电力电子(整流、逆变)

电力电子技术
u
图2-6 单相全控桥带 阻感负载时的电路及波形 2-9
数量关系
Ud
1


2U 2
sin td(t )

2

2
U2
cos

0.9U 2
cos
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。
电流的平均值和有效值：
1
Ud 2
2U2 sin td(t)
2U
2
2
(1

cos
)

0.45U
2
1

cos
2
负载电流平均值
Id
Ud R
晶闸管电流平均值 负载电流有效值
I dT

Id
Ud R
I
1

(
2U 2 sin t)2 d (t) U 2
1 sin 2
VD2
VD4
如此即成为单相桥式半控 整流电路。
(DT1,VD4), (DT1,VD2),
(DT3,VD2), (DT3,VD4), 半控电路输出电压与全 控电路在电阻负载时的 工作情况相同。
单相桥式半控整流电路，无续流二极管，
阻感负载时的电路及波形
d
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2-11
单相半控桥带阻感负载
在 u2 正 半 周 ， u2 经 VT1 和 VD4 向负载供电。
变压器T起变换电压和 电气隔离的作用。 电阻负载的特点：电压 与电流成正比，两者波 形相同。
电力电子技术
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
2-4
导通范围: ~
导通角
移相范围: 180°
(0~ 180°) 最大电压:
U FM U RM 2U 2
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2-5
直流输出电压平均值为
2
1

cos 2

向负载输出的平均电流值为：
Id
Ud R

2
2U 2
R
1 cos
2
0.9 U2 R
1 cos
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 dT

1 2 Id
0.45 U 2 R
1 cos百度文库
2
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2-8
单相桥式全控整流电路
2）带阻感负载的工作情况
电力电子技术
2-2
1 单相可控整流电路
1.1 单相半波可控整流电路 1.2 单相桥式全控整流电路 1.3 单相全波可控整流电路 1.4 单相桥式半控整流电路
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2-3
1.1单相半波可控整流电路
(Single Phase Half Wave Controlled Rectifier)
1）带电阻负载的工作情况
二、整流电路
1 单相可控整流电路 2 三相可控整流电路 3 整流电路的有源逆变工作状态
电力电子技术
2-1
整流电路·引言
整流电路：
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：
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，又分为 单拍电路和双拍电路。
自然换流点,ωt=30°
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图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接 法电阻负载时的电路及a =0时的波2形-15
a =0时的工作原理分析
变压器二次侧a相绕组和晶闸管 VT1的电流波形，变压器二次绕 组电流有直流分量。 晶闸管的电压波形，由3段组成。
=30的波形
特点：负载电流处于连续和断续 之间的临界状态。
I dT

1 2
I
d
IT
1 2
Id

0.707 I d
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。
电力电子技术
2-10
1、3 单相桥式半控整流电 电路路结构
单相全控桥中，每个导电
回路中有2个晶闸管，1个 u
晶闸管可以用二极管代替， 从而简化整个电路。
u2 过 零 变 负 时 ， 因 电 感 作 用 电流不再流经变压器二次绕组，
而是由VT1和VD2续流。
在u2负半周触发角a时刻触发 VT3 ， VT3 导 通 ， u2 经 VT3 和 VD2向负载供电。
u2 过 零 变 正 时 ， VD4 导 通 ， VD2 关 断 。 VT3 和 VD4 续 流 ， ud又为零。
2 R
R 4
2
晶闸管电流有效值
IT I
变压器二次侧电流有效值 I2 IT
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2-6
1.2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
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。
>30的情况
特点：负载电流断续，晶闸管导 通角小于120 。
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2-16
电力电子技术
2-14
2.1三相半波可控整流电路
1)电阻负载
电路的特点：
变压器二次侧接成星形得到零 线，而一次侧接成三角形避免3 次谐波流入电网。
三个晶闸管分别接入a、b、c三 相电源，其阴极连接在一起— 共阴接法 。
自然换流点：
二极管换相时刻为自然换相点， 是各相晶闸管能触发导通的最
早时刻，即a =0。
电力电子技术
单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻
感负载时的电路及波形
2-12
2 三相可控整流电路
2.1 三相半波可控整流电路 2.2 三相桥式全控整流电路
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2-13
三相可控整流电路·引言
交流测由三相电源供电。 负载容量较大，或要求直流电压脉动较 小、容易滤波。 基本的是三相半波可控整流电路，三相 桥式全控整流电路应用最广 。
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L极大 , 晶闸管VT1和VT4并不关断。
至ωt=π+ 时刻，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，亦称换流。
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。
a 角的移相范围为180。
电力电子技术
图2-5 单相全控桥式 带电阻负载时的电路及波形 2-7
数量关系
Ud

1


2U2 sin td(t)
2
2U2 1 cos 2

0.9U