第三章交流直流ACDC变换

《第三章交流直流ACDC变换》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章交流-直流(AC-DC)变换 3.1单相可控整流电路 3.1.1单相半波可控整流电路1.电阻性负载图3-1表示了一个带电阻性负载的单相半波可控整流电路及电路波形。图中T为整流变压器，用来变换电压。引入整流变压器后将能使整流电路输入、输出电压间获得合理的匹配，以提高整流电路的力能指标，尤其是整流电路的功率因数。在生产实际中属于电阻性的负载有如电解、电镀、电焊、电阻加热炉等。电阻性负载情况下的最大特点是负载上的电压、电流同相位，波形相同。图3-1单相半波可控整流电路（电阻性负载）晶闸管从开始承受正向阳极电压起至开始导通时刻为止的电角度度称为控制角，

2、以α表示；晶闸管导通时间按交流电源角频率折算出的电角度称为导通角，以θ表示。改变控制角α的大小，即改变门极触发脉冲出现的时刻，也即改变门极电压相对正向阳极电压出现时刻的相位，称为移相。整流电路输出直流电压ud为(3-1)可以看出，Ud是控制角α的函数。当α＝0时，晶闸管全导通，Ud＝Ud0＝0.45U2，直流平均电压最大。当α＝π时，晶闸管全关断，Ud＝0，直流平均电压最小。输出直流电压总的变化规律是α由小变大时，Ud由大变小。可以看出，单相半波可控整流电路的最大移相范围为180°。由于可控整流是通过触发脉冲的移相控制来实现的，故亦称相控整流。2.电

3、感性负载当负载的感抗ωLd与电阻Rd相比不可忽略时，这种负载称电感性负载。属于电感性负载的常有各类电机的激磁绕组、串接平波电抗器的负载等等。电感性负载时电路原理图及波形如图3-2所示。在分析电感性负载的可控整流电路工作过程中，必须充分注意电感对电流变化的阻碍作用。这种阻碍作用表现在电流变化时电感自感电势的产生及其对晶闸管导通的作用。图3-2单相半波可控整电流电路（电感性负载）大电感负载下造成输出直流平均电压下降的原因是ud波形中出现了负面积的区域。如果设法将负面积的区域消除掉而只剩正面积的区域，就可提高输出直流电压的平均值。为此，可在整流电路负载的两

4、端按图3-3a)所示极性并接一功率二极管VDF。在直流电压ud为正的区域内，VDF承受反向阳极电压而阻断，电路工作情况和不接VDF一样，负载电流id由晶闸管提供。电源电压过零变负后将引起id减小的趋势，引起电感Ld上感应出上（－）下（＋）极性的自感电势eL，这个极性的eL正好使二极管VDF承受正向阳极电压而导通，使负载电流id将不经晶闸管而由二极管VDF继续流通，所以二极管VDF常称为续流二极管。由于VDF导通后其管压降近似为零，使负极性电源电压通过VDF全部施加在晶闸管VT上，晶闸管将因承受反向阳极电压而关断。这样，在电源电压负的半波内，负载上得不

5、到电源的负电压，而只有二极管VDF的管压降，接近为零。可见加接了续流二极管的输出直流电压波形和电阻性负载时完全相同，如图3-3b)所示，输出直流电压平均值也就相应提高到了电阻性负载时的大小。图3-3加续流二极管的单相半波可控整电流电路（电感性负载）加接续流二极管后，输出电压波形和电阻性负载时相同，因而直流平均电压Ud的大小也相同，其计算公式为（3-1）式。由于负载电感很大，id连续而且大小基本维持不变，近似为一条水平线，恒为Id，则流过晶闸管的电流平均值和有效值分别为(3-2)(3-3)续流二极管上的电流平均值和有效值分别为(3-4)(3-5)晶闸管

6、及续流二极管承受的最大正、反向峰值电压均为交流电压的最大值。最大移相范围为180°。3.1.2单相桥式可控整流电路1．电阻性负载单相桥式整流电路带电阻负载时的原理性接线图如图3-4a)所示,图中的4个开关器件都为晶闸管，属可控元件，故此电路称为单相桥式全控整流电路。a)b)图3-4单相桥式全控整流电路（电阻性负载）图3-4b)为单相桥式全控整流电路带电阻性负载时各处的电压、电流波形。可以看出，负载上在u2正、负两个半波内均有电流流过，使直流电压、电流的脉动程度比单相半波得到了改善，一周期内脉动两次（两个波头），脉动频率为工频的两倍。因为桥式整流电路正

7、负半波均能工作，使得变压器副边绕组在正、负半周内均有电流流过，直流电流平均值为零，因而变压器没有直流磁化问题，绕组及铁心利用率较高。单相桥式可控整流电路直流电压Ud为(3-6)可以看出，它是半波可控整流电路Ud的两倍。当α＝0时，晶闸管全导通（θ＝π），相当二极管的不可控整流，Ud＝Ud0＝0.9U2，最大。当α＝π时，晶闸管全关断（θ＝0），Ud＝0，最小，所以单相桥式可控整流电路带电阻负载时的移相范围为180°。输出直流电流平均值Id为(3-7)输出直流电流有效值，亦即变压器次级绕组电流有效值I2为(3-8)VT1、VT4与VT2、VT3两对晶闸

8、管在对应的时刻相互交替导通关断，因此流过晶闸管的直流平均电流IdT为输出直流电流平均值Id的一半(3-9)流