v，最大输出平均电流为10a，计算控制角，功率因数cos以及rd、u、i2、ivt、idvt，考虑2倍的安全裕量，选择晶闸管型号。解：（1）计算控制角ud=0.45u2(1+cos)/2=45vcos=2ud/0.45u2-1=0.818,=35,2-10,（2）计算负载电阻rd已知d=45v,id=10a,得rd=ud/id4.5（3）计算整流输出电压有效值u（4）计算变压器二次电流有效值i2,2-11,（5）计算流过晶闸管的电流平均值和有效值ivt、idvtidvt=id=10aivt=i2=i=16.9a（6）计算功率因数coscos=p/s=ui/u2i=u/u2=76v/110v=0.69,2-12,（7）选择晶闸管考虑倍安全裕量，晶闸管电压额定为un=2110v=311v晶闸管的额定电流为可选型号为kp30-4的晶闸管（额定电流30a、额定电压400v).,2-13,2.1单相半波可控整流电路,带阻感负载的工作情况,生产实践中，更常见的负载是既有电阻也有电感，当负载中感抗与电阻相比不可忽略时即为阻感负载。阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势，它的极性是阻止电流变化，当电流增加时，它的极性是阻止电流减小。,2-14,阻感负载工作波形,2-15,工作过程（1）在0t1期间，晶闸管已承受正向电压，但因晶闸管的门极没有施加触发脉冲电压，晶闸管处于阻断状态，id=0,ud=0,ut=u2。在t1时刻对晶闸管门极施加触发脉冲电压ug,晶闸管立即导通。（2）在t1t2期间,电流id由0逐渐上升,电感两端电压ul为正值,其作用是阻止电流的增长.此时电源u2向外输出能量,一部分在电阻上产生热能消耗掉,另一部分在电感上产生磁能储存.到t=t2时,id上升到最大值,ul=0,ud=u2。,2-16,（3）在t2t3期间，电流id由最大值逐渐下降，电感两端电压ul为负值，其作用是阻止电流下降，使id下降速度变慢，在此期间l将储存的能量放出。（4）在t2期间，电源u2仍为正，而电感电压ul为负，这说明在次此期间，电源u2和电感l同时输出能量，全部被电阻消耗掉。（5）在t以后，虽然u2过零变负，但电感电压ul仍使晶闸管承受正压而继续导通，这说明电感l放出能量，一部分反馈回电网，一部分消耗在电阻上。,2-17,（6）直到t3时，id=0，晶闸管关断，电感l将电流id增长过程中储存的能量释放出来，以后晶闸管受反压，仍处于阻断状态。（7）在t4时刻再次对晶闸管门极施加触发电压ug，其过程与上述完全相同。,2-18,2.1单相半波可控整流电路,对单相半波电路的分析可基于上述方法进行：当vt处于断态时，相当于电路在vt处断开，id=0。当vt处于通态时，相当于vt短路。,图2-3单相半波可控整流电路的分段线性等效电路a)vt处于关断状态b)vt处于导通状态,电力电子电路的一种基本分析方法通过器件的理想化，将电路简化为分段线性电路。器件的每种状态对应于一种线性电路拓扑。,2-19,2.1单相半波可控整流电路,当vt处于通态时，如下方程成立：,b)vt处于导通状态,（2-2）,（2-4）,初始条件：t=a，id=0。求解式（2-2）并将初始条件代入可得,当t=+a时，id=0，代入式（2-3）并整理得,2-20,2.1单相半波可控整流电路,续流二极管,与没有续流管时的情况相比，在u2正半周时两者工作情况相同。当u2过零变负时，vdr导通，ud为零，vt承受反压关断。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。,2-21,并联续流二极管电路图,2-22,并联续流二极管波形图,2-23,数