《新能源变换技术》课件-项目三 整流电路

新能源变换技术

1.单相半波可控整流电路电感性负载工作原理单相半波可控整流电路电感性负载工作原理感性负载具有储能特性，感性负载会抑制电流发生变化。电感线圈是储能元件id越大，线圈储存的磁场能量也越大。id减小，电感线圈就要将所储存的磁场能量释放出来，维持原有的电流方向和电流大小。一、掌控感性负载的特点能量的存放是不能突变的当流过电感线圈的电流增大时，Ld两端就要产生感应电动势，其方向应阻止id的增大。一、掌控感性负载的特点反之，id要减小时，Ld两端感应的电动势方向应阻碍的id减小。

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。二、单相半波可控整流电感性负载电路在0～ωt1期间晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。在ωt1时刻门极加上触发信号，晶闸管被触发导通，电源电压u2施加在负载上，输出电压ud=u2。二、单相半波可控整流电感性负载电路在0～ωt1期间晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。在ωt1时刻由于电感的存在，在ud的作用下，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。二、单相半波可控整流电感性负载电路在π时刻交流电压过零，由于电感的存在，流过晶闸管的阳极电流仍大于零，晶闸管会继续导通。2π＋α时刻晶闸管再次被触发导通，如此循环。二、单相半波可控整流电感性负载电路在π时刻电感储存能量一部分变成电阻的热能，另一部分送回电网，全部释放完后，晶闸管在电源电压u2的反压作用下而截止。2π＋α时刻晶闸管再次被触发导通，如此循环。2.不接续流二极管时-分析结论①由于电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，使负载电压波形出现部分负值，结果使输出电压平均值Ud减小。二、单相半波可控整流电感性负载电路2.不接续流二极管时-分析结论②电感越大，维持导电时间越长，输出电压负值部分占的比例愈大，Ud减少愈多。二、单相半波可控整流电感性负载电路③当电感Ld非常大时，对于不同的控制角α，导通角θ将接近2π-2𝛼，这时负载上得到的电压波形正负面积接近相等，平均电压Ud≈0。注意实际的单相半波可控整流电路在带有电感性负载时，都在负载两端并联有续流二极管二、单相半波可控整流电感性负载电路3.接续流二极管时-电路结构在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容为了使电源电压过零变负时能及时地关断晶闸管，使ud波形不出现负值，又能给电感线圈Ld提供续流的旁路，可以在整流输出端并联二极管。续流二极管。作用：使负载不出现负电压。二、单相半波可控整流电感性负载电路二、单相半波可控整流电感性负载电路在电源电压正半周（0～π区间）晶闸管承受正向电压，触发脉冲在时刻触发晶闸管导通，负载上有输出电压和电流。在电源电压负半波（π～2π区间）电感的感应电压使续流二极管VD承受正向电压导通续流，此时电源电压u2＜0，u2通过续流二极管使晶闸管承受反向电压而关断二、单相半波可控整流电感性负载电路在电源电压正半周（0～π区间）在此期间续流二极管VD承受反向电压而关断。在电源电压负半波（π～2π区间）负载两端的输出电压仅为续流二极管的管压降。②负载电流波形连续且近似为一条直线，如果电感无穷大，则负载电流为一直线。①电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，作用是提高输出电压。③流过晶闸管和续流二极管的电流波形是矩形波。3.接续流二极管时-分析结论二、单相半波可控整流电感性负载电路电感性性负载电路特性总结1.控制角的移相范围为0°-180°。2.电路简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。3.分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。实际上很少应用此种电路。新能源变换技术

2.单相桥式全控整流电路结构及电阻负载工作原理单相半波可控整流电路的优点结构简单单相半波可控整流电路电感性负载工作原理输出电压调整较为方便单相半波可控整流电路的缺点周期内输出电压脉动大，电阻性负载电流脉动大。对晶闸管选择要求较高，导线截面、变压器和电源的容量较大。脉冲出发电路简单适合一定的适用场合若不用电源变压器，会引起电网额外的损耗、波形畸变等。采用单向桥式可控整流电路更佳电路结构该电路主要包括整流变压器、4个晶闸管和负载组成。一、单相桥式全控整流电路结构一、单相桥式全控整流电路结构电路结构那么两者之间晶闸管如何导通呢？另一组桥臂一组桥臂电阻性负载阳极电位高vt1和vt2共阴极连接vt3和vt4共阳极连接阳极电位低控制角𝛼=30°时，输出电压和电流分析即a端为正，b端为负，VS1和VS4承受正向阳极电压；二、单相半波可控整流电路电感性负载工作原理假如在控制角α=30°（ωt1时刻）给VS1和VS4同时加脉冲，VS1和VS4导通。单相半波整流电路的工作原理VS1和VS4导通时输出电压和电流VS2和VS3导通时输出电压和电流二、单相半波可控整流电感性负载电路在0～ωt1期间电源电压u2处于正半周，触发脉冲尚未加入，VS1～VS4都处于截止状态。在ωt1～ωt2期间晶闸管VS1导通，忽略管子的管压降，晶闸管两端电压为0。二、单相半波可控整流电感性负载电路在0～ωt1期间在ωt1～ωt2期间晶闸管VS1导通，忽略管子的管压降，晶闸管两端电压为0。假设所有管子的漏电阻相等，则晶闸管VS1承受电源电压的一半，即u2/2。二、单相半波可控整流电感性负载电路在ωt3～ωt4期间晶闸管VS2被触发导通后，VS1承受全部电源电压u2。VS1～VS4都处于截止状态，晶闸管VS1承受电源电压的一半，即u2/2。在ωt2～ωt3期间三、电阻性负载电路特性总结1.两组晶闸管（VS1、VS4和VS2、VS3）在相位上互差180°轮流导通，将交流电转变成脉动的直流电。2.晶闸管的移相范围为0°～180°，导通角θT为π-α。3.晶闸管承受的最大反向电压为。4.晶闸管承受的最大正向电压为。习题与思考课后习题在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容假如有一直流电阻性负载采用单相桥式可控整流电路供电，当控制角为60°时，请分析工作原理，并画出电路整流电路的输出电压波形、晶闸管上电压的波形。

单向桥式全控整流电路电感性负载电路的结构和工作原理单向桥式全控整流电路电感性负载电路的结构和工作原理电感性负载的特性励磁绕组串接平波电抗器电阻rd电感ld旧知回顾-电感性负载特性电流id增大时Ld两端感应电动势方向电流id减小时Ld两端感应电动势方向单相桥式全控整流电路大电感负载电路假设电路电感很大（ωLd≥10Rd），输出电流连续，波形近似为一条平直的直线，电路处于稳态。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理α=30°时电压波形改变控制角α的大小即可改变输出电压波形，假如控制角α=30°时，负载两端电压ud和晶闸管VS1两端电压uT1波形。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理电源电压u2正半周在α=30°（ωt1）时刻，触发电路给VS1和VS4加触发脉冲，VS1、VS4导通，忽略管子的管压降，负载两端电压ud与电源电压u2正半周波形相同。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理VS1、VS4承受正向电压导通VS2、VS3承受反向电压截止电源电压u2过零变负在电感Ld作用下，负载电流方向不变且大于晶闸管VS1和VS4的维持电流，负载两端电压ud出现负值，将电感Ld中的能量返送回电源。电源电压u2负半周触发电路给VS2和VS3加触发脉冲，VS2、VS3导通，VS1和VS4因承受反向电压而关断，负载电流从VS1和VS4换流到VS2和VS3。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理电源电压u2过零变正在电感Ld作用下，晶闸管VS2和VS3继续导通，将电感Ld中的能量返送回电源，直到晶闸管VS1和VS4再次被触发导通。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理α=30°时电压波形在单相桥式全控整流电路大电感负载电路中，每只晶闸管导通180°，因此，在一个周期内晶闸管VS1两端电压波形分为两部分。二、晶闸管两端电压分析α=30°时电压波形当晶闸管VS1导通时，忽略管压降，晶闸管两端电压为0；当晶闸管VS1处于截止状态时，VS2导通，VS1承受电源电压u2。二、晶闸管两端电压分析分析结论（1）在0≤α＜90°时，正面积总是大于负面积。（2）α=90°时，理想情况下，负载两端电压ud波形正负面积接近相等，输出电压平均值为0。（3）α＞90°时，无论如何调节控制角α，负载两端电压ud波形正负面积都接近相等，且波形断续，输出电压平均值均为0。（4）移相范围是0°～90°。

单相桥式全控整流电路电感性负载接续流二极管工作原理单相桥式全控整流电感性负载接续流二级管工作原理课前思考在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容在此处添加您的文本内容单相桥式全控整流电感性负载在不接续流二极管时，有效移相范围是0°～90°，移相范围较小，为了扩大移相范围，应该如何做？电路结构图在单相桥式全控整流电路大电感负载电路的基础上，负载两端并联续流二极管。一、单相桥式全控整流电感性负载接续流二级管工作原理α=60°时电压波形改变控制角α的大小即可改变输出电压的波形，如图为控制角α=60°时负载两端电压ud和晶闸管VS1两端电压uT1波形。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理电源电压u2正半周在α=60°（ωt1）时刻触发VS1和VS4导通，负载两端电压ud与电源电压u2正半周波形相同，电流方向与没接续流二极管时相同。忽略管子的管压降，晶闸管两端电压为0。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理电源电压u2过零变负ωt2时刻续流二极管VD——导通晶闸管VS1和VS4——关断负载两端电压ud为0负载电流不再流回电源，而是经过续流二极管VD进行续流。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理电源电压u2负半周ωt3时刻VS2和VS3——导通续流二极管VD——关断负载两端电压ud=-u2晶闸管VS1承受电压等于电源电压。一、单向桥式全控整流电路电感性负载电路和工作原理分析结论相比于相比于单相桥式全控整流电感性负载在不接续流二极管时，移相范围从0°～90°变为0°～180°，扩大了移相范围，提高了输出电压值。

3.三相半波可控整流电路电阻性负载工作原理三相半波可控整流电路电阻性负载工作原理三相半波整流电路——任务描述当整流负载容量较大，要求直流电压脉动较小，对控制的快速性有要求时，一般采用三相整流电路，三相半波是最基本的电路形式，其他类型可视为三相半波相控整流电路以不同方式串联或并联而成。一、工作原理一、工作原理三相半波可控整流电路结构（1）变压器采用星三角接法（2）3个晶闸管采用共阴极接法导通原则3只晶闸管各自所接的哪一相电压瞬时值最高，则该相所接晶闸管可被触发导通，而另外两管则承受反向电压而阻断。自然换相点1、3、5交点，也就是三相半波可控整流电路各相晶闸管控制角α的起点。二、工作原理α=0°时工作原理分析ωt1～ωt3期间，uU瞬时值最高，U相所接的晶闸管VS1触发导通，VS3、VS5承受反向线电压而阻断。二、工作原理𝜔t3～𝜔t5期间，uV瞬时值最高，晶闸管VS3触发导通，输出电压ud=uV，VS1、VS5承受反向线电压而阻断。α=0°时工作原理分析𝜔t5～𝜔t7期间，uW瞬时值最高，晶闸管VS5触发导通，输出电压ud=uW，VS1、VS3承受反向线电压而阻断。二、工作原理依次循环，每个晶闸管导通120°，三相电源轮流向负载供电，负载电压ud为三相电源电压正半周包络线。自然换相点α=0°时工作原理分析𝜔t5～𝜔t7期间，uW瞬时值最高，晶闸管VS5触发导通，输出电压ud=uW，VS1、VS3承受反向线电压而阻断。二、工作原理依次循环，每个晶闸管导通120°，三相电源轮流向负载供电，负载电压ud为三相电源电压正半周包络线。自然换相点α=0°时的工作原理分析（1）𝜔t1～𝜔t3期间，VS1导通，uT1=0。（2）𝜔t3～𝜔t5期间，VS3导通，VS1承受反相线电压uUV。（3）𝜔t5～𝜔t7期间，VS5导通，VS1承受反向线电压uUV。

α=0°时，晶闸管VS1两端的电压uT1的波形如图所示。二、工作原理（1）晶闸管VS1本身导通，uT1=0（3）VS5导通时，uT1=uUW（2）VS3导通时，uT1=uUVα=30°时工作原理分析二、工作原理分析结论（1）三相半波可控整流电路的移相范围是0°～150°。（2）当α≤30°时，ud的波形连续，各相晶闸管的导通角均为θ=120°；当α＞30°时，ud波形出现断续，晶闸管关断点均在各自相电压过零点。（3）波形连续晶闸管导通时，晶闸管两端电压为零（忽略管压降），其他任一相导通时，晶闸管承受相应的线电压；波形断续时均不导通，管子承受的电压为所接相的相电压。

三相半波可控整流电路电感性负载工作原理三相半波可控整流电路电感性负载工作原理二、三相半波可控整流电路电感性负载工作原理电路结构相比于电阻性负载电路增加了大电感。只要输出电压平均值