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1、,Fundamentals of Power Electronics Technology,电力电子技术基础,South China University of Technology,第三部分 电力电子变换电路,6,South China University of Technology,2.2 单相桥式全控整流电路,单相全桥全控整流电路的特点,电力电子技术基础,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。,电阻性负载,电力电子技术基础,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
2、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,仿真,电力电子技术基础,数量关系,电力电子技术基础,a 角的移相范围为180。,输出电压平均值,负载电流平均值,负载电流有效值、变压器二次侧电流有效值,数量关系,电力电子技术基础,晶闸管电流有效值,晶闸管电流平均值为负载电流平均值的一半,功率因数,阻感负载,电力电子技术基础,为便于讨论，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，由于电感的作用晶闸管VT1和VT4中仍流过电流id，并不关断 至t=+a
3、 时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通,VT2和VT3导通后，u2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4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 晶闸管移相范围为90。 晶闸管承受的最大正反向电压均为 。 晶闸管导通角与a无关，均为180 和 。 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。,阻感负载,电力电子技术基础,2.3 单相桥式半控整流电路,电阻负载,电力电子技术基础,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，
4、 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）。,半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同,阻感负载,电力电子技术基础,假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态,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
5、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,阻感负载,电力电子技术基础,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,失控,电力电子技术基础,阻感负载(带续流二极管),电力电子技术基础,假设负载中电感很大，且电路已工作于稳态,数量关系,电力电子技术基础,晶闸管、二极
6、管的电流平均值,晶闸管、二极管的电流有效值,续流二极管的电流平均值、有效值,变压器二次侧的电流有效值,2.4 三相半波可控整流电路,三相可控整流电路的特点,电力电子技术基础,可减少直流电压的脉动，不致引起三相电源的负载不平衡。,在大容量设备里边得到应用。,三相半波可控整流电路是最基本的。,电阻负载,电力电子技术基础,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,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
7、断，输出整流电压即为该相的相电压 一周期中，在wt1wt2期间，VD1导通，ud=ua 在wt2wt3期间， VD2导通，ud=ub 在wt3 wt4期间，VD3导通，ud=uc 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 .,电阻负载工作原理分析,电力电子技术基础,电阻负载a =0时工作原理分析,电力电子技术基础,以变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形为例： 晶闸管的电压波形，由3段组成： 第1段，VT1导通期间，为一管压降，可近似为uT1=0 第2段，在VT1关断后，VT2导通期间，uT1=ua-ub=uab，为一段
8、线电压 第3段，在VT3导通期间，uT1=ua-uc=uac为另一段线电压 增大a值,将脉冲后移,整流电路的工作情况相应地发生变化,电阻负载a =30时波形分析,电力电子技术基础,a=30时的 波形 负载电流处于连续和断续之间的临界状态,电阻负载a =30时定量分析,电力电子技术基础,a30时，负载电流连续，有,当a=0时，Ud最大 :,电阻负载a 30时波形分析,电力电子技术基础,A30时的 波形 负载电流断续，晶闸管导通角小于120,电阻负载，a =60时的波形,电阻负载时a角的 移相范围为150,电阻负载a 30时定量分析,电力电子技术基础,a30时，负载电流断续，晶闸管导通角减小，,负
9、载电流平均值为 晶闸管轮流导通，故流过它的电流平均值为 晶闸管承受的最大反向电压，为变压器二次线电压峰值，即 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,电阻负载定量分析,电力电子技术基础,特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直 a30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,阻感负载,电力电子技术基础,阻感负载,电力电子技术基础,a=60时的波形,变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为 晶闸管的电流的平均值为 晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值,阻感负载,电力电子技术基础,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。,三相半波可控整流的特点,电力电子技术基础,相对于单相整流电路，波形平直；三相负载平衡。,习题： 25 28 213,作业,END!,
