第4章 可控整流电路

第二节单相桥式可控整流电路1、电阻性负载2、电感性负载3、反电动势第四章可控整流电路第二节单相桥式可控整流电路一、单相桥式可控整流电路1.带电阻负载的工作情况工作原理及波形分析u(i)pwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,4图4-5单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形VT1和VT4组成一对桥臂，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。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。α)数量关系1)输出直流电压平均值Ud及有效值U（α角的移相范围为0～180。）ppwwp2cos19.02cos122)(dsin21222dUUttUU2cos19.02cos12222ddpRURURUI2cos145.0212RUIIddT4.2单相桥式可控整流电路ppppppaaUaaUU2sin2122sin412222)输出直流电流平均值Id3)晶闸管电流平均值IdT和有效值ITpwtwtwt000i2udidb)c)d)dduVT1,44.2单相桥式可控整流电路pppwwpp2sin212)(d)sin2(21222RUttRUITpppwwpp2sin21)()sin2(12222RUtdtRUIIppp2sin21cos2IUUISP5)功率因数4)变压器二次测电流有效值I2与输出直流电流I有效值相等：不考虑变压器的损耗时，要求变压器的容量S=U2I2。2.电感性负载（不接续流二极管）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。TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4图4-6单相全控桥带阻感负载时的电路及波形4.2单相桥式可控整流电路•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ωt=π+α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，此过程称换相或换流。ppwwpcos9.0cos22)(dsin21222dUUttUUddT21IIddT707.021III4.2单相桥式可控整流电路2OwtOwtOwtudidi2b)OwtOwtuVT1,4OwtOwtIdIdIdIdIdiVT2,3iVT1,4数量关系晶闸管移相范围为90。晶闸管承受的最大正反向电压均为。22U晶闸管导通角θ与α无关，均为180。电流的平均值和有效值：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α角决定，有效值I2=Id。3.电感性负载（接续流二极管）见图4-7为了扩大移相范围，使ｕｄ波形不出现负值且输出电流更加平稳，可在负载两端并接续流二极管，如图4-7α电路所示。接续流管后，α的移相范围可扩大到0～π。α在这区间内变化，只要电感量足够大，输出电流id就可保持连续且平稳。在电源电压u2过零变负时，续流管承受正向电压而导通，晶闸管承受反向电压被关断。这样ud波形与电阻性负载相同，如图4-7b所示。负载电流id是由晶闸管VT1和VT3、VT2和VT４、续流管VD相继轮流导通而形成的。uT波形与电阻负载时相同。4.2单相桥式可控整流电路图4-7单相全控桥带阻感负载时的电路及波形（接续流管）返回接入VD：扩大移相范围，不让ud出现负面积。移相范围：0~180ud波形与电阻性负载相同Id由VT1和VT3，VT2和VT4，以及VD轮流导通形成。uT波形与电阻负载时相同。4.带反电动势负载时的工作情况在|u2|E时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。REUIdd图4-8单相桥式全控整流电路接反电动势—电阻负载时的电路及波形4.2单相桥式可控整流电路电流断续导通之后，ud=u2，直至|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δ停止导电，δ称为停止导电角，212sinUE在α角相同时，整流输出电压比电阻负载时大。b)idOEudwtIdOwtq为了使电流连续，一般在主电路中直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间。电感量足够大时，电流波形近似一直线。4.2单相桥式可控整流电路电流连续有负面积由于电感存在Ud波形出现负面积，使Ud下降。α可调范围：0~90图4-9单相桥式全控整流电路带反电动势负载串平波电抗器，电流连续的临界情况twwOud0Eidtpq=p4.2单相桥式可控整流电路接入VD：扩大移相范围，不让ud出现负面积。移相范围：0~180ud波形与电阻性负载相同Id由VT1和VT4，V2和VT3，以及VD轮流导通形成。图4-10单相桥式全控整流电路，有反电动势负载串平波电抗器、接续流二极管4.2单相桥式可控整流电路二、单相桥式半控整流电路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，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（先不考虑VDR）。半控电路与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR图4-11单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形单相半控桥带阻感负载的情况*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α处给晶闸管VT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α点电位低于b点电位，使得电流从VD4转移至VD2，VD4关断，电流不再流经变压器二次绕组，而是由VT1和VD2续流。在u2负半周触发角α时刻触发VT3，VT3导通，则向VT1加反压使之关断，u2经VT3和VD2向负载供电。u2过零变正时，VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，ud又为零。图4-11单相桥式半控整流电路，有续流二极管，阻感负载时的电路及波形4.2单相桥式可控整流电路a)TabRLOb)u2i2udidVT1VT2VD3VD4VDRu2OudidIdOOOOOi2IdIdIdIdIdwtwtwtwtwtwtwtppiVT1iVD4iVT2iVD3iVDR续流二极管的作用若无续流二极管，则当α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。（见图4-12）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。4.2单相桥式可控整流电路图4-12单相半控桥电感性负载不接续流二极管的情况分析返回