第二章晶闸管可控整流电路.ppt

电力电子技术,第二章晶闸管可控整流电路,第二章晶闸管可控整流电路,2.1单相半波可控整流电路2.2单相全波和单相全控桥可控整流电路2.3三相半波可控整流电路2.4三相全控桥式整流电路2.5变压器漏电抗对整流电路的影响,第二章晶闸管可控整流电路,整流电路：能够直接将交流电能转换为直流电能的电路称为整流电路用途：直流电动机的调速，同步电机的励磁，电镀，电焊按照交流电源的相数不同，晶闸管可控整流电路可分为单相，三相和多相整流电路。根据整流电路的结构形式可分为半波，全波和桥式整流整流输出端所接负载的性质对整流电路的输出电压和电流有关，常见有电阻性负载，电感性负载和反电动势负载。晶闸管可控整流装置具有体积小，效率高，容量大，控制方便等优点。,2.1单相半波可控整流电路,1电阻性负载在单相可控整流电路中，定义晶闸管从承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为控制角（或移相角），晶闸管在一个周期内导通的电角度称为导通角。,2.1单相半波可控整流电路,整流电路输出电压平均值为：Ud=0.45U2(1+cos)/2整流电路输出电压有效值为：U=U2sin2/4+(-)/21/2整流输出电流的平均值为：Id=Ud/Rd有效值为：I=U/Rd电流的波形系数为：Kf=I/Id整流电路的功率因数：cos=P/S=sin2/4+(-)/21/2所以：控制角越大，波形系数越大。功率因数越小。,2.1单相半波可控整流电路,例：有一单相半波可控整流电路，Rd=10，直接接到交流220V电源上，在控制角600时，求输出电压的平均值Ud、输出电流的平均值Id和有效值I、并选择晶闸管（考虑2倍裕量）解：Ud=0.45U2(1+cos)/2=0.45220(1+cos600)/2=74.3VU=U2sin2/4+(-)/21/2=220sin1200/4+(-600)/21/2139.5VId=Ud/Rd=74.3/10=7.43AI=U/Rd=139.5/10=13.95A晶闸管承受的最大正反向电压为：UTM=21/2U2=21/2220=311VUDRM=2311=622V取700V电流的有效值为：ITn=1.57IT(AV)2IIT(AV)2I/1.57=213.95/1.57=17.3A取20A,2.1单相半波可控整流电路,2电感性负载当正半周时，t=t1=时触发晶闸管T，u2加到感性负载上，由于电感中的感应电动势的作用，电流id只能从零开始上升，到t=t2时刻达到最大值，随后id开始减小。到t=t3时刻u2过零变负时，id并未下降到零，而在继续减小，此时负载上的电压ud为负。直到，t=t4时刻，电感上的感应电动势与电源电压相等，id下降到零，晶闸管T关断。感性负载上的电压平均值等于负载电阻上的电压平均值。,2.1单相半波可控整流电路,在单相半波可控整流电路中，由于电感的存在，整流输出电压的平均值将减小，特别在大电感时，输出电压平均值接近于零，负载上得不到应有的电压。解决的办法是在负载两端并接续流二极管D。晶闸管和续流二极管承受的最大电压均为21/2U2,2.1单相半波可控整流电路,在单相半波可控整流电路中，由于电感的存在，整流输出电压的平均值将减小，特别在大电感时，输出电压平均值接近于零，负载上得不到应有的电压。解决的办法是在负载两端并接续流二极管D。晶闸管和续流二极管承受的最大电压均为21/2U2,2.1单相半波可控整流电路,设T和D分别为晶闸管和续流二极管在一个周期内的导通角，则晶闸管的电流平均值为：IdT=TId/2=(-)Id/2流过续流二极管的电流平均值为：IdD=DId/2=(+)Id/2流过晶闸管的电流有效值为：IT=(T/2)1/2Id(-)/21/2Id流过续流二极管的电流有效值为：ID=(D/2)1/2Id(+)/21/2Id,2.2单相全波和全控桥可控整流电路,2.2.1单相全波可控整流电路当UaUb的半周，在某一时刻可以触通VT1，输出电压与Uab同向当UaI/J=27.75/6=4.6mm2，选BU-70铜线。3考虑到IT=Id/21/2，则晶闸管的额定电流为:IT(AV)IT/1.57=27.75/21/21.57=12.5A考虑2倍裕量，取30A。晶闸管承受最大电压为：UTm=21/2U2=157V，取400V.选KP30-4的晶闸管。4.S=U2I2=U2I=111*27.75=3.08kVA5.PR=U22/Rd=27.7524=3.08kVA6cos=P/S=sin2/2+(-)/1/21（当00时）,2.2单相全波和全控桥可控整流电路,2大电感负载移相范围为：00900在电流连续的情况下整流输出电压平均值为：Ud=0.9U2cos(00300仍然使各相晶闸管道通1200，保证了电流连续。,2.3.1三相可控整流电路,从上图可知：输出电压平均值为：Ud=1.17U2cos移相范围为00900。因为是大电感负载，电流波形近似于直线，即id=Id.IdT=Id/3，IT=Id/31/2注意：大电感负载时，晶闸管可能承受的最大正反向电压均为61/2U2三相半波可控整流电路带大电感负载时，利用续流二极管解决接近900时，Ud=0的问题。,加接续流二极管的大电感负载的输出电压波形与电阻性负载一样，Ud的计算公式也一样，一周期内晶闸管的导通角为T=1500-,续流二极管的导通角D=3(-300)IdT=(1500-)Id/3600IT=(1500-)/36001/2IdIdD=(-300)Id/1200ID=(-300)/12001/2Id,2.3.2三相全控桥式整流电路,三相全控桥式整流电路是由一组共阴极接法的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的三相半波可控整流电路串联起来组成的。如图所示为=00的波形1.工作原理；设t=0，T5,T6同时导通，电流波形已形成在wt1-wt2期间，A相电压为正最大值，wt1时刻触发T1，T1导通T5承受反压而关断，T1,T6同时导通，电流从A相流出，经T1，负载，T6流回B相，负载上得到A,B线电压uAB。,2.3.2三相全控桥式整流电路,在wt2-wt3期间，A相电压仍为正最大值，C相变为最负在wt2时刻触发T2，T2导通T6承受反压而关断，T1,T2同时导通，负载上得到A,C线电压uAC。在wt3-wt4期间，B相电压变为正最大值，C相仍为最负，在wt3时刻触发T3，T3导通，T1承受反压而关断，T2,T3同时导通，负载上得到B,C线电压uBC。以此类推，在一个周期，负载上得到的输出波形是线电压的正半部分的包络线。,2.3.2三相全控桥式整流电路,当00时，波形会发生变化Ud=2.34U2cos00900Id=Ud/Rd=2.34U2cos/RdIdT=TId/2=Id/3，IT=(T/2)1/2Id=(1/3)1/2Id=0.577IdI2=(2/3)1/2Id=0.816IdUTM=61/2U2=300时的波形如右图：,2.3.2三相全控桥式整流电路,=900时的波形如下图,2.对触发脉冲的要求从原理的分析可知，在全控桥启动或电流断续之后，需要再触发导通时，由于全控桥的六个晶闸管全部处于关断，要使负载中有电流流过，共阳极和共阴极组中必须各有一个晶闸管同时导通，才能实现全控桥的起动。采用的方法：1.宽脉冲触发(脉冲宽度600)2.双窄脉冲,2.3.3带平衡电抗器的双反星型可控整流电路,2.4可控整流电路的换相压降,由于整流变压器有漏抗，晶闸管的换流不能瞬时完成，会出现参与换流的两个晶闸管同时导通的现象，同时导通的时间对应的电角度称为换相重叠角。当t1时刻触发T2时，B相电流不能瞬时上升到Id，A相电流不能瞬时下降到零，电流换相需要时间t=/（换相重叠角所对应的时间）。在重叠角期间，T1、T2同时导通，产生一个虚拟电流iK，故：uB-uA=2L1diK/dt而整流输出电压为：ud=uB-L1diK/dt=uA+L1diK/dt=(uA+uB)/2在期间，直流输出电比uA或uB都小，使输出电压减少了一块阴影面积，降低的电压值为uB-ud=(uB-