课题3.单相半波可控整流电路(电阻性负载)

《电力电子技术》课题三单相半波可控整流电路－－电阻性负载学习上次课程内容1.晶闸管导通条件是什么？2.晶闸管关断条件是什么？单相半波可控整流电路—电阻性负载1.电路变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。TVTRu1u2uVTudid单相半波可控整流电路—电阻性负载2.工作原理当时，晶闸管虽承受正向电压，但晶闸管的控制极无触发信号，晶闸管处于关断截止状态，负载上无电压输出=0。045oa单相半波可控整流电路—电阻性负载2.工作原理当时，晶闸管承受正向电压，同时，晶闸管的控制极有触发信号，晶闸管导通，负载上得到输出电压的波形是与电源电压相同形状的波形。45oa单相半波可控整流电路—电阻性负载2.工作原理a当时，晶闸管承受正向电压，同时，晶闸管的控制极有触发信号，晶闸管导通，负载上得到输出电压的波形是与电源电压相同形状的波形。45oa单相半波可控整流电路—电阻性负载2.工作原理当时，晶闸管承受反向电压，同时，晶闸管的控制极有触发信号，晶闸管处于关断截止状态，负载上无电压输出=0。papdu单相半波可控整流电路—电阻性负载2.工作原理直到下个周期正半周时，控制极脉冲到来，晶闸管再次导通，周而复始。单相半波可控整流电路—电阻性负载3.基本物理量直流输出电压平均值：pawwp)(sin2212ttdUUdpaaapwwp2cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUdpaaapwwp2cos145.0)cos1(22)(sin221222UUttdUUd2cos145.0d2dddaRURUI直流输出电流平均值：3.基本物理量输出直流电压平均值Ud与整流变压器二次侧交流电压U2和控制角有关。当U2给定后，Ud仅与有关。当＝0°时，则Ud0＝0.45U2，为最大输出直流平均电压。当＝180°时，Ud＝0。只要控制触发脉冲送出的时刻，Ud就可以在0～0.45U2之间连续可调。aa单相半波可控整流电路—电阻性负载d21cos0.452UUaaaa移相范围为0~180。调节a角即可控制Ud的大小。单相半波可控整流电路—电阻性负载3.基本物理量π2221(2sin)d()2ππsin22π4πUUttUπ42sinπ2πd2aaRUI单相半波可控整流电路—电阻性负载3.基本物理量3.晶闸管可能承受的正反向峰值电压2TM2UU晶闸管电流有效值电路中，晶闸管与负载串联，所以负载电流的有效值也就是流过晶闸管电流的有效值TVTRu1u2uVTudid单相半波可控整流电路—电阻性负载3.基本物理量5.晶闸管可能承受的正反向峰值电压2TM2UU3.晶闸管电流有效值电路中，晶闸管与负载串联，所以负载电流的有效值也就是流过晶闸管电流的有效值TVTRu1u2uVTudid2dπsin22π4πTUIIRaa单相半波可控整流电路—电阻性负载3.基本物理量6.功率因数TVTRu1u2uVTudid2cosπsin22π4πPUISUIaa二、单相半波可控整流电路—阻感性负载1.电路图阻感负载的特点：电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变。二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理在0～期间：晶闸管阳极电压大于零，此时晶闸管门极没有触发信号，晶闸管处于正向阻断状态，输出电压和电流都等于零。a二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理在时刻：门极加上触发信号，晶闸管被触发导通，电源电压u2施加在负载上，输出电压ud=u2。由于电感的存在，在ud的作用下，负载电流id只能从零按指数规律逐渐上升。a二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理在π时刻：交流电压过零，由于电感的存在，流过晶闸管的阳极电流仍大于零，晶闸管会继续导通，此时电感储存的能量一部分释放变成电阻的热能，同时另一部分送回电网，电感的能量全部释放完后，晶闸管在电源电压u2的反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周，即2π＋时刻，晶闸管再次被触发导通。如此循环，a二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理结论：由于电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，使负载电压波形出现部分负值，其结果使输出电压平均值Ud减小。电感越大，维持导电时间越长，输出电压负值部分占的比例愈大，Ud减少愈多。当电感Ld非常大时（满足ωLdRd，通常ωLd10Rd即可），对于不同的控制角a，导通角q将接近2π-2a，这时负载上得到的电压波形正负面积接近相等，平均电压Ud≈0。可见，不管如何调节控制角a，Ud值总是很小，电流平均值Id也很小，没有实用价值。实际的单相半波可控整流电路在带有电感性负载时，都在负载两端并联有续流二极管。二、单相半波可控整流电路—阻感性负载3.接续流二极管电路VDR在晶闸管关断时，该管能为负载提供续流回路，故称续流二极管。二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理在电源电压正半周（0～π区间），晶闸管承受正向电压，触发脉冲在时刻触发晶闸管导通，负载上有输出电压和电流。在此期间续流二极管VD承受反向电压而关断。au2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理在电源电压负半波（π～2π区间），电感的感应电压使续流二极管VD承受正向电压导通续流，此时电源电压u2＜0，u2通过续流二极管使晶闸管承受反向电压而关断，负载两端的输出电压仅为续流二极管的管压降。如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使电流id连续，且id波形近似为一条直线。au2udiduVTiVTIdIdwt1wtwtwtwtwtwtOOOOOOp-ap+aiVDR3.基本物理量输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id。2cos145.02daUU2cos145.02addddRURUI二、单相半波可控整流电路—阻感性负载3.基本物理量流过晶闸管电流的平均值IdT和有效值ITddTIIpap2ddTItdIIpapwppa2)(212二、单相半波可控整流电路—阻感性负载3.基本物理量流过续流二极管电流的平均值IdD和有效值IDddDIIpap2dDIIpap2二、单相半波可控整流电路—阻感性负载3.基本物理量晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压。晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压都为电源电压的峰值，即：22UUUDMTM二、单相半波可控整流电路—阻感性负载二、单相半波可控整流电路—阻感性负载2.工作原理结论：电阻负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，可见续流二极管的作用是为了提高输出电压。负载电流波形连续且近似为一条直线，如果电感无穷大，则负载电流为一直线。流过晶闸管和续流二极管的电流波形是矩形波。控制角a移相范围为180。电路简单，但输出脉动大，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。分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。实际上很少应用此种电路。单相半波可控整流电路的特点结束