《电力电子技术 教学课件 ppt 作者 龙志文 电力电子课件---第二章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术 教学课件 ppt 作者 龙志文 电力电子课件---第二章（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 可控整流电路,2.1 单相可控整流电路 2.2 三相可控整流电路 2.3 变压器漏抗对整流电路的影响 2.4 晶闸管触发电路 2.5 触发电路与主电路的同步 2.6 大功率可控整流电路,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。,第2章 可控整流电路,整流电路： 出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。,2.1 单相可控整流电路,2.1.1 电阻性负载,2.1.2 电感性负载,2.1.3 反电动势负载,2.1 单相可控整流
2、电路,整流电路有各种各样的形式，不同电路特点不同。整流电路的形式主要有： 1单相可控整流电路： （1）单相半波可控整流电路 （2）单相全波可控整流电路 （3）单相桥式可控整流电路 a.单相全控桥式整流电路 b.单相半控桥式整流电路 2三相可控整流电路： （1）三相半波可控整流电路 （2）三相桥式可控整流电路 a.三相全控桥式整流电路 b.三相半控桥式整流电路,不同性质的负载对于整流电路的电压、电流波形影响很大，负载的性质主要有： 1电阻性 特点是：流过它的电流波形与它两端的电压波形形状相同、相位一致。 2电感性 特点是：由于感抗的作用，电感中电流的变化要滞后于电压的变化，因此可以使晶闸管的导通
3、时间延长，电流波形容易连续，脉动小，甚至能接近一条直线。,2.1 单相可控整流电路,2.1 单相可控整流电路,3电容性 其特点为：当晶闸管被触发导通时，马上就有大的充电电流流过晶闸管，容易损坏晶闸管，所以一般不能在整流电路的输出端接大电容。 4反电动势 其特点为：只有电源电压大于反电动势时，晶闸管才能被触发导通。,2.1.1 电阻性负载,图2-1 单相全控桥式整流电路电阻性负载及波形,2.1.1 电阻性负载,晶闸管VT1、VT4为一对桥臂，VT2、VT3为另一对桥臂，在u2的正半周内，M端为正，N端为负，在0期间，晶闸管不导通，VT1、VT4共同承受正向电源电压，VT2、VT3共同承受反向电源
4、电压，负载Rd中没有电流流过，负载两端电压ud0。当t时，VT1、VT4导通，电流从M端经VT1、Rd、VT4流回N端，电源电压u2全部加在Rd上，VT2、VT3承受反相电压而截止。当u2过零时，id也降到零，VT1、VT4关断。,负半周时，M端为负，N端为正，在ug2、ug3到来之前，晶闸管VT2、VT3不导通，VT1、VT4共同承受反向电源电压，VT2、VT3共同承受正向电源电压，整流电路无输出，负载中也没有电流，当t时，VT2、VT3导通，电流从N端经VT2、Rd、VT3流回M端, 电源电压u2全部加在Rd上，VT1、VT4承受反向电源电压截止，而此时uT1，4为零，当一个周期结束，u2
5、过零时，id也降到零，VT2、VT3关断。当u2电压的每个周期都以恒定的角加上触发脉冲时，负载Rd上就能得到稳定的缺角全波电压波形，这是一个脉动直流电压，由于是电阻性负载，电流idud /Rd与ud波形相同。,2.1.1 电阻性负载,2.1.1 电阻性负载,在单相电路中，把晶闸管承受正向电压起到触发导通之间的电角度称为控制角。晶闸管在一个周期内导通的电角度用表示，称为导通角。改变的大小即改变触发脉冲在每个周期内出现的时刻称为移相。对单相全控桥式电路而言，的移相范围为0，对应的在0范围内变化。,输出的直流电压平均值Ud为：,直流电流的平均值Id为：,2.1.1 电阻性负载,输出电压的有效徝U为：
6、,电流有效徝I为：,电流的波形系数Kf为：,Kf,（25）,2.1.1 电阻性负载,功率因数为：,cos,（26）,晶闸管两端的电压波形如图2-1b所示， 晶闸管承受的最大正反向电压为电源电压的峰值，即有效徝的,倍。,2.1.2 电感性负载,图2-2 单相全控电感性负载时电路及波形,2.1.2 电感性负载,在电源电压u2为正半周时，M端为正，N端为负，晶闸管VT1、VT4承受正向电压，电感释放能量。u2过零变负时，M端为负，N端为正，晶闸管VT1、VT4仍然承受正向电压而继续导通，自感电动势力图阻止电流的减小，此时输出电压ud的波形出现负面积。在t到t期间，虽然VT2、VT3已经承受正向电压，
7、但在ug2、ug3到来之前是不会导通的。直到t时，ug2、ug3来到，VT2、VT3导通，VT1、VT4因承受反向电压而关断。,1.电路工作情况分析 电感为储能元件，有储存、释放能量的功能。当流过电感的电流变化时，在电感中要产生自感电动势eL-Ld,，阻碍电流的变化，当id,0），eL阻碍电流的增大，Ld中储存能量，当id减小时（,(,0）,增大时,2.1.2 电感性负载,2.1.2 电感性负载,2.续流二极管 为了提高输出电压，使负载端不出现负电压，在负载两端并联一个二极管VD，如图23a所示。,图2-3 单相全控电感性负载带续流二极管时的电路和波形,2.1.2 电感性负载,当电源电压U2为
8、正半周时，晶闸管VT1、VT4触发导通，此时负载两端电压为正向，二极管VD承受反向电压不导通，负载上电压波形与不加二极管时相同。 当电源电压变负时，自感电动势经二极管VD形成回路，使负载电流继续流通，此二极管称为续流二极管。当续流二极管导通时，反向电源电压U2经VD使晶闸管承受反向电压而关断。在这期间，负载两端电压仅为二极管的管压降，接近于零，因此不出现负电压。,2.1.2 电感性负载,当Ug2、Ug3来到时，晶闸管VT2、VT3导通，二极管VD关断。从图23b可以看出，输出电压Ud的波形与电阻性负载时一样，但电流波形却不同。 接续流二极管VD除了可提高Ud外，还可减轻晶闸管的负担，在每个周期
9、内，每个晶闸管的导通角T-,续流二极管的导通角D2。,2.1.2 电感性负载,2.1.2 电感性负载,4、晶闸管的电流有效徝为：,Id （211）,IT ,5、二极管的电流平均值为：,IdD,Id,Id,（212）,6、二极管的电流有效徝为：,ID,Id,（213）,2.1.3 反电动势负载,充电池、蓄电池、直流电动机等负载本身就具有一定的直流电动势，对可控整流电路来说是一种反电动势性质的负载。,b),i,图2-4 单相全控桥式整流电路接反电动势电阻负载时的电路及波形,1、负载为ERd（以蓄电池为例）,a),在|u2|E时，晶闸管承受正电压，才有导通的可能。,导通之后， ud=u2， ， 直至
10、|u2|=E，id即降至0使得 晶闸管关断，此后ud=E 。,与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度停止导电， 称为停止导电角，,在a 角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。,2.1.3 反电动势负载,晶闸管导通时间较电阻性负载缩短了，E越大，则,Ud角越大，相应Ud也越大，此时电流波形的底部越窄，波形系数Kf 越大。,角越大，相应,Id,Ud,输出电流瞬时值id为：,id,（udE） （214）,输出电流平均值为：,（215）,输出电压的平均值为：,（216）,2.1.3 反电动势负载,2、负载为ERdLd,（以直流电动机为例，设电感足够大）,负载为直流电动机时，如果出现电流断续，则电动机 的
11、机械特性将很软 ，为了克服此缺点，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器。,2.1.3 反电动势负载,图2-5 单相桥式整流电路负载为电势 加阻抗时的电路及波形,单相全控桥式整流电路，ERdLd负载，只要电感足够大，保证电流连续，其输出平均电压Ud计算公式与负载为电阻加电感时相同，而与E无关，移相范围为090。从ud波形可知，电压有负值出现，使Ud降低，为提高输出平均电压Ud，同时减轻晶闸管负担，可在负载两端并接续流二极管VD。,2.1.3 反电动势负载,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,2.2.2 三相全控桥式整流电路,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相
12、半波可控整流电路,1.三相半波不可控整流电路,图2-6 三相半波不可控整 流电路及波形,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,1.三相半波不可控整流电路,三个二极管的阴极连接在一起，这种接法叫共阴极接法，三个阳极分别接到变压器二次侧。通常在三相半波整流电路中为了得到零线，整流变压器的二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形可使三次谐波通过，有利于电网波形的改善。所以一般变压器为三角形/星形联接。,图26b为整流电压电流波形。由于三个二极管为共阴极连接，则哪一相二极管的阳极电位最高，哪个二极管导通。二极管每到变压器二次侧相电压正半周相邻波形的交点就自动换相，所以这些交点就叫做
13、自然换流点。整流二极管承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，为 。,U2。,将图2-6a中的三个二极管换成三个晶闸管就得到了三相半波可控整流电路。,（1）电阻性负载,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极接法 。,自然换相点：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，将其作为计算各晶闸管触发角a的起点，即 a =0。,2.2.1 三相半波可控整流电路,2.三相半波可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,图2-
14、7 三相半波可控整流波形图,2.2.1 三相半波可控整流电路,60时波形。 以VT1管为例，uT1波形如图27d所示 在t1t3期间，VT1管导通，其两端的电压uT10； 在t3t4期间，VT2管导通，uT1uUV； 在t4t5期间，VT3管导通，uT1uUW。 uT1、uT1波形与uT1波形分析相同，只是相位依次滞后120。晶闸管承受的最大反向电压uTM等于线电压的峰值。,2.2.1 三相半波可控整流电路,（2）电感性负载,图2-8 大电感负载的三相半波整流电路及波形,2.三相半波可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,（2）电感性负载,2.三相半波可控整流
15、电路,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,（3）续流二极管,。,图2-9 大电感负载且接续流二极管时的波形,2.三相半波可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,30时，由于Ud波形不出现负值，续流二极管VD不起作用，晶闸管每个周期轮流导通120。当三相半波可控整流电路，电感性负载，当30时，ud波形出现负值，使平均电压Ud下降，因此也可在负载两端并接续流二极管VD，以提高输出平均电压Ud值,2.2.1 三相半波可控整流电路,输出电压Ud ,输出电流Id的计算都和电阻性负载相同。当 30时晶闸管中流过的电流平均值、有效徝计算如下：,IdVT =,Id,（2-29）,IVT =,Id,（2-30）,续流二极管中流过的电流平均值、有效徝分别为,IdVD,Id,（2-31）,IVD =,2.三相半波可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,（2-32）,2.2.1 三相半波可控整流电路,3、共阳极整流电路,大电感负载时的Ud、Id计算如下,图2-10 三相共阳极半波可控整流电路及电流波形,2.2 三相可控整流电路,2.2 三相可控整流电路,2.2.1 三相半波可控整流电路,三相半波可控整流电路与单相可控整流电路比较，输出电压波形脉动小、输出功率大、三相负载平衡。不足之处是变压器次级线圈每周期只有1/3时间有电流通过，并且是单方向的，变压器
