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1、可控硅交流调压器的设计 2021-09-29 10:47 一、单相半波可控整流电路=01、工作原理电路和波形如图1所示，设u2=u2sin。 正半周： 0tt1,ug=0,t 正向阻断，id=0,ut=u2,ud=0 t=t时,加入ug脉冲，t导通，忽略其正向压降，ut=0,ud=u2,id=ud/rd。 负半周： t2当u2自然过零时，t自行关断而处于反向阻断状态，ut=0,ud=0,id=0。 从0到t1的电度角为，叫控制角。从t1到的电度角为，叫导通角，显然 +=。当=0，=180度时，可控硅全导通，与不控整流一样，当=180度，=0度时，可控硅全关断，输出电压为零。 图1、单相半波可控
2、整流 2、各电量关係 ud波形为非正弦波，其平均值（直流电压）： ud=(1/2)u2sintd(t)=(0.45u2)1+cos)/2式1 由上式可见，负载电阻rd上的直流电压是控制角的函式，所以改变的大小就可以控制 直流电压ud的数值，这就是可控整流意义之所在。 流过rd的直流电流id： id=(ud/rd)=0.45(u2/rd)(1+cos)/2式2 ud的有效值（均方根值）： 式3流过rd的电流有效值： i=u/rd=(u2/rd式4由于电源提供的有功功率p=ui，电源视在功率s=u2i（u2是电源电压有效值），所以功率因数：cos=p/s=-式5 由上式可见，功率因数cos也是的函
3、式，当=0时，cos=0.707。显然，对于电阻性负载，单相半波可控整流的功率因数也不会是1。 比值ud/u、i/id和cos随的变化数值，见表一，它们相应的关係曲线，如图2所示 表一 ud/u、i/id和cos的关係 0 30 60 90 120 150 180 ud/u i/id cos 0.45 1.57 0.707 0.42 1.66 0.698 0.338 1.88 0.635 0.225 2.22 0.508 0.113 2.87 0.302 0.03 3.99 0.12 0-0 图2、单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关係由于可控硅t与rd是串联的，所以，流过rd的
4、有效值电流i与平均值电流id的比值，也就是流过可控硅t的有效值电流it与平均值电流idt的比值，即i/id=it/idt。 二、单相桥式半控整流电路电路与波形如图3所示 图3、单相桥式半控整流 t1时刻加入ug1，t1导通，电流通路如图实线所示。ut1=0,ud=u2,ut2=-u2。u2过零时，t1自行关断。 负半周： t2时刻加入ug2，t2导通，电流通路如图虚线所示，ut2=0，ud=-u2,ut1=u2。u2过零时t2自行关断。 2、各电量关係 由图3可见，ud波形为非正弦波，其幅值为半波整流的两倍，所以rd上的直流电压ud: ud=0.9u2(1+cos)/2式6 直流电流id: i
5、d=ud/rd=0.9(u2/rd)(1+cos)/2式7 电压有效值u： 式8电流有效值i式9功率因数cos:cos= ud/u,i/id和cos随的变化数值见表二，相应关係曲线见图4 表二、 ud/u、i/id、cos与的关係表 0 30 60 90 120 150 180 ud/u i/id cos 0.9 1.112 1 0.84 1.179 0.985 0.676 1.335 0.896 0.45 1.575 0.717 0.226 1.97 0.426 0.06 2.835 0.169 0-0 图4、单相全波和桥式电路电压、电流及功率因数与控制角的关係把单相全波整流单相半波整流进行
6、比较可知： （1）当相同时，全波的输出直流电压比半波的大一倍。 （2）在和id相同时，全波的电流有效值比半波的减小倍。 （3）相同时，全波的功率因数比半波的提高了倍。 三、整流电路波形分析1、单相半波可控整流 （1）电阻性负载（见图1） 1）电阻性负载，id波形与ud波形相似，因为可控硅t与负载电阻rd串联，所以id=id。 2）可控硅t承受的正向电压随控制角而变化，但它承受的反向电压总是负半波电压，负半波电压的最大值为u2。 3）线路简单，多用在要求不高的电阻负载的场合。 （2）感性负载（不带续流二极体，见图5）： 1）电机电器的电磁线圈、带电感滤波的电阻负载等均属于电感性负载。 2）电感具
7、有障碍电流变化的作用可控硅t导通时，其压降ut=0，但电流id只能从零开始上升。id增加和减少时线圈ld两端的感应电动势el的极性变化如图示。 图5、电感性负载无续流二极体 3）当电源电压u2下降及u20时，只要释放磁场能量可以维持id继续流通，可控硅t仍然牌导通状态，此时ud=u2。当u20时，虽然ud出现负值，但电流id的方向不变。 4）当电流id减小到小于维持电流ih时，可控硅t自行关断，id=0,ut=u2，可控硅承受反压。 5）负载电压平均值： 其中电感ld两端电压的平均值为零。 6）电感ld的存在使负载电压ud出现负值，ld越大，ud负值越大，负载上直流电压ud就越小，id=ud/
8、rd 也越小，所以如果不採取措施，可控硅的输出就达不到应有的电压和电流。 （3）感性负载（带续流二极体，见图6）： 1）在负载上并联一只续流二极体d，可使ud提高到和电阻性负载时一样， 2）在电源电压u20时，d的作用有点：把电源负电压u2引到可控硅t两端，使t关断，ut=u2；给电感电流续流，形成id；把负载短路，ud=0,避免ud出现负值，使负载上直流输出电压ud提高。 3）负载电流为何控硅电流it和二极体的续流id之和，即id=it+id。当ldr时，id下降很慢使id近似为一条水平线，所以流过t和d的电注平均值与有效值分别为： 平均值：idt=（/360）id idd=(360-)/3
9、60id 有效值：it=根号下（/360）id id=根号下(360-)/360id4)可控硅t开始导通后，如果电感ld很大，it的上升很慢，这就有可能导致触发脉冲消失时可控硅的电流还上升不到维持导通状态的维持电流，就是说，可控硅触发不了，为了使可控硅可靠触发，触发脉冲应该足够宽，或者在负载两端并联一只电阻，以利于加快it的上升。 也越小，所以如果不採取措施，可控硅的输出就达不到应有的电压和电流。 （3）感性负载（带续流二极体，见图6）： 1）在负载上并联一只续流二极体d，可使ud提高到和电阻性负载时一样， 2）在电源电压u20时，d的作用有点：把电源负电压u2引到可控硅t两端，使t关断，ut
10、=u2；给电感电流续流，形成id；把负载短路，ud=0,避免ud出现负值，使负载上直流输出电压ud提高。 3）负载电流为何控硅电流it和二极体的续流id之和，即id=it+id。当ldr时，id下降很慢使id近似为一条水平线，所以流过t和d的电注平均值与有效值分别为： 平均值：idt=（/360）id idd=(360-)/360id 有效值：it=根号下（/360）id id=根号下(360-)/360id4)可控硅t开始导通后，如果电感ld很大，it的上升很慢，这就有可能导致触发脉冲消失时可控硅的电流还上升不到维持导通状态的维持电流，就是说，可控硅触发不了，为了使可控硅可靠触发，触发脉冲应
11、该足够宽，或者在负载两端并联一只电阻，以利于加快it的上升。 zkd6 通用全数字无超调三相闸流体整流器是以高阶工业级微控制器为核心组成的全数字控制、数字触发板，并将电源变压器、脉冲变压器焊装在控制板上。使用灵活,安装简便。电源用军工变压器，效能稳定可靠。 三相同步方案,定製可适应交流5v380v 各种同步电压。4 种高效能pid方案，适应不同性质负载，控制精度高，动态特性好。全数字触发，脉冲不对称度0. 1, 用军工脉冲变压器触发,脉冲前沿陡度0.2us。功能、引数设定採用按键操作，故障、报警、介面採用led 数码管显示，操作方便，显示直观。 本控制板的所有控制引数均为数字量，无温度漂移变化
12、，执行稳定、工作可靠。强抗干扰能力，採用独特措施，恶劣干扰环境正常执行。通用性强，适用範围宽，控制板适应任何整流主路，任何性质负载。 手动、自动；稳流、稳压；电位器控制、仪表控制可任意选择和切换。内部zkd6 通用三相闸流体数控板直接触发六个10000a 以内的闸流体元件的装置，外接脉冲功放板，适应多于六个闸流体元件的各种大型可控整流装置。具有完善故障、报警检测和保护功能。 实时检测过流、过压、反馈丢失、控制板内部故障。设有开机给定回零、软启动、截流、截压、急停保护。除错简便，数控板除错不用示波器和万用表。 每一块控制板均经过了严格的软体测试、硬体老化，以确保工作稳定可靠。 2. 产品名称：通用全数字无超调三相闸流体整流器 3. 产品型号：zkd6 4. 适用装置：主要用于电解、电镀、充电、直流稳压稳流、电加热、电磁铁等闸流体电源装置。 5. 适用电路 三相全控桥式可控整流电路。 带平衡电抗板的双反星形可控整流电路。 变压器原边交流调压，副边二极体整流电路。 三相零式整流电路。 三相半控桥式可控整流电路。 6. 正常使用条件 海拔高度不超过2000m。 环境温度：-40+50。 空气最大相对溼度不超过90%(在相当于空气温度205)。 10
