电力电子技术(第2版)[王云亮][电子教案]第1章 (

第2章 可控整流器与有 源逆变器

本章主要内容

整流器的结构形式、工作原理，分析整流器的工作波形， 整流器各参数的数量关系和设计方法; 整流器工作在逆变状态时的工作原理、工作波形。 变压器漏抗对整流器的影响、整流器带电动机负载时的 机械特性、触发电路等内容。

晶闸管触发电路

2.1 简

介

整流电路：整流器是将交流电变换为固定的或可调的直 流电。

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

工频可控整流器

2.2 单相半波可控整流器

2.2.1 电阻性负载1. 工作原理

在实际应用中，某些负载基本上是电阻性的，如电阻

加热炉、电解和电镀等。电阻性负载的特点是电压与电流成正比，波形相同并且同相位，电流可以突变。

首先假设以下几点：(1) 开关元件是理想的，即开关 元件导通时，通态压降为零，关断时电阻为无穷大； (2) 变压器是理想的，即变压器漏抗为零，绕组的电 阻为零、励磁电流为零。

单相半波整流电路阻性负载演示

带电阻负载的工作情况

变压器T起变换电压和隔离的作用 电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同 几个概念的解释：ud为脉动直流，波形只在u2正半周内出现，故称“半波”整 流 采用了可控器件晶闸管，且交流输入为单相，故该电路为单 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，故该电路为单脉波整流 电路

几个重要的基本概念：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称为，用θ 表 示

移相范围: 是指触发脉冲ug的移动范围，它决定了输出电压的变化范 围。单相半波可控整流器电阻性负载时的移相范围是 0~180º。通过改变触发角α 的大小，直流输出电压ud的波形发生变化，负载 上的输出电压平均值发生变化，显然α =180º时，Ud=0。由于晶闸管 只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的 脉动直流，故称“半波”整流。

2 基本数量关系(1)输出电压平均值 Ud与输出电流平均值Id 输出电压平均值 Ud:

2U 2 1 cos 1 1 cos 2U 2 sin td t 0.45U 2 2π π 2 2 α =0º时， Ud=0.45U2,α =180º时， Ud=0,所以控制角的移相范围 Ud 是0~180º

输出电流平均值Id:

I d 0.45

U 2 1 cos RL 2

(2) 输出电压有效值U与输出电流有效值I

输出电压有效值U:

U

输

出电流有效值I:U U2 RL RL 1 π sin 2 4π 2π

1 2π

2 2U 2 sin t d t U 2

1 π sin 2 4π 2π

I

(3) 晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值 单相半波可控整流器中，负载、晶闸管和变压器二次 侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：

U2 IT I2 I RL

1 π sin 2 4π 2π

(4)晶闸管承受的最大正反向电压Um 由图2-2 (f)可以看出晶闸管承受的最大正反向电压Um是相电 压峰值。 (5)功率因数cosφ

U m 2U 2

整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值， 当忽略晶闸管的压降时，电源供给的有功功率为P=UIcos P UI 2 S U2I2 1 π sin 2 4π 2π

式中 P—变压器二次侧有功功率S—变压器二次侧视在功率

〖例2-1〗 如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V,要求的直流输 出电压为50 V,直流输出平均电流为20A

试计算：

(1) 晶闸管的控制角。

(2) 电路功率因数。(3) 晶闸管的额定电压和额定电流。

解 (1)

cos

2U d 2 50 1 1 0 0.45U d 0.45 220

则α=90º(2)

R

U d 50 2.5 I d 20

当α=90º 时，输出电流有效值I U U2 R R 1 π sin 2 44.4 A 4π 2π44.4 220 50 20 0.505

(3)

cos

P UI 2 U S U2I2 U2

(4) 晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即： I T IIT (1.5 ~ 2) 1.57

则

I T(AV)

取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：

I T(AV) 56.6 A(5)晶闸管承受的最高电压：U m 2U 2 2 220 311V

考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为U TN (2 ~ 3)U m (2 ~ 3)311 622 ~ 933 V

根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。

2.2.2 电感性负载1. 工作原理

电感性负载通常是电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。 当流过电感的电流变化时，电感两端产生感应电势，感应 电势对负载电流的变化有阻止作用，使得负载电流不能突 变。当电流增大时，电感吸收能量储能，电感的感应电势

阻止电流增大；当电流减小时，电感释放出能量，感应电势阻止电流的减小，输出电压、电流有相位差。

单相半波整流电路感性负载演示

在ωt=0到α期间，晶闸管阳极和阴极之间的电压uAK大于零，但晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输 出电压、电流都等于零。

在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压ud= u2。 当ωt=π时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸 管的电压uAK仍大于零， …… 此处隐藏：416字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……