可控整流电路1.ppt

1、可控整流电路（1）,单相半波可控整流电路,2,第三章 整流电路,本课程重点内容之一(约三分之一) 主要内容： 几种常用的可控整流电路的： 电路结构、工作原理，不同性质负载下电压电流波形，电量基本关系，参数计算 要求：掌握各种电路特点和应用范围，根据用电设备要求正确设计可控整流电路及元件的参数 重点：波形分析、电量计算（主要考试形式） 难点：不同性质负载对工况的影响,3,整流电路*简介,电能的变换：整流器、逆变器、斩波器、交流调压器,整流电路的定义：将交流电变换成大小可以调节的直流电，是出现最早的电力电子电路,4,整流电路的分类,按组成器件分： 不可控整流电路 直流整流电压和交流电源电压的比值固

2、定 半控整流电路 负载电压平均值可调、极性不能改变 全控整流电路 直流整流电压的平均值和极性可调,5,整流电路的分类,按电路结构分类 桥式电路（又称全波电路或双拍电路） 零式电路（又称半波电路或单拍电路） 按控制方式分类 相控整流（应用在SCR作为整流器件的电路中） PWM整流（应用在全控器件作为整流器件的电路中）,6,整流电路的一般结构,整流电路在应用中，应满足的基本技术要求： 输出电压可调范围大，脉动小 功率器件导电时间长，承受正反向电压较低 变压器利用率高， 交流电源功率因数高，谐波电流小,7,几种典型的单相可控整流电路,单相半波可控整流电路 带电阻负载的工作情况 带阻感负载的工作情况,

3、单相桥式全控整流电路 带电阻负载的工作情况 带阻感负载的工作情况 带反电动势负载时的工作情况,单相全波可控整流电路,单相桥式半控整流电路,8,2.2.1 单相半波可控整流电路,单相半波可控整流电路 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况,9,单相半波可控整流电路原理,带电阻负载的工作情况,电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。,变压器T起幅值变换和电气隔离的作用,电路由变压器、晶闸管和电阻负载组成,10,复习：晶闸管的开关特性,承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 晶闸

4、管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。,晶闸管正常工作时的特性总结如下：,11,单相半波可控整流电路(0, t1),未加门极驱动电压情况： 假设:SCR(VT)为理想开关 u2= U2msint单相交流电源 u20时： SCR承受正压，无门极触发信号:SCR正向阻断； 承受电压为：u2; id=0, ud=0,12,单相半波整流电路 (t1，) (,2),当t=时： SCR承受正压，加触发信号： SCR导通 iT= id = i2（副边回路） ud=u2 id=ud/R=u2/R t=时： SCR两端电压为零 SCR关断 iT= id

5、 = i2 =0 t = 2 时： SCR承受反压阻断,13,1 单相半波整流电路（阻性负载）,首先，引入两个重要的基本概念：,移相范围：控制角的变化范围,导通角 ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度,14,直流输出电压平均值为,VT的a 移相范围为180 相控整流：通过控制触发脉冲的相位，即可控制直流输出电压大小,1 单相半波整流电路（阻性负载）,15,单相半波可控整流电路（阻性负载）,ud为脉动直流，只在u2正半周出现， -半波整流 可控器件+交流输入为单相=单相半波可控整流电路 ud波形在一个电源周期中只脉动1次 -单脉波整流电路,16,单相半波阻性整流小结,* SCR管触发导通，将

6、交流电变成脉动的直流电； * 改变角，可以改变输出电压电流波形和大小； * SCR管可能承受的最大反向电压为U2电压峰值，最大正向电压为U2峰值。 * SCR是否能触发导通的依据是电压正偏。 * SCR从导通变关断的依据是流过SCR的电流为零(或AK两端电压小于零)。,17,单相半波整流电路 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况,1 单相半波整流电路,18,电感的特性,感应电动势的实际方向总是企图阻止电流的变化；电感电流不能发生突变。,19,电感的能量平恒,电感所储存的磁场能量： 当电流绝对值增加时，电感元件储能增加，元件吸收电能转变为磁场能量； 当电流绝对

7、值减小时，电感元件储能减小，元件将磁场能量释放出来转变成电能； 电感是一种储能元件，并不将吸收的能量消耗掉，而是以磁场能量形式储存，也不会释放出多于吸收储存的能量无源器件,20,单相半波可控整流电路（感性负载）,带感性负载的工作情况,假设：电感电流断续 阻感负载的特点：流过电感的电流不发生突变。,id0 SCR承受正压截止 ud0,21,单相半波可控整流电路（感性负载）,22,关键：电压过零时SCR维持导通；电流过零时SCR关断 ud出现负值，Ud较之阻性负载有所减小,单相半波可控整流电路（感性负载）,L释能完毕，idiL0 SCR关断，承受反压 ud0,23,1 单相半波整流电路（感性负载）

8、,初始条件： ，求解,SCR处于通态时，如下方程成立：,当 ，代入式整理得,24,负载阻抗角、触发角a、晶闸管导通角的关系,若为定值，越大，在u2正半周L储能越少，维持导电的能力就越弱，越小,若 为定值，越大，电感量越大，则L贮能越多，越大,若 为定值，越大，在u2负半周L维持晶闸管导通的时间长，ud中负的部分也越多，平均值Ud越小,25,阻感性负载小结,电流较为平缓 电压平均值变小,26,单相半波整流电路 纯阻性负载工作情况 阻感性负载工作情况 带续流二极管的阻感性负载工作情况,1 单相半波整流电路,27,单相半波可控整流电路（带续流二极管）,为避免Ud太小，在负载两端并联续流二极管 并假设

9、L足够大，iL连续,工作过程：,( ，), SCR导通，VDR反向截止，L储能 uVT0，udu2 iVTid,28,( ，2) SCR反向截止，VDR导通，L释能 uVTu2 ud0 iVT0 idiVDR,单相半波可控整流电路（带续流二极管）,29,u2正半周时两者工作情况一样 当u2过零变负时，VDR导通，ud为零。此时为负的u2通过VDR向VT施加反压使其关断，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。 续流期间ud为0，ud中不再出现负的部分，因此Ud增大,与没有续流二极管时的情况比较：,30,带续流二极管单相半波可控整流电路计算,当电感足够大时L R

10、,有效值：,平均值：,一般可认为id为一条水平线，恒为,31,三种电路波形比较,（a）阻性负载,（b）感性负载,（c）带续流二极管的感性负载,32,单相半波可控整流电路的特点,这种电路结构简单，但输出电压脉动大 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 实际上很少应用此种电路,33,单相半波可控整流电路的小结,熟悉单相半波可控整流电路和工作原理，建立起整流电路的基本概念，学会此类电路的通用分析方法,掌握单相半波可控整流的分析方法 根据工作模态作出等效电路 列出工作模态的稳态方程 求解微分方程，获得表达式,掌握两种负载下的电压电流波形，电量基本关系 根据模态作出电压和电流波形 根据时域波形求解出电压和电流的平均值和有效值,34,例题 单相半波可控整流电路，电阻