大学课件(可做考研参考)：电力电子技术基础5—可控整流

T i2 a
a)
u1
u2 b
VT2
ud
ud(id)
id
b)
0
uVT1 ,4
c) 0 i2
d) 0
VT4
id ud R
t t t
电力电子技术基础
X1 MCR3918-10A
V5 0V
VOFF = 0 VAMPL = 100
V-
FREQ = 50
V+
X2
MCR3918-10A
——仿真
0V
V1
TD = 5ms
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路
——电阻负载a =30时波形分析
u2 =30u°a ub
uc
O
t
uG
➢=30时的 波形
O ud
t
负载电流处于连
续和断续之间的临 界状态
O iVT1
t1
t
O uVT1 uac
t
O
t
uab
uac
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻负载a =30时定量分析
a=60时的波形
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载
➢ 变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为
I2 IVT
1 3
Id
0.577
Id
➢ 晶闸管的电流的平均值为
I dVT
Id 3
➢ 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电 压峰值
UFM URM 2.45U2
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——三相半波可控整流的特点
South China University of Technology
Fundamentals of Power Electronics Technology
电力电子技术基础
第三部分 电力电子变换电路
South China University of Technology
6
2.2 单相桥式全控整流电路
-100V 100V
V(X2:A,X2:K)
V(X3:A,V5:+)
0V
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——数量关系
★输出电压平均值
1
Ud
2U2 sintd(t) 2
2U 2
1 cos
2
0.9U 2
1 cos
2
a 角的移相范围为180。
★负载电流平均值
Id
Ud R
2
2U 2 R
2
d
(t
)
O uVT1 uac
t
U2 R
1
2
2
3
3 2
COS
2
O
t
uab
uac
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻负载a >30时波形分析
➢A>30时的 波形
u2 =60u°ห้องสมุดไป่ตู้ ub
uc
负载电流断续，晶闸
O
t
管导通角小于120
uG
uOd
t
电阻负载， =60时的波形
O
t
电阻负载时角的
1 cos 2
0.9 U 2 R
1 cos 2
★负载电流有效值、变压器二次侧电流有效值
I I2
1
(
2U2 sint)2 d(t) U2
R
R
1 sin 2
2
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ————数量关系
★晶闸管电流有效值
IVT
1 (
2
2U2 sint)2 d(t) U2
U RM 2 3U 2 6U 2 2.45U 2
➢ 由于晶闸管阴极与零点间的电压即为整流输出电压ud， 其最小值为零，而晶闸管阳极与零点间的最高电压等 于变压器二次相电压的峰值，因此晶闸管阳极与阴极 间的最大电压等于变压器二次相电压的峰值，即
U DM 2U 2
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——单相全桥全控整流电路的特点
克服了单相半波可控整流电路 的缺点：电流脉动小，消除了 变压器的直流分量，提高了变 压器的利用率。
在小容量设备里边得到应用。
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻性负载
VT3
VT1
➢工作原理及波形分析 ➢ VT1和VT4组成一对 桥臂，在u2正半周承 受电压u2，得到触发 脉冲即导通，当u2过 零时关断 ➢VT2和VT3组成另一 对桥臂，在u2正半周 承受电压-u2，得到触 发脉冲即导通，当u2 过零时关断
➢ 特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直 ➢ a≤30时：整流电压波形与电阻负载时相同 ➢ a >30时
➢u2过零时，VT1不关断，直到VT2的脉冲到 来，才换流，由VT2导通向负载供电，同时 向VT1施加反压使其关断——ud波形中出现 负的部分
➢ 阻感负载时的移相范围为90
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载
➢ 假设将电路中的晶闸管换作二极管，成为三相半波不 可控整流电路. 此时，相电压最大的一个所对应的二 极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出 整流电压即为该相的相电压
一周期中，在t1~t2期间，VD1导通，ud=ua 在t2~t3期间， VD2导通，ud=ub 在t3~ t4期间，VD3导通，ud=uc
a≤30时，负载电流连续，有
u2 =30u°a ub uc
1
Ud 2
5 6
2U2 sin td(t)
O
t
6
3
36
2
U2
cos
1.17U2
cos
uG O
当a=0时，Ud最大 : Ud Ud0 1.17U2
ud
t
O iVT1
t1
t
I2 IVT
1
2
5 6 6
2U
2s R
in
t
➢相对于单相整流电路，波 形平直；三相负载平衡。
➢其变压器二次电流中含有 直流分量；每相只有1/3周 期导电，变压器利用率低。
作业
➢习题：
➢2－5 ➢2－8 ➢2－13
END!
电力电子技术基础 ——失控
第三部分 电力电子变换电路
➢ 当a 突然增大至180或触发脉冲 丢失时，会发生一个晶闸管持续
导通而两个二极管轮流导通的情
况，这使ud成为正弦半波，即半 周期ud为正弦，另外半周期ud为 零，其平均值保持恒定，称为失
控
➢ 有续流二极管VDR时，续流过程 由VDR完成，晶闸管关断，避免 了某一个晶闸管持续导通从而导
单相全控桥中，每个导电 回路中有2个晶闸管，为了 对每个导电回路进行控制， 只需1个晶闸管就可以了， 另1个晶闸管可以用二极管 代替，从而简化整个电路。 如此即成为单相桥式半控 整流电路（先不考VDR）。
a)
u2 b) O
ud
O uVT1
O
T
i2 a
u2 b
VD3
VT1
半控电路与全控电路在电
uVD4 O
致失控的现象。同时，续流期间
导电回路中只有一个管压降，有
利于降低损耗
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载(带续流二极管)
假设负载中电感很大， 且电路已工作于稳态
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——数量关系
★晶闸管、二极管的电流平均值
I dVT I dVD
2
晶闸管移相范围为90。
晶闸管承受的最大正反向电压均为 2U 2 。
晶闸管导通角θ与a无关，均为180
1 I dVT 2 I d和
IVT
1 2
Id
0.707
Id。
➢ 变压器二次侧电流i2的波形为正负各180的矩形波， 其相位由a角决定，有效值I2=Id。
2.3 单相桥式半控整流电路
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——电阻负载
阻负载时的工作情况相同
VD4
VT2
id ud
R
t
t t t
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载
假设负载中电感很大， 且电路已工作于稳态
电力电子技术基础 第三部分 电力电子变换电路 ——阻感负载
➢在u2正半周，触发角a处给晶 闸管VT1加触发脉冲，u2经VT1 和VD4向负载供电 ➢ u2过零变负时，因电感作用使 电流连续，VT1继续导通。但因 a点电位低于b点电位，使得电流 从VD4转移至VD3，VD4关断， 电流不再流经变压器二次绕组， 而是由VT1和VD3续流 ➢在u2负半周触发角a 时刻触发 VT2，VT2导通，则向VT1加反压 使之关断，u2经VT2和VD3向负 载供电。u2过零变正时，VD4导 通，VD3关断。VT2和VD4续流， ud又为零
TF = 1ns
X3
PW = 2ms MCR3918-10A
0V PER = 20ms
V1 = 0
TR = 1ns
V2 = 15
V3
TD = 15ms TF = 1ns 0V PW = 2ms PER = 20ms V1 = 0 TR = 1ns V2 = 15
0V
V2
TD = 15ms
X4
TF = 10ns
Id
★晶闸管、二极管的电流有效值
I VT IVD
2
Id
★续流二极管的电流平均值、有效值
I dVDR
Id
I VDR
★变压器二次侧的电流有效值