交流-直流变换电路1

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1、第3章交流-直流变换电路3.1概述3.2单相可控整流电路3.3三相可控整流3.4有源逆变电路3.5整流电路的性能指标及应用技术本章小结13.1概述整流电路的分类：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。按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。整流电路：出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电。23.2单相可控整流电路3.2.1单相半波可控整流电路3.2.2单相全控桥式整流电路3.2.3单相半控桥式整流电

2、路33.2.1单相半波可控整流电路一、电阻性负载电炉、电焊机及白炽灯等均属于电阻性负载变压器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。工作原理分析图3-2-1单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)004工作原理分析在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压u2。在ωt=π时刻，电源电压过零，晶闸管电

3、流小于维持电流而关断，负载电流为零。在电源电压负半周，uAK＜0，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压u2的下一周期，直流输出电压ud和负载电流id的波形相位相同。通过改变触发角α的大小，直流输出电压ud的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然α=180º时，Ud=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。3.2.1单相半波可控整流电路wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1

4、p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00图3-2-1单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形5首先，引入两个重要的基本概念：触发延迟角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用θ表示。通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。在单相半波可控整流电阻性负载电路中,移相角α的控制范围为:0～π，对应的导通角θ的可变范围是π～0，两者关系为α＋θ=π

5、。3.2.1单相半波可控整流电路62.基本数量关系(1)直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id3.2.1单相半波可控整流电路输出电流平均值Id:直流输出电压平均值Ud:7(2)输出电压有效值U与输出电流有效值I3.2.1单相半波可控整流电路输出电流有效值I:直流输出电压有效值U:8(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：3.2.1单相半波可控整流电路9(4)功率因数cosφ整流器功率因数是变压器二次侧有功功率

6、与视在功率的比值式中P—变压器二次侧有功功率，P=UI=I2RS—变压器二次侧视在功率，S=U2I2(5)晶闸管承受的最大正反向电压UTM晶闸管承受的最大正反向电压UTM是相电压峰值。3.2.1单相半波可控整流电路10〖例3-1〗如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V，要求的直流输出电压为50V，直流输出平均电流为20A。试计算：(1)晶闸管的控制角。(2)输出电流有效值。(3)电路功率因数。(4)晶闸管的额定电压和额定电流。3.2.1单相半波可控整流电路11解:(1)当α=90

7、º时，输出电流有效值(3)Ω(2)则α=90º12(4)晶闸管电流有效值IT与输出电流有效值相等，即：（5）晶闸管承受的最高电压：考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为根据计算结果可以选取满足要求的晶闸管。取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：则133.2.1单相半波可控整流电路2）电感性负载电感性负载通常是电机的励磁线圈和负载串联电抗器等。电感性负载的特点：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。图3-2-2带阻感负载的单相半波电路及其波形14图3-2-3带阻感负载(不接续流管)的

8、单相半波电路及其波形1.无续流二极管时工作原理0~α：uAK大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。在ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压ud=u2。当ωt=π时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压uAK仍大于零，晶闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。3.2.1单相半波可控整流电路有负面积15数量关系直流输出电压