电工学-第11章电力电子技术

大连理工大学电气工程系
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第 11
章 (4) 晶闸管电流有效值的变化范围
当α = 0o 时，
电 力 电 子
I1U2 π1sin2
2RL π π
技 术
1100π01si2 n0 () 5A 2 10 π π
当α = 120o 时，
I1U2 π1sin2
2RL π π 1100π0.7π 51si2 n1(2 )0 1.67A
电
ID = IT = 0.5IO
力 电
(4) 晶闸管电流有效值
子
技 术
I
π 1πiT 2d(t)
1 πuOd(t)
π2RL
I1U2 π1sin2
2RL π π
(5) 晶闸管正向阳极电压最大值
UTFM 2U 2
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第 11
章 (6) 晶闸管反向阳极电压最大值
电
UTRM 2U 2
2 10 π π
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第
11 章
*11.3 交流调压电路
电 电路结构
力 电 子
A2
+
技
术
uI
－
A1
+
RL
uO
－
uI
O
uO O
3
2
ωt
wenku.baidu.com
3
2
ωt
输出电压有效值
U Oπ 1 πu O 2d (t)U I π π 2 1 πsi2 n )(
输出电流有效值
IO
UO RL
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控制极电压 uG 在 t =α时施加， 故在 ≤t≤ 时， T1 和 D2 导通
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第 11
章 2. 工作原理
Ta
电
力
+
+
电
子 技
u1
u2
术
-
-
－
＋ uG T1
D1
－
＋uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
负半周，T1、D2承受反向电压截止，
T2、D1 承受正向电压。
电流通路：b→T2→RL→D1→a
子 闸管电流有效值。
技 术
[解] (1)输出直流电压的变化范围
当α = 0o 时，
UO
0.9U 2
1 cos
2
0.9 100 1 cos0o 2
90V
当α = 120o 时，
1 cos
1 cos120o
UO 0.9U2 2 0.9 100
2
22.5V
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第 11
力 电
iG → iB1→ T1 导通
子 → iC1= iB2 →T2 导通
＋ iA= iE2
A
T2 iB2= iC1
技 术
→iB1 = iG＋iC2
uA
iC2
→ T1 进一步导通
＋G
T1
形成正反馈 管子迅速导通。
uG iG
iB1
由于 iB1≈iC2，可使 iG = 0。－ －
K
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单相桥式整流电路中的两个二极管用可控 的 晶闸管替换 —— 半控。
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第 11
章 2. 工作原理
电
Ta
力
+
+
电
子 技
u1
u2
术
-
-
－
＋ uG T1
D1
－
＋ uG T2
D2
iO + RL uO
-
b
正半周，T2、D1 承受反向电压截止，
T1、D2 承受正向电压， 电流通路：a → T1 → RL → D2 →b
t
O
+ 2 t
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第
11
章 4. 主要参数
uO
电 力
(1) 负载直流电压
＋ 2 t
电 子 技
∫ UO=
1
2U2sintd(t)
术
=
2 2
U2
1+cos
2
UO =
0.9U2
1+cos
2
(2) 负载直流电流
IO=
UO RL
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第 11
章 (3) 二极管和晶闸管平均电流
力 电
(7) 二极管反向阳极电压最大值
子 技
U DRM 2U 2
术
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第
11
章
[例11.2.1] 一单相桥式半控整流电路，交流输入电
电 力 电
压有效值 U2 = 100 V,负载电阻 RL= 10 Ω，控制角α的调
节范围为0o ~ 120o 。求下述数值的变化范围：(1)输出直 流电压， (2)输出直流电流， (3)晶闸管平均电流，(4)晶
章 (2) 输出直流电流的变化范围
电 力 电
当α = 0o 时，
IO
UO RL
90 10
9A
子
当α = 120o 时，
技 术
IO
UO RL
22.5 10
2.25A
(3) 晶闸管平均电流的变化范围
当α = 0o 时，
11 IT 2 IO 2 9 4.5A
当α = 120o 时，
11 IT 2 IO 2 2.25 1.125A
5
第
11
章
(3) 晶闸管导通后
电 力
若 uA > 0，uG≤0，
电 子
管子会继续导通。
技 术
(4) 晶闸管由导通转换
为截止的条件
uA≤0 或 iA＜IH （维持电流）
＋ iA= iE2
A
T2 iB2= iC1
uA
iC2
＋G
T1
uG iG
iB1
－
－
K
结论：
晶闸管具有单向导电性（直流开关）。
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控制极电压 uG 在 t =α+ 时施加， 故在+ ≤t≤2 时， T2 和 D1 导通。
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第 11
章 3. 工作波形
电 u2
力
电
子 技
O
术
uG
+
O uO
11
a + u2 -
b
t
－
＋ uG T1
D1
－
＋uG T2
D2
iO +
RL uO -
负载 RL 上得到不完整 的全波脉动电压 。
6
第
11
章 3. 主要参数
电 (1) 额定正向平均电流 IF
力 电
允许通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值
子 技
(2) 正向重复峰值电压UFRM
术 (3) 反向重复峰值电压URRM
(4) 控制极触发电压UG 和触发电流IG
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第
11
章 *二、双向晶闸管
电
相当于两个反向晶闸管并联， A2
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第
11
章
[例11.3.1] 交流调压电路，交流输入电压有效值 UI
= 220 V，负载电阻 RL = 11 Ω，控制角α的调节范围为
电 0o ~ 90o 。求输出电压和输出直流的变化范围。
力 电
[解] 当α = 0o 时，
力 电
两者共用一个控制极。
子
G
技
术
A1
*三、可关断晶闸管 A uA＞0 时，uG＞0，管子导通； uA＞0 时，uG＜0，管子截止。 G
K
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第
11
章
11.2 可控整流电路
电 1. 电路结构
力
Ta
电
子
+
+
技
术
u1
u2
-
-
－uG
＋
T1
D1
－
＋ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
电子技术
第 11 章 电力电子技术
11.1 11.2 *11.3 *11.4 *11.5 *11.6
晶闸管 可控整流电路 交流调压电路 直流调压电路 逆变电路 晶闸管触发电路
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电 力 电 子 技 术
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4
第
11
章
电 (2) uA > 0，uG > 0 时