最新3第三章整流电路

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3第三章整流电路

3第三章整流电路

1
p
p
(
a
2U2 sinwt)2 d (wt) = U2
R
R
1
2p
sin
2a
+
p
-
p
a(3-13)
(5)由式(3-12)和式(3-13)
I VT =
1I 2
(3-14)
不考虑变压器的损耗时,要求变压器的容量 S=U2I2。
(6)整流输出负载上电压有效值
U =
1
p
p
(
a
2U 2 sin wt)2 d (wt) = U 2
(9)移相范围 0~π
3.1.2
单相桥式全控整流电路
2. 带阻感负载的工作情况
为便于讨论,假设电路已工作于 稳态,id的平均值不变。
假设负载电感很大,负载电流id 连续且波形近似为一水平线。
– u2过零变负时,由于电感的作用晶 闸管VT1和VT4中仍流过电流id,并 不关断。
– 至ωt=π+a 时刻,给VT2和VT3加触
3.1.1 单相半波可控整流电路
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。
VT
对单相半波电路的分析
L
可基于上述方法进行:
u2
R
VT
L u2
R
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。
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形
工作原理

第三章_电力电子技术—整流电路_li(第一次课)

第三章_电力电子技术—整流电路_li(第一次课)

变压器二次侧电流有效值i2与输出电流有效值i相等
I I2 1



(
2U 2 U sin t )2 d( t ) 2 R R
1 I 2
1 sin 2 2
I dVT
VT可能承受的最大正向电压为 VT可能承受的最大反向电压为
2 U2 2 2U 2
3.1单相可控整流电路
相控方式——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
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——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 电感的电流不能发生突变,因此负载的电流 波形与电压波形不相同。
3.1单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路——阻感负载
ud O i1 O

t
t
b)
3.1单相可控整流电路
3.1.3 单相全波可控整流电路
单相全波与单相桥式全控比较
单相全波只用2个VT,比单相全控桥少2个,相应地, 门极驱动电路也少2个 单相全波导电回路只含1个VT,比单相桥少1个,因而 管压降也少1个 VT承受最大正向电压 2U2,最大反向电压为 2 2U 2 , 是单相全控桥的2倍 单相全波中变压器结构较复杂,材料的消耗多
结构简单,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
实际上很少应用此种电路
分析该电路的主要目的在于利用其简单易学
的特点,建立起整流电路的基本概念
3.1单相可控整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路——电阻负载
电路结构 VT1和VT4组成一对桥臂 VT2和VT3组成另一对桥臂

[工学]第3章 三相整流电路

[工学]第3章 三相整流电路
ud
O ia ib
u
a
u u b
u
c
a
wt
wt wt wt wt
其关断。
O ic
O id O
O
O
u
wt
ac
图3-6 三相半波可控整流电路,阻 感负载时的电路及a=60时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
◆基本数量关系 ☞a的移相范围为90。 ☞整流电压平均值
Ud 1.17U2 cosa
☞Ud/U2与a的关系 √L很大,如曲线2所示。 √L不是很大,则当 a>30后,ud中负的部分 可能减少,整流电压平 均值Ud略为增加,如曲 线3 所示。
u2
a =30° ua
ub
uc
O uG O ud O i VT
1
wt
wt wt 1 wt wt wt
u ab u ac
O u VT u 1 ac O
图3-4 三相半波可控整流电路,电阻 负载,a=30时的波形
第一节 三相半波可控整流电路
u2 O uG
a =60° u
a
ub
uc
wt wt wt wt
√a=90时的波形见图3-18。
第二节 三相桥式全控整流电路
■基本数量关系 ◆带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是 120,带阻感负载时,三相桥式全控整流电路的a角移相 范围为90。 ◆整流输出电压平均值 ☞带阻感负载时,或带电阻负载a≤60时
Ud

1 3

2 a 3 a
☞晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同,晶闸管承受 最大正、反向电压的关系也一样。
第二节 三相桥式全控整流电路
■阻感负载时的工作情况 ◆电路分析 ☞当a≤60时 √ud波形连续,电路的工作情况与带电阻负载时十分相 似,各晶闸管的通断情况、输出整流电压ud波形、晶闸管 承受的电压波形等都一样。 √区别在于电流,当电感足够大的时候,id、iVT、ia的 波形在导通段都可近似为一条水平线。 √a=0时的波形见图,a=30时的波形见图3-16。 ☞当a>60时 √由于电感L的作用,ud波形会出现负的部分。

电力电子技术第3章 三相可控整流电路

电力电子技术第3章 三相可控整流电路
19
第二节 时
三相全控桥式整流电路
整流电压为三相半波时的两倍,在大电感负载
20
图 3.9 三相桥式全控整流电路
21
图 3.10 三相全控桥大电感负载 α =0°时的波形
22
图 3.11 三相全控桥大电感负载 α =30°时的电压波形
23
图 3.12 三相全控桥大电感负载 α =60°时的电压波形
3
图 3.2是 α =30°时的波形。设 VT3 已导通, 当经过自然换流点 ωt0 时,因为 VT1的触发脉冲 ug1还没来到,因而不能导通,而 uc 仍大于零,所 以 VT3 不能关断,直到ωt1 所处时刻 ug1触发 VT1 导通,VT3 承受反压关断,负载电流从 c相换到 a 相。
4
图 3.2 三相半波电路电阻负载 α =30°时的波形
32
一、双反星形中点带平衡电抗器的可控整流电路 在低电压大电流直流供电系统中,如果要采用 三相半波可控整流电路,每相要多个晶闸管并联, 这就带来均流、保护等一系列问题。如前所述三相 半波电路还存在直流磁化和变压器利用率不高的问 题。
33
图 3.15 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
34
图 3.16 带平衡电抗器双反星形可控整流 ud 和 uP 波形
26
图 3.14 三相桥式半控整流电路及波形 (a)电路图 (b)α =30° (c)α =120°
27
一、电阻性负载 控制角 α =0时,电路工作情况基本与三相全 控桥 α =0时一样,输出电压 ud波形完全一样。输 出直流平均电压最大为 2.34U2Φ。
28
由图 3.14( b),通过积分运算可得Ud 的计 算公式
12
当 α >30°时,晶闸管导通角 θV=150°- α。 因为在一个周期内有 3次续流,所以续流管的导通 角 θVD=3( α -30°)。晶闸管平均电流为

第3章 整流电路part1

第3章 整流电路part1

可得到 I S
PAC PAC VS PF VS cos1
8
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.1.1单相半波可控整流电路 3.1.2单相桥式全控整流电路
3.1.3单相全波可控整流电路
3.1.4单相桥式半控整流电路
9
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路
《电力电子技术》
第3章 整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3 变压器漏感对整流电路的影响
3.4 电容滤波的不可控整流电路
3.5 整流电路的谐波和功率因数
3.6大功率可控整流电路
3.7整流电路的有源逆变工作状态 3.8整流电路相位控制的实现
1
《电力电子技术》
第3章 整流电路
wt
wt
e)
晶闸管的电流有效值IVT
I VT 1 p 2 p a I a I d d (wt ) 2p 2p d
O i VD f) O u VT g) O
R
wt
wt
wt
20
《电力电子技术》
u2
第3章 整流电路
(3)续流二极管的电流平均值 IdVDR与续流二极管的 电流有效值IVDR w w
22
《电力电子技术》
第3章 整流电路
3.1.2 单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路(Single Phase
Bridge Contrelled Rectifier)
1) 带电阻负载的工作情况
电路结构
a)
晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对 桥臂。在实际的电路中,一般都采用这种标注方法,即 上面为1、3,下面为2、4。请同学们注意。

第3章 整流电路3-2 单相桥式半控整流电路

第3章 整流电路3-2 单相桥式半控整流电路

• 器件:uVT3 = uVD4 = 0,iVT3 = iVD4 = 0
o
ωt
12:27
第3章 整流电路
6
3.1.4 单相桥式半控整流电路
VT3
VT1
带阻性负载时的工作情况
小结
• 输出电压平均值为

������d
=
π

������
2������2sin(������������)������(������������൯
oα π

ωt
• 无门极触发
ug
ug1
ug3
– VD4阴极电位低,导通,两端电压为0
o ud
ωt
– VT3经VD4和负载短接,两端电压为0
id o
ωt
– VT1承受正压u2,VD2承受反压–u2
α uVT1
• 负载:ud = 0,id = 0,i2 = 0
o
ωt
• 器件:uVT1 = –uVD2 = u2,iVT1 = iVD2 = 0 uVD2
第3章 整流电路
VD2
a b 2π
Id Id
VD4
id
L
ud R
ωt
ωt Id
ωt Id
ωt Id
ωt
ωt
ωt Id
ωt
13
3.1.4 单相桥式半控整流电路
带阻感负载时的工作情况—失控现象
实际中,当突然增大至180或触发脉冲丢
失时,会导致正在导通的晶闸管一直导通 ,两个二极管轮导通,此时触发信号对输
VT3
VT1
带续流二极管的阻感负载的工作情况
i2
T
+a

第3章 整流电路1 单相半波可控整流电路

第3章 整流电路1 单相半波可控整流电路
本课程重点内容(45%) 主要内容
可控整流电路的电路结构、工作原理、分析方法 不同性质负载下,任意两点间的电压、电流波形 电量基本关系,计算有效值和平均值 掌握各种电路的特点和应用范围 设计可控整流电路及元件的参数
12:07
第3章 整流电路
2
整流电路简介
电能变换电路
ud
u2
o
ωt
2π 4π 6π 8π
uD
u2
ud
id ud Lo
ωt
R
id
o
ωt
12:07
第3章 整流电路
5
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波不可控整流电路
电路组成:整流变压器T、二极管D、负荷R或电感L
基本假设:晶闸管为理想器件,������2 =
D
D
T
uD
id
u1
u2
ud R
图3-2 带阻感负载的单相半波可控整流
12:07
第3章 整流电路
16
3.1.1 单相半波可控整流电路
+ –
带阻感负载的工作情况
工作原理
VT id
T
uVT
L
u1
u2
ud
R
工作状态2:π < ωt < ωt2时
u2
• u2 < 0,SCR承受反向电压
o ωt1 π
ωt2 2π
ωt
• 在π时刻,u2由正变负的过零点处,id 已经处于减小的过程中,但尚未降到
ωt
控制角
ug
• 导通角θ:在一个电源周期中,晶闸 o
ωt
管处于通态的电角度,称为导通角 ud

电力电子技术第3章-整流电路课件

电力电子技术第3章-整流电路课件
■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,分 为单拍电路和双拍电路。
3.1 单相可控整流电路
3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相全波可控整流电路 3.1.4 单相桥式半控整流电路
(3-5) (3-6) (3-7)
I DR
1
2p
2p a p
I
2 d
d
(wt
)
p a 2p I d
(3-8)
√其移相范围为180,其承受的最大正反向电压均为u2的峰值即 2U。2 续流二极管承受的电压为-ud,其最大反向电压为 2U2,亦为u2的峰值。
■单相半波可控整流电路的特点是简单,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。为使变压器铁芯不饱和,需增 大铁芯截面积,增大了设备的容量。
3.1.2 单相桥式全控整流电路
u
☞为了克服此缺点,一般在主电
d
a
q =p
路中直流输出侧串联一个平波 E
电抗器。
0
p
wt
☞电感量足够大使电流连续,晶
闸管每次导通180,这时整流 i d
电压ud的波形和负载电流id的 O
wt
波形与电感负载电流连续时的
图3-8 单相桥式全控整流电路
波形相同,ud的计算公式亦一样。
(3-10)
3.1.2 单相桥式全控整流电路
☞流过晶闸管的电流平均值 :
IdT
1 2
Id
0.45U2 R
1 cosa
2

第三章:相控整流知识讲解

第三章:相控整流知识讲解

北京交通大学电气工程学院
3-12
整流电路的基本概念
• 控制角 ➢从晶闸管开始承受正向电 压(t0时刻)到被触发(t1时刻) 这段时间所对应的电角度。
• 导通角 ➢晶闸管在一个工作周期内 导通的电角度。
• 移相 ➢改变控制角的大小,即改 变触发脉冲出现的相位。
相控整流
u2
0 ωt 1 π

ωt
相控整流
第三章 相控整流电路
2020/9/22
北京交通大学电气工程学院
3-1
本章内容
相控整流
3.1 概 述 3.2 单相桥式全控整流电路 3.3 单相桥式半控整流电路 3.4 三相半波可控整流电路 3.5 三相桥式全控整流电路 3.6 三相桥式半控整流电路 3.7 整流器交流侧电抗对换流(相)的影响
交流电源220伏,要求输出直流平均电压50伏, 最大输出直流平均电流20安。计算(1)晶闸管 的控制角,(2)负载电流有效值,(3)负载 的功率因数,(4)选择晶闸管。
解:(1)控制角
U d 2 1 2 U 2 sitn d t 0 .4U 2 5 1 c 2os
co s2 U d 1 25010
3-7
四、按理想条件来研究整流电路
相控整流
➢理想电力电子器件:正向导通时阻抗为零, 断态时阻抗为无穷大;
➢理想电源:整流电路的交流输入电压为对称、 无畸变的正弦波。
2020/9/22
北京交通大学电气工程学院
3-8
相控整流
五、本章分析方法要点及数学基础
1、分析方法要点 (1)根据SCR的导通/关断条件,确定其导通时刻、
S I2U2 220
(4)晶闸管定额
ITA ( V 1 .5 ~ 2 )1 .I5 2 7 (1 .5 ~ 2 )1 4 .5 .4 4 7 4~ 2 5安 6

第3章 整流电路3-1 单相全波可控整流电路

第3章 整流电路3-1 单相全波可控整流电路

o
ωt1 π

ωt
ug
– VT2导通,两端电压为0
o ud
ωt
• 负 载:ud = –u2,id = Id
o
ωt
• 变压器:i1 = –nId
αθ i1
• 电 感:电感放电,感应电压为负
o
ωt
uVT1
• 晶闸管:uVT1 = 2u2,iVT1 = 0
o
ωt
• 晶闸管:uVT2 = 0,iVT2 = Id
12:18
第3章 整流电路
3
3.1.3 单相全波可控整流电路
带阻性负载时的工作情况
电路分析:寻找α = 0的位置
• VT1和VT2都不导通:VT1承受电压u2,VT2承受电压–u2
• VT1导通,VT2承受反压–2u2 • VT2导通,VT1承受反压2u2 • VT1和VT2同时导通?
u2
o
ωt
12:18
第3章 整流电路
18
思考题
计算题
如图所示,单相全波半控整流电路,变压器二次侧电压有效值U2
• 画出ud、i1和VT1的工作波形
• 求Ud、Id和α关系
u2
• 求晶闸管的移相范围 • 求晶闸管的额定电压和额定电流
o
ωt1 π

ωt
α
ug
o
ωt
ud
i1 T
VT1
o
ωt
*
* u2
ωt1 π

ωt
ug
– VT2阻断,承受正向电压–2u2
o ud
ωt
• 负 载:ud = u2,id = Id • 变压器:i1 = nId
o

第3章三相可控整流电路

第3章三相可控整流电路

a>30时,负载电流断续,晶闸管导通角减小,此 时有:
U d

1
2
3
a 6
2U 2
sin
wtd (wt )

32
2
U2
1
cos(
6
a )

0.6751
cos(
6
a )
(3-2)
3.1 三相半波可控整流电路
Ud/U2随a变化的规律如图2-15中的曲线1所示。
1.2 1.17
0.8
Ud/U2
0.4
1
3
2
0 30 60 90 120 150 a/(°)
图3-4 三相半波可控整流电路Ud/U2随a变化的关系 1-电阻负载 2-电感负载 3-电阻电感负载
3.1 三相半波可控整流电路 负载电流平均值为
Id

Ud R
(3-3)
晶闸管承受的最大反向电压,为变压器二次线电压峰值,

URM 2 3U2 6U2 2.45U2 (3-4)
晶闸管阳极与阴极间的最大正向电压等于变压器二 次相电压的峰值,即
U FM 2U 2
(3-5)
3.1 三相半波可控整流电路
2)阻感负载
特点:阻感负载,L值很大, u
u
a
u
u
b
c
id波形基本平直。
d
a≤30时:整流电压波形与 O a
晶闸管电压、电流等的定量分析与三相半波时一致。
接反电势阻感负载时,在负载电流连续的情况下,电路 工作情况与电感性负载时相似,电路中各处电压、电流 波形均相同。
仅在计算Id时有所不同,接反电势阻感负载时的Id为:

电力电子技术-第三章--单相整流讲解

电力电子技术-第三章--单相整流讲解

3.1.1 单相半波可控整流电路
(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
1. 电阻负载的工作情况
在工业生产中,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。 • 1. 工作原理 • 首先假设以下几点: • (1) 开关元件是理想的,即开关元件(晶闸管)导通 时,通态压降为零,关断时电阻为无穷大; • 一般认为晶闸管的开通与关断过程瞬时完成。 • (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。
id 的连续波形每周期分为两 段:u2过零前一段流经SCR, 时宽为π-α;之后一段流经 VDR ,时宽为π+α。由两器 件电流拼合而成。
若近似认为id为一条水平线,恒为Id,则有
SCR 平均值: I a I
dVT
2 d
(2-5)
SCR 有效值:
IVT
1
2
a
I
d2d
(t
在ωt=0到α期间,晶闸管uAK大于零, 但门极没有触发信号,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。 在ωt1时刻,触发VT使其开通,u2加 于负载两端,id从0开始增加。这时,交 流电源一方面供给电阻R消耗的能量, 另一方面供给电感L吸收的磁场能量。
)

a 2
I
(2-6)
d
VDR 平均值: VDR 有效值:
a IdVDR 2 Id
(2-7)
IVDR
1
2
2 a

第3章 整流电路习题

第3章 整流电路习题

第3章交流-直流变换器习题(1)第1部分:填空题1.电阻负载的特点是,在单相半波可控整流电阻性负载电路中,晶闸管控制角α的最大移相范围是。

2.阻感负载的特点是,在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中,晶闸管控制角α的最大移相范围是,其承受的最大正反向电压均为,续流二极管承受的最大反向电压为(设U2为相电压有效值)。

3.单相桥式全控整流电路中,带纯电阻负载时,α角移相范围为,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和;带阻感负载时,α角移相范围为,单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为和;带反电动势负载时,欲使电阻上的电流不出现断续现象,可在主电路中直流输出侧串联一个。

4.单相全控桥反电动势负载电路中,当控制角α大于不导电角时,晶闸管的导通角= ; 当控制角小于不导电角时,晶闸管的导通角= 。

5.从输入输出上看,单相桥式全控整流电路的波形与的波形基本相同,只是后者适用于输出电压的场合。

6.电容滤波单相不可控整流带电阻负载电路中,空载时,输出电压为,随负载加重U d逐渐趋近于,通常设计时,应取RC≥T,此时输出电压为U d≈U2(U2为相电压有效值)。

7.填写下表单相整流电路比较.第2部分:简答题1.如题图3-1所示的单相桥式半控整流电路中可能发生失控现象,何为失控,怎样抑制失控?题图3-1 题图3-22.单相全波可控整流电路与单相桥式全控整流电路从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的,那么二者是否有区别呢3.题图3-2为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗试说明:①晶闸管承受的最大反向电压为2;②当负载是电阻或电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。

第3部分:计算和画图题1.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当α=30°时,要求:①作出ud、id、和i2的波形;②求整流输出平均电压Ud、电流Id,变压器二次电流有效值I2;③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。

第三章 整流电路

第三章 整流电路

c) 0 i2 d) 0
ωt
ωt
2-19
3.1.2 单相桥式全控整流电路
2)带阻感负载的工作情况 ) 假设电路已工作于稳态,id 的平 均值不变。 假设负载电感很大,负载电流id 连续且波形近似为一水平线。
u2过零变负时,晶闸管VT1和VT4 并不关断。 至 ωt=π+α 时 刻 , 晶 闸 管 VT1 和 VT4关断,VT2和VT3两管导通。 VT2 和VT3 导通后,VT1 和VT4 承 受反压关断,流过VT1和VT4的电 流迅速转移到VT2和VT3上,此过 程称换相 换相,亦称换流 换流。 换相 换流
第3章 章
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
整流电路
单相可控整流电路 三相可控整流电路 变压器漏感对整流电路的影响 电容滤波的不可控整流电路 整流电路的谐波和功率因数 大功率可控整流电路 整流电路的有源逆变工作状态
3.8 晶闸管直流电动机系统 3.9 相控电路的驱动控制 本章小结
2U2 sinωtd(ωt) =
2 2
π
U2 cosα = 0.9U2 cosα (3-15)
2
晶闸管移相范围为0~90°。 ° 晶闸管承受的最大正反向电压均为 电流的平均值和有 id i VT O
1,4
ωt
ωt
Id Id Id Id Id
晶闸管导通角θ与a无关,均为180°。
2-1
第3章 章
整流电路:
整流电路·引言 整流电路 引言
出现最早的电力电子电路,将交流电变为直流电。
整流电路的分类: 整流电路的分类
按组成的器件可分为不可控 半控 全控 不可控、半控 全控三种。 不可控 半控、全控 按电路结构可分为桥式电路 零式电路。 桥式电路和零式电路 桥式电路 零式电路。 按交流输入相数分为单相电路 多相电路。 单相电路和多相电路 单相电路 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 单拍电路 双拍电路。 双拍电路

(完整版)整流电路

(完整版)整流电路
通过不断的调试优化,最终得到S11曲线如图3.15所示,可看出在1.6GHz—2.7GHz带宽内回波损耗均大于10dB。
图3.15下支路S11曲线
在输入功率为10dBm时的效率曲线如图3.16所示。在1.6GHz—2.5GHz效率在70%左右,而在2.5GHz—2.7GHz效率下降得很快,在35%左右。
所设计的阻抗阶跃低通滤波器的高阻抗Zh定为113Ω,对应线宽为0.5mm。低阻抗Zl定义为22Ω,对应线宽为10mm。通过调试优化得到图3.6所示结果。
图3.6输入低通滤波器的S11,S12曲线
然后进行版图联合仿真。原理图如3.7所示,结果如图3.8所示。
图3.7联合仿真原理图
图3.8联合仿真结果图
第三章宽带整流电路的设计
根据整流电路最近发展情况,目前对整流电路的研究主要在如何通过电路各个结构提高整流效率和增大功率容量。整流电路是要把接收天线接收的射频能量转换为直流功率输出。如图3.1所示,为整流电路的系统框图,图中大方框内即为整流电路结构。一般包括:输入滤波器、微波整流二极管、输出滤波器、阻抗匹配电路和负载。我们所设计的整流电路是把0.8GHz——2.7GHz电磁能量转换为直流能量的宽带整流电路。相对于窄带整流电路而言,宽带整流电路可以传输更多的能量。板材选用厚度为1.6mm的FR4板。
在不同频率下,整流效率随输入功率的变化曲线如图3.14所示。可看出整流效率基本都在50%以上,匹配好的频点处,整流效率在70%以上。
(a)0.8GHz(b)1GHz(c)1.2GHz
(d)1.4GHz(e)1.6GHz
图3.14整流效率随输入功率的变化曲线
3.2.2下支路宽带匹配网络的设计
下支路是带宽为1.6GHz—2.7GHz的整流电路。设计思路与上支路一样。匹配网络依旧是采用4节切比雪夫阻抗变换器。
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(4)有功功率、视在功率和功率因数CosΨ 电源供给的有功功率P:
P =I22R =UI2 式中U为负载R上的电压有效值
U =
1
2p
p
a(
2U2sinwt)2d(wt) =U2
1
4p
sin2a
+
p
-a 2p
电源视在功率S=U2*I2
cosf = P = UI2 = 1 sin2a + p -a
S U2I2 4p
T
VT
id
a)
u1
u 2 uVT ud
iVD R L
VD R R
u2
b)
O ud
wt1
wt
c)
O
wt
id
Id d)
O
wt
iVT
Id
e)
O iVD R
p-a
p+a
wt
f)
O
wt
u VT
g)
O
wt
基本数量关系: • 加续流二极管后,电路导通角θ= π- α,而续流二极管的导
通角为π+α。 • 因流过负载的电流平均值为Id,故流过晶闸管的电流平均
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。
对单相半波电路的分析 可基于上述方法进行:
VT
L u2
R
VT
L u2
R
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。
a)
b)
图3-3 单相半波可控整流 电路的分段线性等效电路
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。
u2
b)
0
w t1
p
ug
c) 0 ud
d) 0a id
e) 0
u VT
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3-2 带阻感负载的 单相半波电路及其波形
工作原理
➢ 在ω t1时刻加上触发脉冲,晶闸管立刻导通由于电感的抗拒作 用,Id逐渐上升并在电感上感应出电压:UL=L*did/dt.
2p
由上式可见:当α=0时,CosΨ=0.707; 当α=π时,CosΨ=0
思考题:为什么负载是电阻性的,而α=0时,CosΨ≠1?
(5)最大正反向电压: 2 U 2
(6)移相范2. 带阻感负载的工作情况
a)
u1
VT T
u VT u2
id
L ud
R
➢ 阻感负载的特点:
半周承受电压-u2,得到触发脉冲即
0 i2
导通,当u2过零时关断。
d) 0
VT
VT
4
3
id
ud
R
wt wt wt

一个周期内整流电压波形脉动两次,双
图3-5 单相桥式全控 带电阻负载时的电路及波形
脉波电路。变压器二次绕组电流直流分
量为零。
2.2
单相桥式全控整流电路
➢ 数量关系
Ud
=
1
p
p a
2U2sinwtd(wt) = 2
➢ a.在0~ω t1内,晶闸管承受正向电压,但无触发脉冲,故输出 为0。
➢ b.在ω t1时刻加上触发脉冲,晶闸管立刻导通。由于电感的抗 拒作用,id慢慢上升,并在电感上感应出电压:UL=L*did/dt.在 ωt1=π 后,由于UL+U2>0,故晶闸管仍继续导通,直至ωt2时刻

c. 在ωt2至2π期间,晶闸管承受反压关断,输出为0。如图
3.1.2
单相桥式全控整流电路
1. 带电阻负载的工作情况
1
VT
➢ 工作原理及波形分析
T
i2 a
– VT1和VT4组成一对桥臂,在u2正半a)
u1
u2 b
2
VT
周承受电压u2,得到触发脉冲即导
通,当u2过零时关断。
ud
u d(id)
id
b)
0a
pa
– VT2和VT3组成另一对桥臂,在u2正c) uVT1,4
a)VT处于关断状态 b)VT处于导通状态
3.1.1 单相半波可控整流电路
当VT处于通态时,如下方程成立:
w Ld d itd+Rdi= 2 U 2sin t (3-2)
VT
L u
2
R
初始条件:ωt= a ,id=0。求解式(3-2)并 将初始条件代入可得
b)
b) VT处于导通状态
a w id = -2 Z U 2 si- n ) e - w R ( L ( w t- a )+2 Z U 2 sit- n )((3-3)
3第三章整流电路
第3章
整流电路
3.1 单相可控整流电路 3.1.1 单相半波可控整流电路 3.1.2 单相桥式全控整流电路 3.1.3 单相桥式半控整流电路 3.1.4 半控桥电路中的失控 现象及预防
➢当控制角α=0时,I2=1.57Id,波形系数Kf=随α增大而迅速增大。
➢当α增大时,可控硅导通角θ下降,导致负载上直流脉动电流 波形变差,从而使电流有效值比平均值大得多。
值为:IdVT=(π- α)Id/2π
• 续流管电流平均值为:Id = VDR (π+ α)Id/ 2π • 流过晶闸管的电流有效值IVT为:
• 流过续流二极管的电流有效值为:
3.1.1 单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的特点
VT的a 移相范围为180。
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。 实际上很少应用此种电路。 分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。
中电阻R很小、电感L很大,而导通角θ=2π-2α,这样输出电压
正负面积接近相等,使得整流输出的直流平均电压Ud接近于零
感性负载与阻性负载相比,平均值减小,有效值增加 为解决大电感时,整流输出的直流电压和电流小的矛盾。可在 负载两端并联一个二极管作为续流二极管。
3.1.1 单相半波可控整流电路
电力电子电路的一种基本分析方法
=
0 .45
U2 R
1 + cos 2

其中 Z=
R2+(wL)2,=arc
tawn L
R
当ωt=θ+a 时,id=0,代入式(2-3)并整理得
q
a qa sin -) ( e - ta n = sin +( -)
(3-4)
➢为避免Ud太小,在整流电路的 负载两端并联续流二极管
• 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 零 , ud 中 不 再 出 现 负的部分。
2U2
p
1+cosa
2
=
0.9U2
1+cosa
2
(3-9)
a 角的移相范围为180。
(1)向负载输出的平均电流值为:
Id
= Ud R
=
2
2U 2
pR
1 + cos a
2
= 0.9 U 2 R
1 + cos a
2
(3-10)
(2)流过晶闸管的电流平均值只有输出直流平均值的一半,即:
I dVT
=
1 2
Id
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