晶闸管单相可控整流电路
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
u2
b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
c) 0
wt
ud
d) 0
+
+
a
wt
id
e) 0
q
wt
uVT
f) 0
wt
图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形
2.1.1 单相半波可控整流电路-续流二极管
◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √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。 √若L足够大，id连续，且id波形接 近一条水平线 。
A
单相桥式（ 全波）全控 整流电路
1 cosa 2
负载电压有效值为
1 1 p a 2 UO ( 2 U sin w t ) d ( w t ) U sin 2 a 2p a 4p 2p
p
uBaidu Nhomakorabea 0
wt
ug
0 ud 0 u VT 0
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
8
2.1.1单相半波整流电路——数量关系
视在功率S：交流电源侧电压有效值与电流有效值的乘积。
a)
u b)
2
O ud c) O id
w t1
w t
w t
Id
d) O i VT e) i VD f) O
R
w t
Id p-a p+a
w t
O 电路工作时能量的传递过程:VT导通时电源输 u g) 出的能量一部分供R消耗，另一部分被L吸收储 O 存；在VT关断期间，电感释放能量供R消耗，直 到L中的储能释放完毕，id下降到0，VDR关断 (电流不连续的情况)。
第2章 晶闸管相控电路
2.1 晶闸管单相可控整流电路
2.2 晶闸管三相可控整流电路
2.3 电动势负载可有源逆变
2.4 相控式交流调压电路 2.5 相控电路的同步问题
2018/11/2
1
1
概 述： 各 种 整 流 器
电力传动用整流器
电解用整流器 同步电机励磁用整流器
2
概 述 各 种 整 流 器
小型整流器
这种交-直传动的电力机 车，也用到了大功率整 流器。
大型整流器
3
2.1 晶闸管单相可控整流电路
单相整流电路
2.1.1单相半波 整流电路
2.1.2单相 桥式全控 整流电路
2.1.3单相 桥式半控 整流电路
4
2018/11/2 4
2.1.1
单相半波整流电路
电压波形及表达式
B
电路构成
A
单相半波整 流电路
T u1 u2
VT u VT
id
ud R
u2 0 ug 0 ud 0 u VT 0
wt
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
7
2.1.1单相半波整流电路——数量关系
负载电压平均值（直流成分）为
1 Ud 2p
p a
2U sin wtd (wt )
U 2p
(1 cosa ) 0.45U
有功功率P：负载电压有效值与电流有效值的乘积。 电路的功率因数（与交流电路不同）:
P UO 1 p a sin 2a S U 4p 2p
随着控制角的增加，功率因数降低，最大的功率因数为0.707
VT T i u
VT d
u
1
u
u
d
R
9
2.1.1 单相半波可控整流电路-带电感负载
■带阻感负载的工作情况 ◆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。 ◆电路分析 ☞晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2。 ☞在wt1时刻，即触发角a处 √ud=u2。 √L的存在使id不能突变，id从0开始增加。 ☞u2由正变负的过零点处，id已经处于减小的 过程中，但尚未降到零（另外VT由于电感的感应 电动势的作用仍然承受正向电压），因此VT仍处 于通态。 ☞wt2时刻，电感能量释放完毕，id降至零， VT关断并立即承受反压。 ☞由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使 ud波形出现负的部分，与带电阻负载时相比其平 均值Ud下降。 为解决上述矛盾，在整流电路的负 载两端并联一个二极管，称为续流二极管。
VT
T i u
VT d
u
1
u
2
u
d
R
图3-1 单相半波可控整流电路
u
6
2.1 单相半波可控整流电路结构及波形
◆基本数量关系 ☞a：从晶闸管开始承受正向 阳极电压起到施加触发脉冲止的 a) 电角度称为触发延迟角，也称触 发角或控制角。 ☞q：晶闸管在一个电源周期 中处于通态的电角度称为导通角。 b) ☞随着a增大，Ud减小，该电 c) 路中VT的a移相范围为180。 ◆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称为 d) 相位控制方式，简称相控方式。 名称:直流输出电压ud为极性不变， 但瞬时值变化的脉动直流，其波 e) 形只在u2正半周内出现，故称 “半波”整流.加之电路中采用了 可控器件晶闸管，且交流输入为 单相，故该电路称为单相半波可 控整流电路。
（VT的导通区间α<ωt<π）
流二极管电流有效值IDR为
I DR
p a 续流二极管的导通区间π<ωt<2π+α Id 2p
12
单相半波可控整流电路的特点：电路简单，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。
2.1.2 单相桥式全控整流电路
纯电阻负载的波形
B
主电路结构
C
数量关系
续流二极管
E
D
电感性负载
5
2018/11/2 5
2.1 单相半波可控整流电路结构及波形
■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，其一次侧和二次侧电压瞬时 值分别用u1和u2表示，有效值分别 用U1和U2表示，其中U2的大小根据 需要的直流输出电压ud的平均值Ud 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 成正比，两者波形相同。 ◆在分析整流电路工作时，认为 晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。
VT
w t
w t
单相半波带阻感负载有续流二 极管的电路及波形
11
2.1.1单相半波整流电路——续流二极管
当τ足够大，负载电流id的波形将趋于一条直线，此时， 晶闸管和续流二极管交替导通，流过晶闸管和续流二极管 的电流的波形为矩形波。 由此可得出晶闸管电流有效值IVT为
I VT
p a Id 2p
u2
b) 0
wt 1
p
2p
wt
ug
c) 0
wt
ud
d) 0
+
+
a
wt
id
e) 0
q
wt
uVT
f) 0
wt
图3-2 带阻感负载的单相半 波可控整流电路及其波形
2.1.1 单相半波可控整流电路-续流二极管
◆有续流二极管的电路 ☞电路分析 √u2正半周时，与没有续流二极管 时的情况是一样的。 √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。 √若L足够大，id连续，且id波形接 近一条水平线 。
A
单相桥式（ 全波）全控 整流电路
1 cosa 2
负载电压有效值为
1 1 p a 2 UO ( 2 U sin w t ) d ( w t ) U sin 2 a 2p a 4p 2p
p
uBaidu Nhomakorabea 0
wt
ug
0 ud 0 u VT 0
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
8
2.1.1单相半波整流电路——数量关系
视在功率S：交流电源侧电压有效值与电流有效值的乘积。
a)
u b)
2
O ud c) O id
w t1
w t
w t
Id
d) O i VT e) i VD f) O
R
w t
Id p-a p+a
w t
O 电路工作时能量的传递过程:VT导通时电源输 u g) 出的能量一部分供R消耗，另一部分被L吸收储 O 存；在VT关断期间，电感释放能量供R消耗，直 到L中的储能释放完毕，id下降到0，VDR关断 (电流不连续的情况)。
第2章 晶闸管相控电路
2.1 晶闸管单相可控整流电路
2.2 晶闸管三相可控整流电路
2.3 电动势负载可有源逆变
2.4 相控式交流调压电路 2.5 相控电路的同步问题
2018/11/2
1
1
概 述： 各 种 整 流 器
电力传动用整流器
电解用整流器 同步电机励磁用整流器
2
概 述 各 种 整 流 器
小型整流器
这种交-直传动的电力机 车，也用到了大功率整 流器。
大型整流器
3
2.1 晶闸管单相可控整流电路
单相整流电路
2.1.1单相半波 整流电路
2.1.2单相 桥式全控 整流电路
2.1.3单相 桥式半控 整流电路
4
2018/11/2 4
2.1.1
单相半波整流电路
电压波形及表达式
B
电路构成
A
单相半波整 流电路
T u1 u2
VT u VT
id
ud R
u2 0 ug 0 ud 0 u VT 0
wt
1
p
2p
wt
wt
a
q
wt
wt
图3-1 单相半波可控整流电路及波形
7
2.1.1单相半波整流电路——数量关系
负载电压平均值（直流成分）为
1 Ud 2p
p a
2U sin wtd (wt )
U 2p
(1 cosa ) 0.45U
有功功率P：负载电压有效值与电流有效值的乘积。 电路的功率因数（与交流电路不同）:
P UO 1 p a sin 2a S U 4p 2p
随着控制角的增加，功率因数降低，最大的功率因数为0.707
VT T i u
VT d
u
1
u
u
d
R
9
2.1.1 单相半波可控整流电路-带电感负载
■带阻感负载的工作情况 ◆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。 ◆电路分析 ☞晶闸管VT处于断态,id=0,ud=0,uVT=u2。 ☞在wt1时刻，即触发角a处 √ud=u2。 √L的存在使id不能突变，id从0开始增加。 ☞u2由正变负的过零点处，id已经处于减小的 过程中，但尚未降到零（另外VT由于电感的感应 电动势的作用仍然承受正向电压），因此VT仍处 于通态。 ☞wt2时刻，电感能量释放完毕，id降至零， VT关断并立即承受反压。 ☞由于电感的存在延迟了VT的关断时刻，使 ud波形出现负的部分，与带电阻负载时相比其平 均值Ud下降。 为解决上述矛盾，在整流电路的负 载两端并联一个二极管，称为续流二极管。
VT
T i u
VT d
u
1
u
2
u
d
R
图3-1 单相半波可控整流电路
u
6
2.1 单相半波可控整流电路结构及波形
◆基本数量关系 ☞a：从晶闸管开始承受正向 阳极电压起到施加触发脉冲止的 a) 电角度称为触发延迟角，也称触 发角或控制角。 ☞q：晶闸管在一个电源周期 中处于通态的电角度称为导通角。 b) ☞随着a增大，Ud减小，该电 c) 路中VT的a移相范围为180。 ◆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称为 d) 相位控制方式，简称相控方式。 名称:直流输出电压ud为极性不变， 但瞬时值变化的脉动直流，其波 e) 形只在u2正半周内出现，故称 “半波”整流.加之电路中采用了 可控器件晶闸管，且交流输入为 单相，故该电路称为单相半波可 控整流电路。
（VT的导通区间α<ωt<π）
流二极管电流有效值IDR为
I DR
p a 续流二极管的导通区间π<ωt<2π+α Id 2p
12
单相半波可控整流电路的特点：电路简单，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。
2.1.2 单相桥式全控整流电路
纯电阻负载的波形
B
主电路结构
C
数量关系
续流二极管
E
D
电感性负载
5
2018/11/2 5
2.1 单相半波可控整流电路结构及波形
■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，其一次侧和二次侧电压瞬时 值分别用u1和u2表示，有效值分别 用U1和U2表示，其中U2的大小根据 需要的直流输出电压ud的平均值Ud 确定。 ◆电阻负载的特点是电压与电流 成正比，两者波形相同。 ◆在分析整流电路工作时，认为 晶闸管（开关器件）为理想器件， 即晶闸管导通时其管压降等于零， 晶闸管阻断时其漏电流等于零，除 非特意研究晶闸管的开通、关断过 程，一般认为晶闸管的开通与关断 过程瞬时完成。
VT
w t
w t
单相半波带阻感负载有续流二 极管的电路及波形
11
2.1.1单相半波整流电路——续流二极管
当τ足够大，负载电流id的波形将趋于一条直线，此时， 晶闸管和续流二极管交替导通，流过晶闸管和续流二极管 的电流的波形为矩形波。 由此可得出晶闸管电流有效值IVT为
I VT
p a Id 2p