《整流变换》PPT课件.ppt

可控整流电路,整流电路,单相,单相半波单相全波单相桥式,三相,三相半波三相桥式双反星形,负载性质：电阻性 电感性 反电势性,一、单相可控整流电路 用晶闸管组成的可控整流电路，可以很方便地把交流 电变成大小可调的直流电，且具有体积小、重量轻、效率 高以及控制灵敏等优点。,第一节,单相半波可控整流电路,第二节,单相全波可控整流电路,第三节,单相桥式可控整流电路,1-1：单相半波可控整流电路,VT导通时，ud=u2,截止时ud=0,工作原理,ud,u2,一、电阻性负载,a,q,a：控制角，即晶闸管承受正压到触发导通之间 的电角度。,q：导通角，即晶闸管在一个周期内导通的电角 度。,数量关系：,有一单相半波可控流电路，负载电阻为10，直接接到交流电源220V，要求控制角从1800可移相。求：控制角=60时，电压表、电流表读数，及此时的电路功率因数。如导线电流密度取j=6A/mm，计算导线截面。计算Rd的功率。电压电流考虑2倍裕量，选择晶闸管元件。,例,求负载端直流电压、电流：计算导线截面、电阻功率、选择晶闸管，考虑电流的最大值，取=0,额定电压应选600V,额定电流应选20A，即晶闸管的型号为KP-20-6,负载端功率,选择晶闸管,额定电压,额定电流,二、电感性负载：,整流电路直流负载的感抗Ld和电阻Rd的大小相比不可忽略时，这种负载称为电感性负载。,工作原理,u2,返回,1-2：单相全波可控整流电路,单相全波可控整流电路-电阻性负载：,数量关系,工作过程,数量关系：,返回,单相全波可控整流电路-感性负载：,工作过程,u2,u2,返回,感性负载+续流二极管：,工作过程,单相全波可控整流电路,1-3：单相桥式整流电路,单相半控桥单相全控桥,Rd,共阴极连接的晶闸管,共阳极连接的二极管,单相半控桥阻性负载,工作过程,数量关系,数量关系：,共阳极连接的二极管,一、电路图,工作过程,共阴极连接的晶闸管,VT1、VT2具有单向可控导电性，VD1、VD2具有单向导电性，不具有可控性，因此将此电路称为单相半控桥。,单相半控桥感性负载,二、工作原理,1、当u2电压在正半周，控制角为时，触发晶闸管VT1导通，负载电流id经VT1、VD2流通，电感储存能量，产生上正下负的自感电动势。2、u2电压下降到零开始变负时，电感由储存能量变为释放能量，产生上负下正的自感电动势，维持电流流通，VT1将继续到通，同时VD2关断、VD1导通，负载端电压为0。,VT1、VD2导通,VT1、VD1导通,二、工作原理,3、当u2为负半周且控制角为时，触发VT2导通，负载电流id经VT2、VD1流通，电感由释放能量变成储存能量，负载端电压ud=uba=-u2。4、u2电压由负变正过零时，电感由储存能量变为释放能量，产生上负下正的自感电动势，维持电流流通，VT2将继续到通，同时VD1关断、VD2导通，负载端电压为0。,VT2、VD1导通,VT2、VD2导通,结论,1.晶闸管在触发时刻换流，二极管在电源电压过零时刻换流。2.对于单向半控桥感性负载，负载端的电压波形如右图。根据波形得,Ud=0.9U2(1+cos)/2,结论,3.单相半控桥感性负载，负载端电压波形与阻性负载完全相同，即单相半控桥感性负载本身具有续流作用。4.在实际使用的过程中，单相半控桥感性负载容易产生失控现象。,当突然把控制角增大到180或突然切断触发电路时，会发生正在导通的晶闸管一直导通而两个二极管轮流导通的现象。,三、失控现象,失控工作过程,有一大电感负载采用单相半控桥式有续流二极管的整流电路供电，负载电阻为5，输入电压220v，晶闸管的控制角=60，求流过晶闸管、二极管的电流平均值和有效值。解：负载端输出的电压平均值 Ud=0.9U2(1+COS)/2=149V,例,负载端电流平均值：Id=Ud/Rd=149/5=30A一周期内晶闸管的导通角=180-=180-60=120一周期内二极管的导通角 D=2=120,例,则电流平均值及有效值为,例,返回,单相半控桥反电动势负载,演示,返回,单相全控桥,VT1.VT4导通,VT2.VT3导通,阻性负载,工作过程,结论,单相全控桥-感性负载,工作过程,90波形断续,结论,90波形连续,返回,三相桥式全控整流电路,二：三相可控整流电路,第一节,第二节,第三节,第四节,三相半波可控整流电路,三相桥式半控整流电路,整流电路的换相压降,返回,三相电压介绍,原边形接法,副边Y形接法,b,c,a,三相半波可控整流电路，对脉冲要求，一个周期需三个脉冲，相邻脉冲间隔120。,2-1：三相半波可控整流电路,自然换相点，定义为=0,结论：三相半波距 离坐标原点为30,阻性负载,结论,30时，负载端电压波形是断续的,030时，负载端电压波形是连续的,三相半波可控整流电路电阻性负载-晶闸管两端电压波形的确定,演示,数量关系：,三相半波可控整流电路感性负载,演示,结论,返回,负载端要有电压，需共阳极组和共阴极组不同相的两个管子同时导通。,2-2：三相桥式全控整流电路,如何保证VT1、VT4同时导通，一般对此电路采用双窄脉冲，即：,演示,假设VT1、VT4同时导通，则负 载端电压ud=uab.,数量关系：,移相范围090。90时，负载端电压连续 Ud=2.34U2cos三相全控桥负载端电压为线电压。,结论,返回,2-3：三相桥式半控整流电路,一、阻性负载：a=60，负载端电压波形 连续 当60时，负载端电压波形断续 二、电感性负载：与单相半控桥式整流电路一样，桥内二极管有续流作用，因此在带电感性负载时，输出波形与带电阻性负载时一样，不会出现负电压。为避免失控现象，负载端要接续流二极管。,控制角=30,负载断电压波形连续，一个周期有6个波头。,三相半控桥整流电路阻性负载,控制角=120,控制角=60,当控制角60时，负载端电压波形在一个周期内只有三个波头且电压波形由连续变成断续。,三相半控桥式整流电路与三相全控桥式整流电路的比较,三相全控桥式整流电路能工作于有源逆变状态，而三相半控桥式整流电路只能作可控整流，不能工作于逆变状态。三相全控桥式整流电路输出电压脉动小，基波频率为300HZ,比三相半控桥式整流电路高一倍。三相半控桥式整流电路只用三个晶闸管，只需三套触发电路，不需要宽脉冲或双窄脉冲，线路简单经济。三相全控桥式整流电路控制增益大，灵敏度高。,返回,2-4：整流电路的换相压降,概念：换相压降：换相过程中产生的一个压降。原因：整流变压器漏抗存在的结果。,波形演示,换相压降,漏抗存在的结果,、在换相过程中，相当于相间短路，产生一个假象的 短路电流Ik,使输出电压ud波形，晶闸管两端电压ut 波形发生畸变，当负载较大时，可造成电网电压波 形畸变，影响整流装置本身和其它设备的正常运行。,、漏抗的存在，相当于整流电源增加一项内阻产生换 相压降Ur,使输出平均电压降低，整流电路外特性 变软。,、漏抗使整流装置的功率因数变坏，电压脉动系数增 加，输出电压调整率降低。,换相重叠角：定义：换相期间，两个相邻晶闸管同时导通所 对应的电角度，用表示。大小：,三相半波m=3,电源相电压为U2,相同,三相全控桥m=6,电源电压为3U2,返回,过电压,凡是超过晶闸管正常工作时承受的最大峰值电压就称为过电压。过电压产生的原因：.由于雷击等原因从外部电网侵入装置的偶然性浪涌电压。.游宇电路中经常发生某个部位线路的通断使电感元件积聚的能量骤然释放引起的过电压，又叫操作过电压。,晶闸管关断过电压,由于晶闸管关断引起的过电压，称为关断过电压，数值可达工作电压峰值的56倍。,方法：在晶闸管两端并联电容C，利用电容两端电压瞬 时不能突变的特性，吸收尖峰过电压，把它限止 在允许的范围内。实用时，在电容电路中串接电 阻R，这种电路称为过电压阻容吸收电路。,交流侧过电压,由于交流侧电路在接通断开时出现暂态过程，因此在晶闸管整流桥路输入端出现超过正常计算值的电压，此电压称为交流侧操作过电压。,方法:1、并接阻容吸收电路。2、非线性电阻吸收装置。(常用的有硒堆与压敏电阻),直流侧过电压,当断开负载时，储存在交流电路、变压器中的磁场能量会在开关和整流桥两端产生过电压，此电压称做直流侧过电压。,方法：由于直流侧过电压能量较大，因此常采用 硒堆、压敏电阻或小晶闸管来保护。,返回,4-4：晶闸管的过电流保护与电压、电流上升率的限制,凡流过晶闸管的电流大于其正常工作电流时，就叫过电流。产生过电流的原因：直流侧短路生产机械过载可逆系统中产生环流或逆变失败直流电动机环火,过电流保护,过电流的保护措施,方法：1、在交流进线中串接电抗器，或采用漏抗较 大的变压器。2、灵敏过电流继电器保护。3、限流与脉冲移相保护。4、直流快速开关保护。5、快速熔断器保护。,电压与电流上升率的限制,晶闸管的电压上升率的抑制：在整流桥臂串接空心电抗或在桥臂上套磁环，抑制后的电压上升率与桥臂交流电压峰值成正比，与桥臂电抗成反比，桥臂电抗通常取2030mH.,晶闸管的电流上升率的抑制：1、在桥臂上串联电感。2、阻容吸收电路采用 整流式接法，使电 容放电电流不经过 晶闸管，对限制电 流上升率值也有好 处。,返回,4-5：晶闸管的串联和并联,当晶闸管装置提供高电压或大电流时，如果要求晶闸管应有的电压或电流的额定值，则可把晶闸管串联起来或并联起来使用。,晶闸管的并联,晶闸管的串联,晶闸管的串联,方法：静态均压-正反向阻断状态,均压电阻,动态均压-开通过程和关断过程,开通时，由于二个二极管开通时间不一样，应导通的晶闸管将承受全部电源电压，造成硬开通。关断时，先关断的管子将承受全部的电源电压，造成管子反向击穿。-并联阻容。,晶闸管的并联,方法：电阻均流,电抗均流,结论,选管子，尽量选特性一致的管子。采用强触发脉冲，前沿要陡，幅值要大。串联时采取均压措施，并联时采取均流措施。降低电压或电流额定值的10使用。,