电力电子技术第三四次

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1、三、单相相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。整流电路:出现最早的电力电子电路,将交流电变为直流电。学习整流电路要掌握如下几方面:结构形式工作原理分析整流电路的工作波形各参数的数学关系1.3单相可控整流电路1.3.1单相半波可控整流电路1.3.2单相桥式全控整流电路1.3.3单相桥式半控整流电路1.3.1单相半波可控整流电路图3-1单相半波可控整流电路及波形一)带电阻负载的工作情况1)工作原理分析2)基本数量关系直流输出电

2、压平均值Ud为与输出电流平均值Id:直流输出电压有效值U为与输出电流有效值I:功率因数:最大正反向电压:波形系数:当α=0时:随着α增大,kf也相应增大:解:(1)(2)2.5Ω(3)(4)(5)二)带阻感负载的工作情况wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++1)工作原理分析2)基本数量关系由于电感的存在,晶闸管在U2=0时不关断,输出出现负电压直流输出电压平均值Ud为:电感越大,导通角θ越大,θ增大会使输出直流电压Ud约为0在大电感情况下,无论触发角α如何变化,输出直流电压

3、Ud总是很小,电路无法工作三)带阻感负载加续流二极管的工作情况当u2过零变负时,VD导通,ud为零,VT承受反压关断。L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通,此过程通常称为续流。1)工作原理分析大电感负载情况下,晶闸管电流和续流管电流均为矩形波2)基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:晶闸管电流平均值IdT与有效值IT:续流二极管电流平均值IdD与有效值ID:晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压VT的a移相范围为180。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

4、化。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。单相半波可控整流电路的特点1.3.2单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路及波形一)带电阻负载的工作情况1)工作原理分析2)基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:直流输出电压有效值U为与输出电流有效值I:晶闸管电流平均值IdT与有效值IT:功率因数:1.3.2单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路及波形二)带大电感负载的工作情况问:接上续流管以后的波形?基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:晶闸管电流平均值Id

5、T与有效值IT:1.3.2单相全波可控整流电路三)反电势电阻负载的工作情况四、反电势感性负载负载为直流电动机时,如果出现电流断续则电动机的机械特性将很软。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,用来减少电流的脉动,延长晶闸管的导通时间1.3.3单相全波半控整流电路一)电阻负载的工作情况(略)二)大电感负载的工作情况(不带续流二极管)在u2正半周,u2经VT1和VD4向负载供电。u2过零变负时,因电感作用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a时刻触发VT3,VT3导通,u2

6、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。续流二极管的作用避免可能发生的失控现象。若无续流二极管,则当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,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,避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降,有利于降低损耗。三)大电感负载的工作情况(带续流二极管)Page25:如图所示单相全控桥式整流电路,Rd=4Ω,要求Id在0~25A之间

7、变化,求:(1)整流变压器TR的变比(不考虑裕量);(2)连接导线的截面积(取允许电流密度J=6A/mm2);(3)选择晶闸管的型号(考虑2倍的裕量);(4)在不考虑损耗的情况下,选择整流变压器的容量;(5)计算负载电阻的功率;(6)计算电路的最大功率因数。解(1)负载上的最大平均电压为Udmax=IdmaxRd=25×4=100V又因为,当α=0°时,Ud最大,即Udmax=0.9U2,所以有所以变压器的变比(2)因为α=0°时,id的波形系数为所以负载电流有效值为选择导线截面积为选BU—70铜线。(3)考虑到

8、每个晶闸管电流的有效值,则晶闸管的额定电流为考虑2倍裕量,取IV(AV)为30A。晶闸管承受的最高电压,考虑2倍裕量,取400V,选择KP30-4晶闸管。(4)在不考虑损耗的情况下,整流变压器的容量为S=U2I2=U2I=111×27.75=3.08kVA(5)负

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1、三、单相相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。整流电路:出现最早的电力电子电路,将交流电变为直流电。学习整流电路要掌握如下几方面:结构形式工作原理分析整流电路的工作波形各参数的数学关系1.3单相可控整流电路1.3.1单相半波可控整流电路1.3.2单相桥式全控整流电路1.3.3单相桥式半控整流电路1.3.1单相半波可控整流电路图3-1单相半波可控整流电路及波形一)带电阻负载的工作情况1)工作原理分析2)基本数量关系直流输出电

2、压平均值Ud为与输出电流平均值Id:直流输出电压有效值U为与输出电流有效值I:功率因数:最大正反向电压:波形系数:当α=0时:随着α增大,kf也相应增大:解:(1)(2)2.5Ω(3)(4)(5)二)带阻感负载的工作情况wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++1)工作原理分析2)基本数量关系由于电感的存在,晶闸管在U2=0时不关断,输出出现负电压直流输出电压平均值Ud为:电感越大,导通角θ越大,θ增大会使输出直流电压Ud约为0在大电感情况下,无论触发角α如何变化,输出直流电压

3、Ud总是很小,电路无法工作三)带阻感负载加续流二极管的工作情况当u2过零变负时,VD导通,ud为零,VT承受反压关断。L储存的能量保证了电流id在L-R-VDR回路中流通,此过程通常称为续流。1)工作原理分析大电感负载情况下,晶闸管电流和续流管电流均为矩形波2)基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:晶闸管电流平均值IdT与有效值IT:续流二极管电流平均值IdD与有效值ID:晶闸管和续流二极管承受的最大正反向电压VT的a移相范围为180。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

4、化。实际上很少应用此种电路。分析该电路的主要目的建立起整流电路的基本概念。单相半波可控整流电路的特点1.3.2单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路及波形一)带电阻负载的工作情况1)工作原理分析2)基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:直流输出电压有效值U为与输出电流有效值I:晶闸管电流平均值IdT与有效值IT:功率因数:1.3.2单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路及波形二)带大电感负载的工作情况问:接上续流管以后的波形?基本数量关系直流输出电压平均值Ud为与输出电流平均值Id:晶闸管电流平均值Id

5、T与有效值IT:1.3.2单相全波可控整流电路三)反电势电阻负载的工作情况四、反电势感性负载负载为直流电动机时,如果出现电流断续则电动机的机械特性将很软。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,用来减少电流的脉动,延长晶闸管的导通时间1.3.3单相全波半控整流电路一)电阻负载的工作情况(略)二)大电感负载的工作情况(不带续流二极管)在u2正半周,u2经VT1和VD4向负载供电。u2过零变负时,因电感作用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a时刻触发VT3,VT3导通,u2

6、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。续流二极管的作用避免可能发生的失控现象。若无续流二极管,则当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,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,避免了失控的现象。续流期间导电回路中只有一个管压降,有利于降低损耗。三)大电感负载的工作情况(带续流二极管)Page25:如图所示单相全控桥式整流电路,Rd=4Ω,要求Id在0~25A之间

7、变化,求:(1)整流变压器TR的变比(不考虑裕量);(2)连接导线的截面积(取允许电流密度J=6A/mm2);(3)选择晶闸管的型号(考虑2倍的裕量);(4)在不考虑损耗的情况下,选择整流变压器的容量;(5)计算负载电阻的功率;(6)计算电路的最大功率因数。解(1)负载上的最大平均电压为Udmax=IdmaxRd=25×4=100V又因为,当α=0°时,Ud最大,即Udmax=0.9U2,所以有所以变压器的变比(2)因为α=0°时,id的波形系数为所以负载电流有效值为选择导线截面积为选BU—70铜线。(3)考虑到

8、每个晶闸管电流的有效值,则晶闸管的额定电流为考虑2倍裕量,取IV(AV)为30A。晶闸管承受的最高电压,考虑2倍裕量,取400V,选择KP30-4晶闸管。(4)在不考虑损耗的情况下,整流变压器的容量为S=U2I2=U2I=111×27.75=3.08kVA(5)负

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